專利名稱：具有至少一個燃料電池的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前序部分詳細(xì)定義類型的具有至少一個燃料電池的燃料電池系統(tǒng)。本發(fā)明此外涉及這種燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)本身從現(xiàn)有技術(shù)中有所公開。燃料電池在此方面經(jīng)常通過空氣輸送裝置提供過程空氣流。這樣的過程空氣流為了向燃料電池的陰極區(qū)供給大氣氧而流過該燃料電池。向燃料電池輸送的空氣通過空氣輸送裝置，例如流動壓縮機(jī)、螺旋壓縮機(jī)、魯茨(Root)鼓風(fēng)機(jī)或類似裝置進(jìn)行壓縮并由此相應(yīng)加熱。在PEM燃料電池在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)被使用時，過程空氣的這種加熱會加速燃料電池內(nèi)相對敏感的膜迅速干燥。因此在這種類型的燃料電池系統(tǒng)中通常具有作為增壓(charge)空氣冷卻器的換熱器，其由空氣輸送裝置后面的過程空氣在一面上通過并由冷卻介質(zhì)，例如來自燃料電池區(qū)的相對涼的廢氣在另一面 通過，以便冷卻空氣輸送裝置后向燃料電池流動的過程空氣并由此提高燃料電池的使用壽命和性能。此外從普遍的現(xiàn)有技術(shù)中還公知，對于燃料電池系統(tǒng)，而且在這里特別是對于在電動機(jī)車輛上使用的燃料電池系統(tǒng)來說，冷啟動能力具有重要作用。為使燃料電池系統(tǒng)在低于冰點(diǎn)的溫度下也可以安全、可靠和特別是非常迅速地啟動，需要很高的費(fèi)用。例如德國專利申請DE 102008047871A1公開了通過燃料電池組冷卻回路內(nèi)的不同熱源使其迅速加熱。如果所有這些措施仍不夠，那么上述專利申請?zhí)岢觯瑢漭斔偷诫姵亟M的陰極側(cè)并使其與在燃料電池的存在電催化劑的區(qū)域內(nèi)的過程空氣共同燃燒。因此可以在燃料電池本身的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生相對高的熱能。將相對大量的氫引入燃料電池陰極區(qū)內(nèi)的這種措施的嚴(yán)重缺點(diǎn)是，通過將氫輸送到陰極區(qū)內(nèi)，在那里存在的催化劑被用于燃燒，從而用于氫與過程空氣的氧進(jìn)行熱轉(zhuǎn)換。這一點(diǎn)造成由熱的點(diǎn)發(fā)育所導(dǎo)致的相對高的熱點(diǎn)，對燃料電池的使用壽命產(chǎn)生大的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，提供一種燃料電池系統(tǒng)，保證燃料電池系統(tǒng)非常迅速的加熱，而無需考慮與燃料電池的壽命有關(guān)的上述缺點(diǎn)。該目的依據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求I特征部分中指出的特征得以實(shí)現(xiàn)。這種類型的燃料電池系統(tǒng)一種特別有利的用途在權(quán)利要求9中予以說明。具有優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步構(gòu)成來自各自的從屬權(quán)利要求、依據(jù)本發(fā)明使用一種具有換熱器的燃料電池系統(tǒng)，該換熱器作為增壓(charge )空氣冷卻器用于冷卻由空氣輸送裝置壓縮并由此加熱的過程空氣。依據(jù)本發(fā)明，在此方面在換熱器的由過程空氣流通過的區(qū)域之前或之內(nèi)，設(shè)置一個具有催化活性材料的區(qū)域。此外需要時向具有催化活性材料的區(qū)域輸送燃料。由此產(chǎn)生的可能性是，導(dǎo)向燃料電池的過程空氣不僅可以像在傳統(tǒng)的操作中那樣得到冷卻，而且需要時，在這里特別是在冷啟動情況下，通過將燃料添加到具有催化活性材料的區(qū)域內(nèi)通過氧和燃料的催化轉(zhuǎn)換而被相應(yīng)加熱并在含氫燃料的情況下可以被產(chǎn)生的產(chǎn)物水濕潤。因此形成一種非常簡單和有效的可能性是，通過供給燃料實(shí)現(xiàn)過程空氣并因此燃料電池和燃料電池系統(tǒng)的加熱。通過在換熱器的區(qū)域之前或之內(nèi)設(shè)置為此專門設(shè)計(jì)的催化劑，不在燃料電池本身的區(qū)域內(nèi)，而是在其外部產(chǎn)生熱量。熱量然后由過程氣流帶入燃料電池的區(qū)域內(nèi)。與燃料電池壽命有關(guān)的缺點(diǎn)，如從現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中公知和常見的那樣，由此可以得到防止，因?yàn)樵谌剂想姵刈陨淼膮^(qū)域內(nèi)沒有燃料到達(dá)其陰極區(qū)內(nèi)和必須相應(yīng)轉(zhuǎn)換。燃料電池系統(tǒng)自身這樣可以非常迅速地達(dá)到操作溫度，特別是對于設(shè)置在空氣供給區(qū)域內(nèi)的所有部件。作為增壓空氣冷卻器使用的換熱器在此方面原則上可以由任何類型的冷卻介質(zhì)在冷卻側(cè)上通過。該換熱器例如可集成在冷卻回路中，從而在空氣輸送裝置之后的加熱的過程空氣由冷卻回路的冷卻介質(zhì)冷卻，所述冷卻回路例如也冷卻燃料電池。在這種情況下，在換熱器之前或內(nèi)部通過燃料與氧的催化轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的熱通過該換熱器不僅加熱過程空氣流,而且也加熱冷卻介質(zhì)流,從而其加熱冷卻回路并通過該冷卻回路并附加地有助于更加迅速地加熱燃料電池系統(tǒng)。 在依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)一種有利實(shí)施例中，具有催化活性材料的區(qū)域與換熱器集成。催化活性材料與由換熱器的由過程空氣流通過的側(cè)的該集成由此有助于產(chǎn)生非常緊湊的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閾Q熱器的部件既作為增壓空氣冷卻器使用，也用于-需要時-在其由過程氣流通過的側(cè)上的物質(zhì)的催化轉(zhuǎn)換。在依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)一種優(yōu)選發(fā)展中，換熱器在其由過程氣流通過的區(qū)域內(nèi)由催化活性材料完全或部分涂敷。該用催化活性材料對換熱器的涂敷可以相對簡單。因此可以最小使用催化活性材料，例如鉬或鈀取得空氣和燃料相應(yīng)有效的催化轉(zhuǎn)換。與具有催化活性材料的顆粒物或這類材料同樣可以設(shè)想的澆注(pouring)不同的是，幾乎消除了污物到燃料電池的區(qū)域內(nèi)的引入，意味著會引起不必要的壓力損失的過濾元件或這類部件將不再必要。在依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的一種非常有利和具有優(yōu)點(diǎn)發(fā)展中，冷卻介質(zhì)流是來自燃料電池陰極區(qū)的廢空氣流。這種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)將來自常規(guī)操作的燃料電池的陰極區(qū)的相對涼的廢空氣用于冷卻空氣輸送裝置之后的加熱的用于燃料電池的過程空氣。因?yàn)樵谙鄳?yīng)的冷啟動條件下，過程空氣的壓縮不足以將其足夠強(qiáng)地加熱以防止液體凝結(jié)和/或該液體凍結(jié)，依據(jù)本發(fā)明在換熱器的區(qū)域之前或之內(nèi)設(shè)置具有催化活性材料的區(qū)域，以便通過添加燃料加熱向燃料電池流動的過程空氣流。該熱現(xiàn)在對于在這種操作狀態(tài)下同樣還比較涼的廢空氣流也是有益的。廢空氣流由此可以相應(yīng)得到加熱并防止排放管路或例如設(shè)置在廢空氣流內(nèi)的渦輪機(jī)由于凝結(jié)或凍結(jié)的液滴而凍結(jié)。在燃料電池系統(tǒng)的冷啟動期間通過換熱器區(qū)域內(nèi)的催化活性材料而引入熱量，這因此也用于以理想方式保證燃料電池系統(tǒng)在廢空氣側(cè)上的操作能力。依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是，其具有非常緊湊和簡單的結(jié)構(gòu)并提供一種在極低環(huán)境溫度情況下仍可以簡單和有效啟動的燃料電池系統(tǒng)。這種類型的燃料電池系統(tǒng)的優(yōu)選用途因此為用于提供與燃料電池系統(tǒng)共同形成運(yùn)動系統(tǒng)的運(yùn)輸裝置的電能。特別是在這種類型的運(yùn)動系統(tǒng)中，非常頻繁地在惡劣的條件下，特別是冰點(diǎn)以下的溫度下啟動。特別是在這種類型的系統(tǒng)中，在此方面系統(tǒng)的迅速啟動是必不可少的，因?yàn)槔缭谧鳛檫\(yùn)輸裝置的汽車中采用時，這樣的迅速啟動是汽車的用戶所期望的。確實(shí)，在采用傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)的汽車上存在類似狀況且這種狀況公知且常見。依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)因此特別是在這種類型的結(jié)構(gòu)上可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。


依據(jù)本發(fā)明的裝置的其他有利實(shí)施例來自其余從屬權(quán)利要求并借助實(shí)施例將變得清楚，下面參照附圖對該實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖I示出依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)第一可能的實(shí)施例；圖2示出依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)另一可能的實(shí)施例；以及
圖3示出依據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)另一備選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式從圖I的圖示中可以看出燃料電池系統(tǒng)I。例如被構(gòu)建為PEM燃料電池組的燃料電池2形成燃料電池系統(tǒng)I的核心。由此，燃料電池2的陰極室3和陽極室4通過質(zhì)子交換膜5彼此隔開。作為使燃料電池2操作的氧化方式，典型地使用空氣中的氧，為此將空氣通過空氣輸送裝置6輸送到陰極室3內(nèi)。向陽極室4輸送氫或含氫的氣體。在這里所示的實(shí)施例中，向燃料電池2的陽極室4輸送來自壓縮氣體存儲元件7的氫。在該壓縮氣體存儲元件7內(nèi)在高壓下存儲的氫通過閥門裝置8輸送到陽極室4并由此膨脹到適合于燃料電池2操作的壓力水平上。在使用純氫作為燃料電池2的燃料時，將該純氫以典型地在燃料電池2的陽極室4內(nèi)可轉(zhuǎn)換的相比更高的體積流量提供給陽極室4。這用于向質(zhì)子交換膜5的可用的全部活性表面盡可能穩(wěn)定地提供足夠量的氫。未使用的氫然后從陽極室4通過再循環(huán)管線9排出并借助再循環(huán)輸送裝置10 (例如氫再循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)和/或氣體噴射泵或諸如此類的裝置)與來自壓縮氣體存儲元件7的新鮮的氫一起重新輸送到陽極區(qū)4。隨著時間在再循環(huán)管線9的區(qū)域內(nèi)聚集氮，其穿過膜5進(jìn)入陽極室4內(nèi)，同時也聚集少量的產(chǎn)物水，其出現(xiàn)在燃料電池2的陽極室4內(nèi)。因?yàn)檫@些惰性物質(zhì)在燃料電池內(nèi)不能轉(zhuǎn)換，所以它們隨著時間降低再循環(huán)管線9和陽極室4體積內(nèi)的氫濃度。因此，不時地，在再循環(huán)管線9的區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)通過排放管線11和設(shè)置在其中的閥門裝置12排出，以便可以保持陽極室4內(nèi)的氫濃度。由此，特定量的剩余氫總是會通過排放管線11排出系統(tǒng)。因此普遍公知和常見的是，排放管線11通向過程空氣流的區(qū)域內(nèi)，以便這樣在燃料電池2的陰極區(qū)3內(nèi)轉(zhuǎn)換任何剩余的氫并防止氫排放。雖然在排出(所謂的清洗)期間出現(xiàn)極少量的剩余氫，幾乎不必?fù)?dān)心任何與燃料電池2的壽命有關(guān)的缺點(diǎn)。燃料電池2的膜5對干燥相對敏感。因?yàn)橥ㄟ^空氣輸送裝置6輸送的空氣體積流典型地是干燥的，所以相應(yīng)高的空氣體積流加速膜5的干燥。因此燃料電池系統(tǒng)I內(nèi)可以具有加濕器13，其例如作為氣體-氣體加濕器形成。這種加濕器13的核心由水蒸汽可以透過的膜構(gòu)成。膜的一側(cè)上流動由空氣輸送裝置輸送的干燥氣流。膜的另一側(cè)上流動來自燃料電池2的陰極室3的廢空氣流。因?yàn)榇蟛糠值漠a(chǎn)物水在燃料電池2的陰極室3內(nèi)產(chǎn)生，所以該廢氣流相應(yīng)夾帶水蒸汽和水滴形式的液體。水蒸汽可以穿過加濕器13內(nèi)的膜而加濕干燥的進(jìn)氣，從而一方面對廢空氣除濕和另一方面通過加濕的進(jìn)氣可以確保燃料電池2膜5的加濕。因?yàn)椴皇侨魏吻闆r下均希望加濕2，所以此外可以圍繞加濕器13，在這里例如在進(jìn)氣管線到陰極室3的區(qū)域內(nèi)，但原則上也可以類似地在陰極室3的排放管線區(qū)域內(nèi)，設(shè)置旁路14?？梢酝ㄟ^閥門裝置15這樣控制該旁路14，使通過加濕器13流動的待加濕的體積流被相應(yīng)分配。因此在陰極室3的區(qū)域內(nèi)取得可調(diào)整的濕度。圖I中燃料電池系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)附加示出作為增壓空氣冷卻器的換熱器16，其同樣一方面由在空氣輸送裝置6之后的進(jìn)氣通過和另一方面由來自陰極室3的廢空氣通過。在空氣輸送裝置6之后，所輸送的空氣相應(yīng)變熱，因?yàn)檫@些空氣在壓縮時得到相應(yīng)加熱。另一方面，來自陰極室3的廢空氣較冷。通過增壓空氣冷卻器16，在這兩個氣流之間現(xiàn)在進(jìn)行換熱，從而向陰極室3輸送的空氣被冷卻，從陰極室3排出的空氣被加熱。通過在空氣輸送裝置6之后的冷卻空氣，進(jìn)一步減少燃料電池的膜5干燥的危險(xiǎn)。來自增壓空氣冷卻器16的加熱廢空氣然后流動到渦輪機(jī)17的區(qū)域內(nèi)并在該渦輪機(jī)17的區(qū)域內(nèi)膨脹和冷卻。由此通過渦輪機(jī)17回收來自燃料電池系統(tǒng)I廢氣流的機(jī)械能。通過渦輪機(jī)17，在這里所示的實(shí)施例中可以直接供給空氣輸送裝置6機(jī)械能。此外可以具 有電機(jī)18，其在渦輪機(jī)17的區(qū)域內(nèi)相應(yīng)能量過剩的情況下可以作為發(fā)電機(jī)操作，以便附加地從廢氣流中回收電能。如果空氣輸送裝置6需要比通過渦輪機(jī)17可以提供的更多的能量，那么電機(jī)18也可以作為電動機(jī)操作。在這種情況下，電機(jī)可以提供需要的能量差用于通過空氣輸送裝置6輸送空氣流。由渦輪機(jī)17、電機(jī)18和在這種結(jié)構(gòu)中典型地作為流動壓縮機(jī)(flow compressor)形成的空氣輸送裝置6組成的這種結(jié)構(gòu)普遍也稱為電潤輪機(jī)增壓器(Electric Turbo Charger) (ETC) 19。作為補(bǔ)充，為改善渦輪機(jī)17的操作，在增壓空氣冷卻器16之后的廢空氣流內(nèi)具有可選的燃燒器，例如催化燃燒器、孔燃燒器、矩陣型燃燒器(matrix burner)或諸如此類的燃燒器，通過其可以轉(zhuǎn)換燃料電池2的廢氣和可能的可選的燃料。由此可以加熱為渦輪機(jī)17提供的廢氣流，以便能夠通過渦輪機(jī)17產(chǎn)生更多的功率。從圖2的圖示中現(xiàn)在可以觀察到一種可對比的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其可以作為對上述燃料電池系統(tǒng)I的備選。該結(jié)構(gòu)的區(qū)別基本上在于，不存在圍繞燃料電池2的陽極室4的再循環(huán)管線9。在這種結(jié)構(gòu)中，陽極室4因此不被供給或僅被供給少量的多余氫(在其他地方被轉(zhuǎn)換，例如隨后在上述可選的燃燒器內(nèi)燃燒)。在圖2的圖示中，還可以看出具有閥門裝置21的氫管線20，對其功能后面還要詳細(xì)介紹。對于圖I或2所示燃料電池系統(tǒng)I的操作，正常操作情況典型為，通過空氣輸送裝置6向燃料電池2的陰極室輸送過程空氣，而氫從壓縮氣體存儲元件7中到達(dá)燃料電池2的陽極室4內(nèi)。在燃料電池2內(nèi)，然后產(chǎn)生電能和產(chǎn)物水，其通過相應(yīng)的廢氣流從系統(tǒng)排出。在環(huán)境溫度極低的情況下，這種類型的燃料電池系統(tǒng)I的操作出現(xiàn)問題。特別是在這種燃料電池系統(tǒng)I啟動時，由此，如果該燃料電池系統(tǒng)在非常低的溫度下靜止，這是一個主要問題，因?yàn)閮鼋Y(jié)的部件和/或凝結(jié)的濕氣(所述濕氣又會凍結(jié))，對燃料電池系統(tǒng)I的功能產(chǎn)生不利影響。圖I和2的圖示中的兩個燃料電池系統(tǒng)I在換熱器16的區(qū)域內(nèi)包括基于例如鉬和/或鈀的催化活性材料。這種催化活性材料在圖I和2的圖示中通過換熱器16的過程空氣通過其流動到燃料電池2的部分的涂層22 (由虛線示出)示出。通過依據(jù)圖I結(jié)構(gòu)情況下的排放管線11和閥門裝置12或通過依據(jù)圖2結(jié)構(gòu)情況下的氫管線20和閥門裝置21，現(xiàn)在可以向空氣輸送裝置6之后的過程空氣流輸送燃料。在依據(jù)圖2結(jié)構(gòu)的情況下，燃料可以直接從壓縮氣體存儲元件7通過閥門裝置21和氫管線20流動到過程空氣流的區(qū)域內(nèi)。在圖I所示類型的燃料電池系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)情況下，流動可以通過在任何情況下存在的排放管線11和處于其中的閥門裝置12實(shí)現(xiàn)，方式是在冷啟動期間僅僅保持打開閥門裝置12。只要供給陽極室4氫，在過程空氣的區(qū)域內(nèi)就會出現(xiàn)氫流動。原則上在燃料電池系統(tǒng)I的兩種實(shí)施例中也可以設(shè)想，將燃料直接加入換熱器16的區(qū)域內(nèi)，而不是加入向換熱器流動的過程空氣流的區(qū)域內(nèi)。在兩種情況下，在催化活性材料22的區(qū)域內(nèi)現(xiàn)在過程空氣流內(nèi)的氧轉(zhuǎn)換和通過排放管線11或氫管線20供給的燃料的轉(zhuǎn)換。氧和這里所示的情況下作為燃料的氫在催化活性材料22區(qū)域內(nèi)的這種轉(zhuǎn)換確保加熱換熱器16和通過其流動的過程空氣。通過這種加熱，可以實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)I的燃料電池非常迅速的加熱，而無需利用處于燃料電池2區(qū)域內(nèi)的催化劑來轉(zhuǎn)換開始物質(zhì)。熱量由此通過過程空氣流相對適宜并均勻地引入。由此可以避免所描述的與壽命有關(guān)的缺點(diǎn)。對在來自燃料電池2的陰極區(qū)3的廢空氣流所通過的另一側(cè)上被冷卻的換熱器16的加熱不僅加熱輸送到燃料電池2的過程空氣流，而且也加熱來自燃料電池2的廢氣流。因此來自燃料電池的廢空氣流內(nèi)產(chǎn)物水的凝結(jié)盡可能得到避免。由此在廢空氣流的區(qū)域內(nèi)不會出現(xiàn)液體的凍結(jié)水滴。這種類型的冰粒非常不利并威脅到渦輪機(jī)17，因?yàn)檫@些冰粒會損壞高速運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪機(jī)17的渦輪機(jī)葉輪。在依據(jù)圖I的燃料電池系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置在增壓空氣冷卻器16內(nèi)的催化活性材料22的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，在常規(guī)操作中通過排放管線11不時排放的物質(zhì)流進(jìn)入該催化活性材料22的區(qū)域內(nèi)。物質(zhì)流內(nèi)典型存在的剩余量的氫由此可以在增壓空氣冷卻器16內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并因此不使燃料電池2的陰極區(qū)3增加負(fù)擔(dān)。盡管目前不能假設(shè)這樣少量的氫會對燃料電池2的壽命產(chǎn)生不利影響，但該對具有催化活性材料22的增壓空氣冷卻器16的附加利用卻構(gòu)成使用燃料電池系統(tǒng)I時的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@樣在任何情況下均可以防止向陰極區(qū)3內(nèi)輸送氫。圖3示出燃料電池系統(tǒng)I 一種可選實(shí)施例。該燃料電池系統(tǒng)的功能與在圖2范圍內(nèi)所介紹的燃料電池系統(tǒng)I基本上相同。僅催化活性材料22在本實(shí)施例中被集成到單獨(dú)的部件，例如催化燃燒器23，該部件在過程空氣流的流動方向上被設(shè)置在換熱器16之前。功能基本上相同，因?yàn)樵谠摽蛇x實(shí)施例中催化燃燒器23內(nèi)在需要時加熱的過程空氣流通過催化燃燒器23之后的換熱器16的過程空氣側(cè)并在那里發(fā)揮與集成到換熱器16的催化活性材料22可比較的效果?？偠灾?，這樣可以實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)I的一種非常緊湊和非?？煽康慕Y(jié)構(gòu)，其在不危害燃料電池2的壽命情況下可以有助于非常迅速地啟動燃料電池系統(tǒng)I。燃料電池系統(tǒng)I因此注定可在運(yùn)輸裝置上用于產(chǎn)生電能。作為運(yùn)輸裝置在此方面考慮水上、空中和陸地上的各種運(yùn)輸裝置，特別是在短途、長途或后勤領(lǐng)域用于運(yùn)輸人員和貨物。特別優(yōu)選的用途在此方面無疑是在車輛領(lǐng)域，特別是在無軌的陸上車輛領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，燃料電池系統(tǒng)用于例如為輔助動力單元和附屬動力單元和/或?yàn)檐囕v的電驅(qū)動提供電力。權(quán)利要求
1.具有至少一個燃料電池的燃料電池系統(tǒng)，具有向所述燃料電池輸送過程空氣流的至少一個空氣輸送裝置，具有至少一個換熱器，所述換熱器一方面由所述空氣輸送裝置之后的所述過程空氣流通過以及另一方面由冷卻介質(zhì)流通過，其特征在于，在所述換熱器(16)的區(qū)域之前或之內(nèi)在所述過程空氣流的流動方向上設(shè)置具有催化活性材料(22)的區(qū)域，其中向所述具有催化活性材料(22)的區(qū)域輸送燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述具有催化活性材料(22)的區(qū)域被集成到所述換熱器(16)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器(16)在其由所述過程空氣流通過的區(qū)域內(nèi)由所述催化活性材料(22)完全或部分涂敷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述具有催化活性材料(22)的區(qū)域被形成為在所述流動方向上的在所述換熱器(16)之前的單獨(dú)部件(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4之一所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，燃料流是具有所述燃料電池(2)的所述燃料的至少特定部分的物質(zhì)流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5之一所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，與包括燃料的區(qū)域連接的至少一個線路元件(11、20)在所述換熱器(16)之前通入流向所述換熱器(16)的所述過程空氣流內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6之一所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，與包括燃料的區(qū)域連接的至少一個線路元件(11、20)通入所述換熱器(16)的由所述過程空氣流通過的區(qū)域內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到7之一所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)流是來自所述燃料電池(2)的陰極區(qū)(3)的廢空氣流。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到8之一所述的燃料電池系統(tǒng)的用于提供運(yùn)輸裝置中的電力的用途。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于，所述電力用于驅(qū)動所述運(yùn)輸裝置，其中，所述運(yùn)輸裝置被設(shè)計(jì)為車輛，特別是被設(shè)計(jì)為無軌陸上車輛。
全文摘要
燃料電池系統(tǒng)(1)具有至少一個燃料電池(2)。該燃料電池系統(tǒng)此外包括向燃料電池(2)輸送過程空氣流的至少一個空氣輸送裝置(6)。最終，還提供至少一個換熱器(16)，空氣輸送裝置(6)下游的過程空氣流通過該換熱器的一側(cè)以及冷卻介質(zhì)流通過該換熱器的另一側(cè)。依據(jù)本發(fā)明，在過程空氣流的流動方向上在換熱器(16)的上游或在換熱器內(nèi)設(shè)置具有催化活性材料(22)的區(qū)域。還可以向包含催化活性材料(22)的區(qū)域輸送燃料。
文檔編號H01M8/04GK102763257SQ201080064127
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者B·斯坦豪瑟爾, G·康拉德 申請人:戴姆勒股份公司