DE10258362A1 - Vorrichtung zur Luftversorgung von Brennstoffzellen - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur Luftversorgung von Brennstoffzellen mit einem der Brennstoffzelle vorgeschalteten Verdichter, welcher wenigstens ein Verdichtergehäuse aufweist, ist der Verdichter als Drehschieberverdichter ausgebildet, welcher wenigstens einen bezüglich eines in dem Verdichtergehäuse sich befindlichen Arbeitsraums exzentrisch gelagerten Rotor aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftversorgung von Brennstoffzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
- Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Luftversorgung von Brennstoffzellen ist in der
DE 197 55 116 C1 beschrieben. Der Brennstoffzelle wird dabei über einen Verdichter Luft zugeführt, welche anschließend in einem Expander expandiert wird. Dieser Expander wird mit der Abluft eines der Brennstoffzelle nachgeschalteten katalytischen Brenners betrieben. - Diese bekannten Vorrichtungen zur Luftversorgung von Brennstoffzellen weisen jedoch häufig den Nachteil auf, dass die Brennstoffzelle nicht ausreichend mit Luft versorgt werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Verdichter einen schlechten Wirkungsgrad aufweist.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Luftversorgung von Brennstoffzellen zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und effektiv arbeitet.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
- Der erfindungsgemäß als Drehschieberverdichter mit einem exzentrisch gelagerten Rotor ausgebildete Verdichter stellt sicher, dass die Brennstoffzelle jederzeit mit einer ausrei chenden Menge an Frischluft versorgt werden kann. Vorteilhafterweise ist hierbei eine zuverlässige Funktionsweise bei gleichzeitig einfachem Aufbau des Verdichters gegeben.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rotor mittels zweier Lagereinrichtungen gelagert ist. Hierdurch sind kleinere Spalte zwischen dem Rotor und dem Verdichtergehäuse als bei einer fliegenden Lagerung möglich, was zu einem stark verbesserten Wirkungsgrad des Verdichters führt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
- Dabei zeigen:
-
1 eine Brennstoffzelle mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Luftversorgung; und -
2 einen Schnitt durch den Verdichter der erfindungsgemäßen Vorrichtung. - In schematischer Darstellung ist in
1 eine insbesondere für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug geeignete Brennstoffzelle1 gezeigt, welche in an sich bekannter Weise einen Kathodenraum2 und einen Anodenraum3 aufweist. Dem Anodenraum3 wird in an sich bekannter, jedoch nicht dargestellter Weise ein wasserstoffhaltiges Gas zugeführt. Demgegenüber wird dem Kathodenraum2 Luft bzw. Luftsauerstoff zugeführt, wozu mit demselben eine nachfolgend detailliert beschriebene Vorrichtung4 zur Luftversorgung der Brennstoffzelle1 verbunden ist. Die allgemeine Funktionsweise der Brennstoffzelle1 ist hinreichend bekannt, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird. - Die Vorrichtung
4 weist einen Verdichter5 , der der Brennstoffzelle1 vorgeschaltet ist, sowie einen Expander6 auf, der der Brennstoffzelle1 nachgeschaltet ist. Der Verdichter5 ist mit dem Kathodenraum2 der Brennstoffzelle1 über eine Leitung7 und der Expander6 ist mit derselben über eine Leitung8 verbunden. - Die konstruktive Auslegung des Verdichters
5 ist in2 dargestellt, diejenige des Expanders6 kann von beliebiger Bauart sein. - Der Verdichter
5 weist ein Verdichtergehäuse9 auf, welches auf der einen Seite von einem ersten Gehäusedeckel10 und auf der anderen Seite von einem zweiten Gehäusedeckel11 verschlossen ist. Innerhalb des Verdichtergehäuses9 befindet sich ein Arbeitsraum12 , in dem ein Rotor13 untergebracht ist. Der Rotor13 ist in dem ersten Gehäusedeckel10 mittels einer ersten Lagereinrichtung14 und in dem zweiten Gehäusedeckel11 mittels einer zweiten Lagereinrichtung15 gelagert. Durch diese beidseitige Lagerung des Rotors13 mittels der beiden Lagereinrichtungen14 und15 sind kleinere Spalte zwischen dem Rotor13 und dem Verdichtergehäuse9 als bei einer fliegenden Lagerung realisierbar, was zu einem besseren Wirkungsgrad des Verdichters6 führt. Im vorliegenden Fall ist die erste Lagereinrichtung14 als zweireihiges Kugellager und die zweite Lagereinrichtung15 als Zylinderrollenlager ausgebildet. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Lagerbauformen denkbar. - Um eine Verdrängung und Förderung von Luft zu ermöglichen, ist der Rotor
13 in dem Arbeitsraum12 exzentrisch gelagert. Somit verändert sich bei der Rotation des Rotors13 die Größe des Arbeitsraumes12 , was zu einer Verdichtung der sich darin befindlichen Luft und zu einem Ausschub derselben über einen nicht dargestellten Ablauf führt. - Der Rotor
13 wird von einem Elektromotor16 angetrieben, der im vorliegenden Fall als Scheibenläufer ausgeführt ist und somit eine kompakte Bauweise aufweist. Der in einem mit dem Verdichtergehäuse9 verbundenen Motorgehäuse17 untergebrachte Elektromotor16 weist zwei Statoren18 und19 sowie einen scheibenförmigen Läufer20 auf. Wie in2 erkennbar ist, steht der Rotor13 des Verdichters5 unmittelbar mit dem Läufer20 des Elektromotors16 in Antriebsverbindung. Der Läufer20 ist somit über die erste Lagereinrichtung14 fliegend gelagert. - Auf die Steuerung des Elektromotors
16 , die in dem Motorgehäuse17 untergebracht ist, kann auch von einer nicht dargestellten Steuereinheit des Kraftfahrzeugs eingewirkt werden, so dass die Drehzahl des Rotors13 und somit die von dem Verdichter5 dem Kathodenraum2 zugeführte Luftmenge von dieser Steuereinheit steuerbar ist. - Aufgrund der dargestellten Geometrie des Verdichters
5 ist eine sehr große Drehzahlspreitzung möglich. Diese kann 1 : 1,5 und bei hohen Wirkungsgraden noch darüber betragen. - Sowohl der Verdichter
5 als auch der denselben antreibende Elektromotor16 sind mittels einer Flüssigkeitskühleinrichtung21 gekühlt, welche mehrere Kühlkanäle22 aufweist. Die Kühlkanäle22 können an ein nicht dargestelltes Kühlsystem des Kraftfahrzeugs, in dem die Brennstoffzelle1 eingesetzt wird, angebunden sein. Durch die Flüssigkeitskühleinrichtung21 ist eine höhere Leistung des Elektromotors16 und des Verdichters5 möglich. - Wie in der Darstellung gemäß
2 erkennbar, ist der Verdichter5 stehend angeordnet, wobei jedoch in unterschiedlichen Systemen flexible Einbaumöglichkeiten bestehen. Des weiteren lässt sich druckseitig eine nicht dargestellte Filterpatrone integrieren, die einen Abscheidegrad von 99,9% für Partikelgrößen > 1 μm ermöglicht. - Das Verdichtergehäuse
9 und/oder der Rotor13 können aus einer gesinterten Aluminiumlegierung bestehen, so dass eine Gewichtsoptimierung erreicht werden kann. Insbesondere das Motorgehäuse17 , gegebenenfalls jedoch auch das Verdichtergehäuse9 , können auch aus einem Kunststoff bestehen.
Claims (8)
- Vorrichtung zur Luftversorgung von Brennstoffzellen, mit einem der Brennstoffzelle vorgeschalteten Verdichter, welcher wenigstens ein Verdichtergehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (
5 ) als Drehschieberverdichter ausgebildet ist, welcher wenigstens einen bezüglich eines in dem Verdichtergehäuse (9 ) sich befindlichen Arbeitsraums (12 ) exzentrisch gelagerten Rotor (13 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
13 ) mittels zweier Lagereinrichtungen (14 ,15 ) gelagert ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
13 ) von einem Elektromotor (16 ) angetrieben ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (
16 ) in Scheibenläuferbauweise mit einem Läufer (20 ) und mit wenigstens einem Stator (18 ,19 ) ausgeführt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (
20 ) mittels einer Lagereinrichtung (14 ) fliegend gelagert ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (
5 ) und gegebenenfalls der Elektromotor (16 ) mit einer Flüssigkeitskühleinrichhtung (21 ) versehen sind. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitskühleinrichtung (
21 ) an das Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (
9 ) und der Rotor (13 ) aus einer gesinterten Aluminiumlegierung bestehen.
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Cited By (3)
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