DE19953803A1 - System zur Befeuchtung eines Gasstroms - Google Patents

System zur Befeuchtung eines Gasstroms

Info

Publication number
DE19953803A1
DE19953803A1 DE19953803A DE19953803A DE19953803A1 DE 19953803 A1 DE19953803 A1 DE 19953803A1 DE 19953803 A DE19953803 A DE 19953803A DE 19953803 A DE19953803 A DE 19953803A DE 19953803 A1 DE19953803 A1 DE 19953803A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
suction nozzle
gas
gas flow
gas stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19953803A
Other languages
English (en)
Inventor
Rainer Autenrieth
Gerhard Konrad
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE19953803A priority Critical patent/DE19953803A1/de
Publication of DE19953803A1 publication Critical patent/DE19953803A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Ein System dient zur Befeuchtung eines Gasstroms, insbesondere eines Prozeßgasstroms in einer luftatmenden PEM-Brennstoffzellenanlage, mittels welcher eine Flüssigkeit zur Befeuchtung des Gasstroms direkt in den Gasstrom einbringbar ist. Der Gasstrom umströmt wenigstens eine Ansaugdüse, wobei sich an die Ansaugdüse in Strömungsrichtung ein Leitungselement und ein Flüssigkeitsabscheider anschließt. Die Ansaugdüse ist in der Art ausgeführt, daß der die Ansaugdüse umströmende Gasstrom einen Unterdruck erzeugt, welcher ausreicht, die Flüssigkeit in den Gasstrom anzusaugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Befeuchtung ei­ nes Gasstroms nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Aus der gattungsgemäßen EP 0 629 014 B1 ist ein Ver­ fahren bzw. ein System zur Befeuchtung von Prozeßgas für den Betrieb von Brennstoffzellen bekannt. Dabei wird fein zerstäubtes Wasser in einer vorgegebenen Menge mit Hilfe einer Einspritzdüse aus einer Versor­ gungsleitung in eine Gaszuführungsleitung der Brenn­ stoffzelle eingespritzt. Es wird ein Sollwert für die zuzuführende Wassermenge in Abhängigkeit von Betriebs­ parametern ermittelt und die Wassermenge wird über eine Regelung exakt so dosiert, daß sich die gewünsch­ te Feuchtigkeit der Prozeßgase einstellt.
Die direkte Zufuhr von Wasser in den Gasstrom erfolgt durch eine Zerstäubung mittels einer Einspritzdüse oder eines Ultraschallzerstäubers. Die maximal zuläs­ sige Tröpfchengröße muß dabei aufgrund der Geometrie der Gasführungskanäle in der Brennstoffzelle so be­ stimmt werden, daß die Tröpfchen keine Querschnitte im Bereich der Brennstoffzelle verstopfen können.
Neben dieser nachteiligen Problematik der zulässigen Tröpfchengröße, welche eine spezielle Anpassung der Brennstoffzellenanlage an die Zerstäubung erforderlich macht, ist außerdem der Aufwand bezüglich der Regelung bzw. der Ermittlung der Sollgrößen für die Regelung bzw. Steuerung der Wasserdosierung sehr aufwendig. Durch die erforderlichen, störanfälligen Sensoren ent­ steht hier ein sehr komplexes, schwer zu beherrschen­ des System, welches außerdem sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb große Kosten verursacht.
Neben dieser direkten Einspritzung von Wasser in die Gasströme sind weitere Vorrichtungen und Verfahren zur Befeuchtung von Gasströmen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Systeme nutzen verschiedenartige Mem­ branen, welche den Gasstrom von einem Flüssig­ keitsstrom oder einer Flüssigkeitsvorratskammer tren­ nen. Die Membranen lassen es dabei zu, daß Flüssig­ keitsteilchen durch die Membran hindurch in den Gasstrom eintreten, und von diesem aufgenommen und mittransportiert werden. Als exemplarisches Beispiel sei hierzu die US 4,973,530 genannt.
Die EP 0 075 425 A1 zeigt ein System, bei welchem zur Kühlung der Kathodenabluft bzw. einer in einem Kreis­ laufsystem wieder zurückgeführten Kathodenabluft eine Kühlung dadurch erfolgt, daß das Kreislaufsystem eine Art "Wasserstrahlpumpe" aufweist, wobei das im Bereich der Wasserstrahlpumpe mit der Kathodenabluft in Berüh­ rung kommende Wasser die Kathodenabluft gleichzeitig kühlt. Der Wasserstrahlpumpe schließt sich dann ein Abscheidebehälter an, worin die Flüssigkeit durch die Wirkung der Schwerkraft auf die Flüssigkeitsteilchen von der Kathodenabluft getrennt wird. Die Kathodenab­ luft wird dann mit Frischluft vermischt wieder einer Kathodenkammer der Brennstoffzellenanlage zugeführt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein System zu schaffen, welche in der Lage ist, einem Gasstrom eine relativ hohe Feuchte zu vermitteln, wobei keinerlei Steuerung und Regelung für die Befeuchtung an sich erforderlich sein soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen System erfolgt eine direkte Zufuhr von Flüssigkeit zur Befeuchtung des Gasstroms in den Gasstrom selbst. Die Flüssigkeit wird dabei über eine Ansaugdüse zudosiert, wobei sie durch den von dem strömenden Gas an der Ansaugdüse erzeugten Unterdruck automatisch angesaugt wird. Hierbei ist keinerlei Regelung oder Steuerung erforderlich, so daß es ausreicht, sicherzustellen, daß immer ausreichend Flüssigkeit zum Ansaugen durch den Gasstrom zur Verfü­ gung steht.
Die Ansaugdüse ist dabei in an sich bekannter Weise so ausgeführt, daß z. B. eine Querschnittsverengung entwe­ der durch das reine Anbringen einer Ansaugdüse in ein Leitungselement oder auch durch optionale konstruktive Querschnittsverengungen eine Erhöhung der Strömungsge­ schwindigkeit des Gasstroms erreicht wird. Dadurch ergibt sich ein Unterdruck im Bereich der Ansaugdüse, durch welchen die Flüssigkeit in der Düse angesaugt wird. Bei entsprechender Gestaltung der Düse wird hierbei gleichzeitig eine Zerstäubung der angesaugten Flüssigkeit erreicht.
Der besondere Vorteil liegt in dem einfachen Aufbau, welcher keinerlei Regelungs- oder Steuerungselemente erforderlich macht.
Um die Strömung des Gasstroms aufrecht zu erhalten, ist selbstverständlich eine Druckdifferenz im Bereich der Gasströmung notwendig. Damit eine ausreichend gro­ ße Geschwindigkeit des Gases im Bereich der Ansaugdüse erreicht werden kann, bietet es sich außerdem an, daß der Gasstrom eine Wegstrecke vor dem Erreichen der Ansaugdüse eine Erhöhung seines Drucks erfährt.
Wird das System beispielsweise in einer Brennstoffzel­ lenanlage eingesetzt, so würde dies bedeuten, daß die Brennstoffzellenanlage mit Vordruck betrieben werden sollte.
Bei dem erfindungsgemäßen System kann kaum Einfluß auf die zudosierte Flüssigkeitsmenge ausgeübt werden, da diese durch die thermodynamischen Gegebenheiten und die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms an sich bestimmt wird. Deshalb weist die Erfindung, ein Weg­ stück in Strömungsrichtung nach der Ansaugdüse, einen Flüssigkeitsabscheider auf, welcher sicherstellt, daß keinerlei Flüssigkeitströpfchen in flüssiger Form, welche von dem Gasstrom mit transportiert werden, das System zur Befeuchtung verlassen.
Es bietet sich hierbei der Vorteil, daß mit minimalem Aufwand an Bauelementen, Steuerung bzw. Regelung und mit minimalem Energieeinsatz ein befeuchtetes, von Flüssigkeitströpfchen freies Gas, nach der Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann.
In einer besonders günstigen Ausführungsform der Er­ findung bezieht die Ansaugdüse die von ihr in den Gasstrom einzubringende Flüssigkeit aus dem unteren, mit Flüssigkeit gefüllten Bereich des Flüssigkeitsab­ scheiders, so daß in dem Flüssigkeitsabscheider abge­ schiedene Flüssigkeitsteilchen wieder zum Einbringen in den Gasstrom durch die Ansaugdüse zur Verfügung gestellt werden.
Um eine ausreichende Wassermenge zur Befeuchtung des Gasstroms sicherzustellen, muß bei dieser Ausführungs­ form lediglich Flüssigkeit in den mit Flüssigkeit be­ füllten Bereich des Flüssigkeitsabscheiders nachge­ füllt werden, um sicherzustellen, daß immer ausrei­ chend Flüssigkeit zur Befeuchtung des Gasstroms vor­ handen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfol­ gend anhand der Zeichnungen näher beschriebenen Aus­ führungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Teilbereichs einer Brennstoffzellenanlage mit dem erfin­ dungsgemäßen System;
Fig. 2 einen möglichen Aufbau einer erfindungsgemä­ ßen Ansaugdüse; und
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Kondensatab­ scheiders.
In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung des Systems zur Befeuchtung eines Gasstroms als Teil einer Brennstoff­ zellenanlage erkennbar. Dabei sind eine Ansaugdüse 1 und ein Kondensatabscheider 2 bzw. Flüssigkeitsab­ scheider 2 als die wichtigsten Elemente erkennbar. Die Ansaugdüse 1 und der Kondensatabscheider 2 sind über ein sie verbindendes Leitungselement 3 bzw. eine Rohr­ leitung 3 miteinander verbunden. Eine weitere Rohrlei­ tung 4 führt von dem Kondensatabscheider 2 zu einer Brennstoffzelle 5 bzw. einem Brennstoffzellensteg 5. Ein weiteres Leitungselement 6 bzw. eine Rohrleitung 6 verbindet die Ansaugdüse 1 mit dem Kondensatabscheider 2. Auf die genaue Funktion und Aufgabe dieses Lei­ tungsteils 6 wird im weiteren Verlauf des Ausführungs­ beispiels noch eingegangen.
Die Zufuhr des Gasstroms zu der Ansaugdüse 1 erfolgt ebenfalls durch ein Leitungselement 7 bzw. eine Rohr­ leitung 7, welche in Strömungsrichtung des Gasstroms vor der Ansaugdüse 1 angeordnet ist. Dabei kann der beschriebene Aufbau sowohl in der Luftzufuhr als auch in der Brenngaszufuhr für die Brennstoffzelle 5 einge­ setzt werden.
Der Kondensatabscheider 2 ist über ein weiteres Lei­ tungselement 8 mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung 9 bzw. einer Pumpe 9 mit einem Vorratsbehälter 10 ver­ bunden. In dem Vorratsbehälter 10 wird die zur Be­ feuchtung erforderliche Flüssigkeit, wie z. B. Wasser (H2O), bevorratet.
In dem Vorratsbehälter 10 der Brennstoffzellenanlage können neben der reinen Bevorratung von Flüssigkeit auch Flüssigkeitsströme, welche z. B. als Produktwasser der elektrochemischen Reaktion in der Brennstoffzelle 5 entstehen, eingeleitet werden. So kann in sehr gün­ stiger Betriebsweise die Anlage ohne ein Nachfüllen von Flüssigkeit aus externen Flüssigkeitsquellen be­ trieben werden.
In Fig. 2 ist der Flüssigkeitsabscheider 2 bzw. Kon­ densatabscheider 2 prinzipmäßig dargestellt. Der Kon­ densatabscheider 2 weist einen Flüssigkeitsaustritt 11 auf, welcher über das Leitungselement 6 mit der An­ saugdüse 1 (hier nicht dargestellt) verbunden ist. Über den Flüssigkeitsaustritt 11 und das Leitungsele­ ment 6 gelangt die sich in dem unteren Bereich des Kondensatabscheiders 2 befindliche auskondensierte Flüssigkeit, wie z. B. Wasser (H2O), zu der Ansaugdüse 1.
Um für die Ansaugdüse 1 immer genügend Flüssigkeit (H2O) zur Verfügung zu haben, wird neben der durch die Auskondensation in dem Kondensatabscheider 2 gesammel­ te Flüssigkeit über den einen Flüssigkeitseintritt 12 weitere Flüssigkeit durch das Leitungselement 8 und die Pumpe 9 zugeführt. Um sicherzustellen, daß immer ausreichend Flüssigkeit (H2O) in dem Kondensatabschei­ der 2 vorhanden ist, weist der untere Bereich eines Hohlraums 13 des Kondensatabscheiders 2 einen Füll­ standssensor 14 auf. Wenn der Füllstandssensor ein zu niedriges Niveau der Flüssigkeit (H2O) in dem Hohlraum 13 des Kondensatabscheiders 2 feststellt, kann über eine Steuerleitung S die Pumpe 9 eingeschaltet werden, so daß Flüssigkeit über den Flüssigkeitseintritt 12 und das Leitungselement 8 in den Kondensatabscheider 2 nachgefüllt wird.
Ein Teil der Flüssigkeit (H2O) in dem Kondensat­ abscheider 2 stammt auch aus den von dem Gas- Flüssigkeitsgemisch mit transportierten Flüssig­ keitströpfchen, welche über das Leitungselement 3 und eine Gaseintrittsöffnung 15 in den Hohlraum 13 des Kondensatabscheiders 2 gelangen. Das mit den Flüssig­ keitströpfchen behaftete Gas durchströmt eine Anord­ nung von Prallblechen 16, welche ein Hochschwappen oder ein Hochspritzen der auskondensierten Flüssigkeit (H2O) aufgrund von Erschütterungen beim Einsatz in mobilen Brennstoffzellenanlagen, wie z. B. in einem Fahrzeug, zu einem für Gase und Flüssigkeitsdampf durchlässigen, für flüssige Flüssigkeit jedoch un­ durchlässigen Trennelement 17 verhindern.
Das mit den Flüssigkeitströpfchen behaftete Gas ge­ langt durch diese Anordnung von Prallblechen 16 also zu dem Trennelement 17, in welchem die in dem Gas ent­ haltenen Flüssigkeitströpfchen von dem Gas abgetrennt werden, ehe das Gas über eine Gasaustrittsöffnung 18 in die Rohrleitung 4 und zu dem Brennstoffzellenstack 5 gelangt.
Das Trennelement 17 kann in bevorzugter Art und Weise ein räumliches Geflecht 17a aus einem gegen das jewei­ lige Gas resistenten Stoff, wie z. B. ein Edelstahl-, Glasfaser- oder Kunststoffgeflecht, enthalten. Das mit den Flüssigkeitströpfchen behaftete Gas durchströmt das Trennelement 17, wobei sich in ihm enthaltene Flüssigkeitströpfchen an dem räumlichen Geflecht 17a des Trennelements 17 absetzen. Die Flüssigkeit sammelt sich ganz oder zu ihrem wenigstens annähernd größten Teil in dem räumlichen Geflecht 17a und tropft auf die Prallbleche 16 herunter. Durch die Anordnung und Aus­ richtung der Prallbleche 16 kann die auskondensierte Flüssigkeit entlang der Prallbleche 16 fließen, und sich im unteren Bereich des Hohlraums 13 des Konden­ satabscheiders 2 sammeln.
Außerdem enthält das Trennelement 17 neben dem räumli­ chen Geflecht 17a auch noch eine Membran 17b, welche Gase und Flüssigkeitsdampf wenigstens in Strömungs­ richtung des Gases durchläßt, welche Flüssigkeit in ihrer flüssigen Phase jedoch zurückhält. Diese Membran 17b ist auf der der Gasaustrittsöffnung 18 zugewandten Seite des Trennelements 17 angeordnet, so daß zumin­ dest der größte Teil der in dem Gas verbleibenden Flüssigkeitströpfchen bereits vor dem Erreichen der Membran in dem räumlichen Geflecht 17a zurückgeblieben ist. So kann ein Benetzen der Membran 17b mit der Flüssigkeit vermieden werden, was gegebenenfalls zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise der Membran 17b führen könnte.
Als Material für die Membran 17b wäre ein Mikrofaser­ material in der Art der unter den geschützten Handels­ bezeichnungen GORETEX und SYMPATEX vertriebenen Mate­ rialien denkbar.
Um ein Hochspritzen der auskondensierten Flüssigkeit (H2O) zu dem Trennelement 17 zu verhindern, sind, wie bereits erläutert, die Prallbleche 16 in dem Hohlraum 13 des Kondensatabscheiders 2 angeordnet. Zusätzlich dazu könnte der Hohlraum 13 in dem Bereich, in dem die auskondensierte und gegebenenfalls die über den Flüs­ sigkeitseintritt 12 nachgefüllte Flüssigkeit (H2O) steht, mit weiteren Füllstoffen 19 ausgestattet sein. Diese in Fig. 2 nur in einem Teilbereich prinzipmäßig angedeuteten Füllstoffe 19 können entweder als räumli­ ches Gestrick oder als einzelne Schüttgutelemente aus­ gebildet sein. Sie verringern die Neigung der auskon­ densierten Flüssigkeit (H2O) zum Hochschwappen, weil sich zwischen den Einzelelementen der Füllstoffe 19 aufgrund der kleinen Wegstrecken eine relativ hohe Oberflächenspannung in der Flüssigkeit (H2O) aufbaut, welche diese an einem starken Schwappen und Schwanken aufgrund von äußeren Erschütterungen hindert.
In Fig. 3 ist ein möglicher Aufbau der Ansaugdüse 1 dargestellt. Die Ansaugdüse 1 ist dabei in einem Lei­ tungselement 20 angeordnet, welches die beiden Rohr­ leitungen 3, 7 miteinander verbindet. In dem Leitungs­ element 20 ist die Ansaugdüse 1 so angeordnet, daß sich in dem sie umgebenden Bereich des Leitungsele­ ments 20 eine Verengung ausbildet. Der strömende Gas­ strom erfährt aufgrund des Kontinuitätgesetzes in dem Bereich dieser Verengung eine Zunahme seiner Geschwin­ digkeit und baut damit einen Unterdruck an einem End­ bereich 1a der Ansaugdüse 2 auf, welcher dafür verant­ wortlich ist, daß die über das Leitungselement 6 zuge­ führte Flüssigkeit, wie z. B. Wasser (H2O), angesaugt wird.
Durch die düsenförmige Ausgestaltung des Endbereichs 1a der Ansaugdüse 1 kommt es dabei zu einer Zerstäu­ bung der angesaugten Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird dann von dem im Bereich der Verengung relativ schnell strömenden Gas aufgenommen und in dem Gasstrom verwir­ belt. Je nach Temperatur sowohl des Gasstroms als auch der Flüssigkeit, kommt es dabei zu einem Verdampfen wenigstens eines Teils der zudosierten Flüssigkeit. Das Gas-Flüssigkeitsgemisch wird dadurch abgekühlt, weil die zu der Verdampfung erforderliche Energie aus dem thermischen Energieinhalt des Gasstroms und der Flüssigkeit stammt. Diese Abkühlung ist ein - speziell im Bereich der Brennstoffzellenanlagen - sehr willkom­ mener "Nebeneffekt".
Optional kann das Leitungselement 20 im Bereich des Endbereichs 1a der Ansaugdüse 1 durch weitere optiona­ le Bauelemente 21 (punktiert dargestellt) eine weitere Einengung seines Strömungsquerschnitts erfahren, was den oben erläuterten Effekt noch verstärkt.
In der Prinzipdarstellung in Fig. 1 ist erkennbar, daß die Leitungselemente bzw. Rohrleitungen 3, 4, 6, 7 jeweils einen punktiert angedeuteten, optionalen Wär­ metauscher 22 aufweisen. Über diese Wärmetauscher 22 lassen sich die Gasströme in den jeweiligen Rohrlei­ tungen bzw. Leitungselementen 3, 4, 6, 7 thermisch beeinflussen. Diese thermische Beeinflussung kann da­ bei sowohl eine Zufuhr als auch eine Abfuhr von ther­ mischer Energie, also eine Kühlung oder ein Heizen, des jeweiligen Gasstroms sein. So ist die relative Feuchte des Gasstroms in jeder der Rohrleitungen bzw. Leitungselemente 3, 4, 6, 7 durch eine Veränderung der Temperatur des Gasstroms beeinflußbar und ein Verdamp­ fen oder Auskondensieren der in dem Gasstrom befindli­ chen Flüssigkeit kann damit unterstützt werden.
Zum Heizen bzw. Kühlen der Gasströme durch die Wärme­ tauscher 22 können Heizmedien- bzw. Kühlmedienströme eingesetzt werden, welche an anderen Stellen der Brennstoffzellenanlagen, wie z. B. in einer Gaserzeu­ gung in der Brennstoffzellenanlage, sowieso vorhanden sind. Die Wärmetauscher 22 sind dabei jedoch aus­ schließlich als Option zu sehen, die das System zur Befeuchtung des Gasstroms zwar verbessern, die zu de­ ren Funktionsweise jedoch grundsätzlich nicht notwen­ dig sind.
Eine weitere Möglichkeit, die Feuchte in dem Gasstrom zu beeinflussen, liegt in der Länge des Leitungsele­ mentes 3 bzw. der Rohrleitung 3 zwischen der Ansaugdü­ se 1 und dem Kondensatabscheider 2. Je nach dem, wie lang diese Rohrleitung 3 ausgeführt ist, und damit wie lang sich das Gas und die noch flüssigen Bestandteile der Flüssigkeit gemeinsam in dem Leitungselement 3 befinden, wird mehr oder weniger von der noch flüssi­ gen Flüssigkeit verdampft und von dem Gasstrom aufge­ nommen. Die noch in ihrer flüssigen Phase in dem Gas­ strom verbleibenden Flüssigkeitströpfchen werden dann, wie bereits erläutert, in dem nachgeschalteten Konden­ satabscheider 2 abgeschieden.

Claims (13)

1. System zur Befeuchtung eines Gasstroms, insbeson­ dere eines Prozeßgasstroms in einer luftatmenden PEM-Brennstoffzellenanlage, mittels welchem eine Flüssigkeit zur Befeuchtung des Gasstroms direkt in den Gasstrom eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom wenigstens eine Ansaugdüse (1) um­ strömt, wobei sich an die Ansaugdüse (1) in Strö­ mungsrichtung des Gasstroms ein Leitungselement (3) und ein Flüssigkeitsabscheider (2) anschließt, und wobei die Ansaugdüse (1) in der Art ausgeführt ist, daß der die Ansaugdüse (1) umströmende Gas­ strom einen Unterdruck erzeugt, welcher ausreicht, die Flüssigkeit in den Gasstrom anzusaugen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugdüse (1) über ein Leitungselement (6) mit einem mit Flüssigkeit gefüllten Bereich des Flüssigkeitsabscheiders (2) verbunden ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugdüse (1) derart ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit in das die Ansaugdüse (1) umströmende Gas zerstäubt wird.
4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom in dem Leitungselement (3) zwischen der Ansaugdüse (1) und dem Flüssigkeitsabscheider (2) thermisch beeinflußt wird.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom in den Leitungselementen (7, 4) vor der Ansaugdüse (1) und nach dem Flüssigkeitsab­ scheider (2) thermisch beeinflußt wird.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in dem Leitungselement (6) zwi­ schen der Ansaugdüse (1) und dem mit Flüssigkeit gefüllten Bereich des Flüssigkeitsabscheiders (2) thermisch beeinflußt wird.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (2) ein Gehäuse mit einem Hohlraum (13), mit wenigstens einer Gasaus­ trittsöffnung (18), mit wenigstens einer Flüssig­ keitsaustrittsöffnung (11), mit wenigstens einer Flüssigkeitseintrittsöffnung (12) und mit wenig­ stens einer Gaseintrittsöffnung (15), welche zwi­ schen den Austrittsöffnungen angeordnet ist, auf­ weist, wobei in dem Hohlraum (13) zwischen der Gaseintrittsöffnung (15) und der Gasaustrittsöff­ nung (18) ein gasdurchlässiges Trennelement (17) angeordnet ist.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (17) ein räumliches Geflecht (17a) aufweist.
9. System nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (17) eine Membran (17b) aufweist, welche für Gase und für Flüssigkeitsdampf in we­ nigstens einer Richtung durchlässig ist.
10. System nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (13) Prallbleche (16) angeordnet sind.
11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (2) wenigstens einen Sensor (14) zur Bestimmung des Flüssigkeitsstands der abgeschiedenen Flüssigkeit in dem mit Flüssig­ keit gefüllten Bereich des Flüssigkeitsabscheiders (2) aufweist.
12. System nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem flüssigkeitsgefüllten Bereich des Flüssig­ keitsabscheiders (2) Füllstoffe (19) angeordnet sind.
13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugdüse (1) in einem Leitungselement (22) angeordnet ist, wobei das Leitungselement (22) in dem Bereich der Ansaugdüse (1) eine Querschnitts­ verengung aufweist.
DE19953803A 1999-11-09 1999-11-09 System zur Befeuchtung eines Gasstroms Withdrawn DE19953803A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19953803A DE19953803A1 (de) 1999-11-09 1999-11-09 System zur Befeuchtung eines Gasstroms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19953803A DE19953803A1 (de) 1999-11-09 1999-11-09 System zur Befeuchtung eines Gasstroms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19953803A1 true DE19953803A1 (de) 2001-05-17

Family

ID=7928382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19953803A Withdrawn DE19953803A1 (de) 1999-11-09 1999-11-09 System zur Befeuchtung eines Gasstroms

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19953803A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19956378B4 (de) * 1999-11-24 2005-12-01 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Einbringen von verschiedenen gasförmigen und/oder flüssigen Betriebsstoffen in einen Reaktionsraum
WO2008031442A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-20 Daimler Ag Apparatus for humidifying a gas flow
US7506826B2 (en) 2002-10-04 2009-03-24 Robert Bosch Gmbh Injection valve with a corrosion-inhibiting, wear-resistant coating and method for the production thereof
AT523596A1 (de) * 2020-04-08 2021-09-15 Avl List Gmbh Vorkonditionierungsvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem
DE102022214241A1 (de) 2022-12-21 2024-06-27 Mahle International Gmbh Befeuchtereinrichtung, Brennstoffzellensystem und Elektrofahrzeug

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19956378B4 (de) * 1999-11-24 2005-12-01 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Einbringen von verschiedenen gasförmigen und/oder flüssigen Betriebsstoffen in einen Reaktionsraum
US7506826B2 (en) 2002-10-04 2009-03-24 Robert Bosch Gmbh Injection valve with a corrosion-inhibiting, wear-resistant coating and method for the production thereof
WO2008031442A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-20 Daimler Ag Apparatus for humidifying a gas flow
US8408524B2 (en) 2006-09-13 2013-04-02 Daimler Ag Apparatus for humidifying a gas flow
AT523596A1 (de) * 2020-04-08 2021-09-15 Avl List Gmbh Vorkonditionierungsvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem
DE102022214241A1 (de) 2022-12-21 2024-06-27 Mahle International Gmbh Befeuchtereinrichtung, Brennstoffzellensystem und Elektrofahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1162680B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Befeuchten eines Gasstroms sowie Verwendung der Vorrichtung
EP0629014B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Befeuchtung von Prozessgas für den Betrieb von Brennstoffzellensystemen
EP1815549B8 (de) Brennstoffzellensystem mit flüssigkeitsabscheider
EP1383191B1 (de) Fluidtrennvorrichtung
EP2537202B1 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer brennstoffzelle
WO2021058375A1 (de) Vorrichtung zur abscheidung von wasser aus einem wasser-dampf-luft-gemischstrom
DE102014223906A1 (de) Brennstoffzellensystem mit einem befeuchteten Oxidationsmittelstrom, Verfahren zum Betrieb einesBrennstoffzellensystems und Wärmetauscher für ein Brennstoffzellensystem
DE19953803A1 (de) System zur Befeuchtung eines Gasstroms
DE112007001094B4 (de) Mit einem Brennstoffzellensystem ausgestattetes Fahrzeug
DE102013011373A1 (de) Vorrichtung zum Einbringen von flüssigem Wasser in einen Gasstrom
DE19953798A1 (de) Verfahren zur Befeuchtung von Gasströmen
WO2016146302A1 (de) Brennstoffzellensystem mit einem befeuchteten oxidationsmittelstrom
WO2019096481A1 (de) Befeuchtungssystem und brennstoffzellensystem mit einem befeuchtungssystem
WO2022200319A1 (de) Vorrichtung zum abscheiden und sammeln von wasser aus einem gasstrom, brennstoffzellensystem sowie verfahren zum betreiben eines brennstoffzellensystems
WO2013110310A1 (de) Vorrichtung zum ablassen von flüssigkeit
DE102013014952A1 (de) Gas/Gas-Befeuchter
WO2009121462A1 (de) Brennstoffzellensystem und kraftfahrzeug mit einem derartigen brennstoffzellensystem
WO2015185403A2 (de) Befeuchter, platte, vorrichtung und kraftfahrzeug
DE102019128558A1 (de) Druckgasaufbereitungsanlage
WO2018219580A1 (de) Gasversorgungssystem und gasversorgungsverfahren
EP2837896B1 (de) Luftbefeuchtungsanordnung und Verfahren zum Befeuchten eines Luftstroms
DE102011116856A1 (de) Gasversorgungsvorrichtung
AT523254B1 (de) Kondensationspartikelzähler
DE102017110093A1 (de) Brennstoffzellen-spülkanalsystem
DE102007038278B4 (de) Stofftransport und Ereigniskontrolle in Systemen mit piezoelektrisch aktivierter Tröpfchenemission und Kombinationsmöglichkeiten von Trägermatrix und zu dosierendem Stoff

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee