AT523780A1 - Separation device for separating liquid water from a recirculation gas in a fuel cell system - Google Patents

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AT523780A1
AT523780A1 ATA50353/2020A AT503532020A AT523780A1 AT 523780 A1 AT523780 A1 AT 523780A1 AT 503532020 A AT503532020 A AT 503532020A AT 523780 A1 AT523780 A1 AT 523780A1
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Rieger Dipl Ing Johannes (Fh)
Häusl Günter
Nagy Msc Laszlo
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Separiervorrichtung (10) zum Separieren von flüssigem Wasser (W) aus einem Rezirkulationsgas (RG) in einem Rezirkulationsabschnitt (160) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend einen Grundkörper (20) mit einem Zyklonabschnitt (30) mit spiralförmigem Querschnitt zum Separieren von flüssigem Wasser (W) aus dem Rezirkulationsgas (RG) und einem Auffangabschnitt (40) zum Auffangen des separierten flüssigen Wassers (W), wobei der Grundkörper (20) zumindest einen Gaseinlass (22) stromaufwärts des Zyklonabschnitts (30) zum Einlass von Rezirkulationsgas (RG) und einen Gasauslass (24) stromabwärts des Zyklonabschnitts (30) zum Auslass von Rezirkulationsgas (RG) aufweist.The present invention relates to a separating device (10) for separating liquid water (W) from a recirculation gas (RG) in a recirculation section (160) of a fuel cell system (100), having a base body (20) with a cyclone section (30) with a spiral cross-section for separating liquid water (W) from the recirculation gas (RG) and a collecting section (40) for collecting the separated liquid water (W), the base body (20) having at least one gas inlet (22) upstream of the cyclone section (30) for the inlet of recirculation gas (RG) and a gas outlet (24) downstream of the cyclone section (30) for the outlet of recirculation gas (RG).

Description

Separiervorrichtung zum Separieren von flüssigem Wasser aus einem Separation device for separating liquid water from one

Rezirkulationsgas in einem Brennstoffzellensystem Recirculation gas in a fuel cell system

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Separiervorrichtung zum Separieren von The present invention relates to a separating device for separating

flüssigem Wasser aus einem Rezirkulationsgas in einem Rezirkulationsabschnitt eines Brennstoffzellensystems, ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer solchen Separiervorrichtung sowie ein Verfahren für eine Montage einer solchen liquid water from a recirculation gas in a recirculation section of a fuel cell system, a fuel cell system with at least one such separating device and a method for assembling such a device

Separiervorrichtung. Separating device.

Es ist grundsätzlich bekannt, dass in Brennstoffzellensystemen Abgase Wasser aufweisen können. Dabei handelt es sich insbesondere um Kondenswasser, welches in dem entsprechenden Abgas, zum Beispiel dem Anodenabgas oder dem Kathodenabgas, gebildet worden ist. Auch ist es bekannt, solches auch als Produktwasser bezeichnetes Wasser in dem jeweiligen Abgas abzuscheiden und aus dem Brennstoffzellensystem auszubringen oder innerhalb des It is basically known that exhaust gases can contain water in fuel cell systems. This is in particular condensation water that has been formed in the corresponding exhaust gas, for example the anode exhaust gas or the cathode exhaust gas. It is also known to separate such water, also referred to as product water, in the respective exhaust gas and to discharge it from the fuel cell system or within the

Brennstoffzellensystems weiter zu verwenden. To continue to use the fuel cell system.

Um bei bekannten Brennstoffzellensystemen eine solche Wasserabscheidung durchzuführen ist üblicherweise im Anodenabführabschnitt und/oder im Kathodenabführabschnitt ein entsprechender Wasserabscheider angeordnet, welcher solches Flüssigwasser, das in der Regel Produktwasser und Kondenswasser umfasst, über ein sogenanntes Drainventil, an die Umgebung In order to perform such a water separation in known fuel cell systems, a corresponding water separator is usually arranged in the anode discharge section and / or in the cathode discharge section, which such liquid water, which usually comprises product water and condensed water, to the environment via a so-called drain valve

abführen oder wieder ins System einspeisen kann. can discharge or feed it back into the system.

Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass aktuelle Wasserabscheider einfache Bauteile sind und/oder umfassen und das hohe Maß an integrierten Funktionen nicht aufweisen. Dadurch sind bauraumintensive Lösungen nötig, um alle gewünschten Funktionen in das System zu integrieren. Zusätzlich sind aktuelle Lösungen nur für eine einzige Einbaurichtung konzipiert und bieten nicht die Möglichkeit in ihrer Lage verändert eingebaut zu werden. Des Weiteren ist die Strömungsführung der aktuellen Abscheider nicht für die Anforderungen einer passiven Rezirkulation ausgelegt. Aktuelle Abscheider können nur für einen einzigen Brennstoffzellenstapel und nicht für Brennstoffzellensysteme mit mehreren Stapeln However, the known solutions have the disadvantage that current water separators are and / or comprise simple components and do not have the high degree of integrated functions. This means that space-intensive solutions are necessary in order to integrate all the desired functions into the system. In addition, current solutions are only designed for a single installation direction and do not offer the option of being installed in a different position. Furthermore, the flow guidance of the current separator is not designed for the requirements of passive recirculation. Current separators can only be used for a single fuel cell stack and not for fuel cell systems with multiple stacks

verwendet werden. be used.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen It is the object of the present invention to provide those described above

Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der To remedy disadvantages at least partially. In particular, it is the task of

vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Abtrennung von present invention, in a cost-effective and simple manner, the separation of

Produktwasser zu vereinfachen und insbesondere in das System des To simplify product water and in particular in the system of the

Brennstoffzellensystems möglichst gut zu integrieren. To integrate the fuel cell system as well as possible.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Separiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Separiervorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten The above object is achieved by a separating device with the features of claim 1, a fuel cell system with the features of claim 12 and a method with the features of claim 15. Further features and details of the invention emerge from the dependent claims, the description and the drawings . Features and details that are described in connection with the separating device according to the invention naturally also apply in connection with the fuel cell system according to the invention and the method according to the invention and in each case vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention

stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. is or can always be referred to reciprocally.

Erfindungsgemäß wird eine Separiervorrichtung zum Separieren von flüssigem Wasser aus einem Rezirkulationsgas in einem Rezirkulationsabschnitt eines Brennstoffzellensystems vorgeschlagen. Hierfür weist eine solche Separiervorrichtung einen Grundkörper mit einem Zyklonabschnitt mit spiralförmigem Querschnitt zum Separieren von flüssigem Wasser aus dem Rezirkulationsgas auf. Darüber hinaus ist dieser Grundkörper mit einem Auffangabschnitt ausgestattet zum Auffangen des separierten flüssigen Wassers. Darüber hinaus weist der Grundkörper zumindest einen Gaseinlass stromaufwärts des Zyklonabschnitts zum Einlass von Rezirkulationsgas sowie einen Gasauslass stromabwärts des Zyklonabschnitts zum According to the invention, a separating device for separating liquid water from a recirculation gas in a recirculation section of a fuel cell system is proposed. For this purpose, such a separating device has a base body with a cyclone section with a spiral cross-section for separating liquid water from the recirculation gas. In addition, this base body is equipped with a collecting section for collecting the separated liquid water. In addition, the base body has at least one gas inlet upstream of the cyclone section for the inlet of recirculation gas and a gas outlet downstream of the cyclone section for

Auslass von Rezirkulationsgas auf. Outlet of recirculation gas on.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke ist es nun, die Separiervorrichtung in einen Rezirkulationsabschnitt eines Brennstoffzellensystems integrierbar auszugestalten. Dies erlaubt es, Rezirkulationsgas, also Abgas aus dem Brennstoffzellenstapel, welches dem Zuführgas zum Brennstoffzellenstapel wieder rezirkulierend zugeführt werden soll, zu trocknen und/oder von Flüssigwasser zu befreien. Das Rezirkulationsgas ist dabei insbesondere Anodenabgas, welches zumindest teilweise einem Anodenzuführgas rezirkulierend zugeführt werden soll. Somit wird es möglich, diese Rezirkulationsfunktion mit der Trocknungsfunktion und/oder The core idea according to the invention is now to design the separating device so that it can be integrated into a recirculation section of a fuel cell system. This allows recirculation gas, that is to say exhaust gas from the fuel cell stack, which is to be fed back into the feed gas to the fuel cell stack in a recirculating manner, to be dried and / or to be freed from liquid water. The recirculation gas is in particular anode exhaust gas, which is to be at least partially fed to an anode feed gas in a recirculating manner. It is thus possible to combine this recirculation function with the drying function and / or

Entfeuchtungsfunktion für dieses Rezirkulationsgas konstruktiv zu kombinieren und Dehumidification function for this recirculation gas to combine constructively and

reduzieren. to reduce.

Als Flüssigwasser wird im Rahmen der Erfindung insbesondere Produktwasser und Kondenswasser verstanden. Sprich, Flüssigwasser umfasst Produktwasser und In the context of the invention, liquid water is understood to mean, in particular, product water and condensation water. In other words, liquid water includes product water and

Kondenswasser. Condensation.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Kerngedanke beruht auf der Verwendung eines Zyklonabschnitts mit einem spiralförmigen Querschnitt. Unter einem Zyklonsabschnitt mit spiralförmigem Querschnitt ist zu verstehen, dass das Rezirkulationsgas entlang des spiralförmigen Querschnitts in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Dabei kann der Zyklonabschnitt zusätzlich eine kegelförmige Längserstreckung aufweisen, um die Zyklonwirkung noch weiter zu verstärken. Grundsätzlich reicht es jedoch auch aus, wenn der spiralförmige Querschnitt des Zyklonabschnitts eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Ausgestaltung aufweist, um entsprechend der Zyklonfunktionalität die flüssigen Wasserbestandteile aus dem gasförmigen Rest des Another core idea according to the invention is based on the use of a cyclone section with a spiral cross-section. A cyclone section with a spiral cross-section is to be understood as meaning that the recirculation gas is set in a rotational movement along the spiral cross-section. The cyclone section can additionally have a conical longitudinal extension in order to further intensify the cyclone effect. In principle, however, it is also sufficient if the spiral cross-section of the cyclone section has a cylindrical or essentially cylindrical configuration, in order to remove the liquid water components from the gaseous remainder of the

Rezirkulationsgases abzutrennen. Separate recirculation gas.

Erfindungsgemäß ist es nun möglich, dass feuchtes Rezirkulationsgas, insbesondere Anodenabgas, über den Gaseinlass in den Grundkörper eindringt und dem Zyklonabschnitt zugeführt wird. Durch den spiralförmigen Querschnitt im Zyklonabschnitt wird eine entsprechende Führung des Rezirkulationsgases zur Verfügung gestellt, welche das Rezirkulationsgas entlang diesem spiralförmigen Querschnitt in eine Rotationsbewegung versetzt. Durch diese Rotationsbewegung wird durch das Zyklonprinzip eine Abscheidung von flüssigen Wasserpartikeln zur Verfügung gestellt, welche anschließend entlang einer Schwerkraftrichtung nach unten bewegt werden. Nach dieser Abtrennung durch das Zyklonprinzip kann das verbleibende Rezirkulationsgas, welches nun auch als getrocknetes Rezirkulationsgas bezeichnet werden kann, den Zyklonabschnitt wieder über den Gasauslass verlassen. Mit anderen Worten wird über den Gaseinlass feuchtes Rezirkulationsgas in den Grundkörper eingebracht und über den Gasauslass According to the invention, it is now possible for moist recirculation gas, in particular anode exhaust gas, to penetrate into the base body via the gas inlet and to be fed to the cyclone section. The spiral-shaped cross-section in the cyclone section provides a corresponding guidance of the recirculation gas, which sets the recirculation gas in a rotational movement along this spiral-shaped cross-section. Through this rotational movement, the cyclone principle provides a separation of liquid water particles, which are then moved downwards along a direction of gravity. After this separation by the cyclone principle, the remaining recirculation gas, which can now also be referred to as dried recirculation gas, can leave the cyclone section again via the gas outlet. In other words, moist recirculation gas is introduced into the base body via the gas inlet and via the gas outlet

getrocknetes und/oder entfeuchtetes Rezirkulationsgas wieder ausgebracht. dried and / or dehumidified recirculation gas applied again.

Um eine Weiterverwendung oder gezielte Abführung des aufgefangenen und separierten flüssigen Wassers zu gewährleisten, ist zusätzlich innerhalb des Grundkörpers ein Auffangabschnitt vorgesehen. Dieser Auffangabschnitt ist In order to ensure further use or targeted discharge of the collected and separated liquid water, a collecting section is additionally provided within the base body. This catchment section is

vorzugsweise in Einbauposition in Schwerkraftrichtung unterhalb des preferably in the installed position in the direction of gravity below the

Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, ist nun ein hoher Grad an Integration erzielbar. So ist die Trennfunktionalität zur Trocknung des Rezirkulationsgases durch den Zyklonabschnitt besonders einfach und kompakt ausgestaltet. Darüber hinaus ist diese Trocknungsfunktionalität mit der Rezirkulationsfunktionalität kombiniert, da das Rezirkulationsgas nach dem Trocknungsschritt im Zyklonabschnitt in getrocknetem Zustand als Rezirkulationsgas einem Anodenzuführgas wieder zugeführt werden kann. Den hohen Grad der Integration erkennt man insbesondere daran, dass der Zyklonabschnitt und der Auffangabschnitt für das separierte flüssige Wasser in einem gemeinsamen Grundkörper integriert sind, sodass die Kompaktheit einer solchen As can be seen from the preceding explanation, a high degree of integration can now be achieved. The separating functionality for drying the recirculation gas through the cyclone section is designed to be particularly simple and compact. In addition, this drying functionality is combined with the recirculation functionality, since after the drying step in the cyclone section the recirculation gas can be fed back to an anode feed gas as a recirculation gas in the dried state. The high degree of integration can be seen in particular from the fact that the cyclone section and the collecting section for the separated liquid water are integrated in a common base body, so that the compactness of such a body

Separiervorrichtung noch weiter erhöht worden ist. Separation device has been increased even further.

Durch die kompakte und einfache Ausgestaltung der Separiervorrichtung in dem gemeinsamen Grundkörper wird es möglich, diesen Teil eines Rezirkulationsabschnitts, welcher durch die Separiervorrichtung ausgebildet wird, zum Beispiel in eine zentrale Medienversorgung eines Brennstoffzellensystems zu integrieren. Der hohe Grad der Integration wird dann noch deutlicher, wenn das Brennstoffzellensystem zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel aufweist, für welche ein und dieselbe zentrale Medienversorgung und/oder ein und dieselbe erfindungsgemäße Separiervorrichtung eingesetzt werden kann. The compact and simple design of the separating device in the common base body makes it possible to integrate this part of a recirculation section, which is formed by the separating device, into a central media supply of a fuel cell system, for example. The high degree of integration becomes even clearer if the fuel cell system has two or more fuel cell stacks for which one and the same central media supply and / or one and the same separating device according to the invention can be used.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung der Grundkörper ein erstes Grundkörperbauteil, welches den Zyklonabschnitt wenigstens abschnittsweise ausbildet, und ein zweites Grundkörperbauteil aufweist, welches den Auffangabschnitt wenigstens abschnittsweise ausbildet. Insbesondere ist der Zyklonabschnitt vollständig oder im It can bring advantages if, in a separating device according to the invention, the base body has a first base body component, which at least partially forms the cyclone section, and a second base body component, which forms the collection section at least partially. In particular, the cyclone section is complete or in

Wesentlichen vollständig im ersten Grundkörperbauteil ausgebildet. Ebenfalls Essentially completely formed in the first main body component. Likewise

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung sich der Zyklonabschnitt entlang einer Zyklonachse erstreckt, welcher entlang einer Montageachse des ersten Grundkörperbauteils und des zweiten Grundkörperbauteils ausgerichtet ist. Eine solche Zyklonachse wird dabei insbesondere durch den spiralförmigen Querschnitt des Zyklonabschnitts definiert. So kann eine solche Zyklonachse zum Beispiel die zentrale Spiralachse eines solchen spiralförmigen Querschnitts darstellen. Auch kann die Zyklonachse als Rotationsachse für einen kegelförmigen und/oder zylindrischen Zyklonabschnitt verstanden werden. Durch die Korrelation dieser Ausführungsform für die Zyklonachse und die Montageachse wird die Montage des Grundkörpers weiter vereinfacht. Die Zyklonachse und die Montageachse sind dabei vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel, insbesondere koaxial und/oder im Wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet. It is also advantageous if, in a separating device according to the invention, the cyclone section extends along a cyclone axis which is aligned along an assembly axis of the first base body component and the second base body component. Such a cyclone axis is defined in particular by the spiral-shaped cross section of the cyclone section. For example, such a cyclone axis can represent the central spiral axis of such a spiral cross-section. The cyclone axis can also be understood as an axis of rotation for a conical and / or cylindrical cyclone section. The correlation of this embodiment for the cyclone axis and the assembly axis further simplifies the assembly of the base body. The cyclone axis and the assembly axis are preferably aligned parallel or essentially parallel, in particular coaxially and / or essentially coaxially to one another.

Dies erlaubt es, das zweite Grundkörperbauteil in das erste Grundkörperbauteil This allows the second base body component to be incorporated into the first base body component

Grundkörperbauteilen des Grundkörpers. Base body components of the base body.

Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung das erste Grundkörperbauteil den Gaseinlass und das zweite Grundkörperbauteil den Gasauslass aufweist. Darunter ist zu verstehen, dass Gaseinlass und Gasauslass auf unterschiedliche Grundkörperbauteile aufgeteilt sind. Jedoch ist es grundsätzlich auch denkbar, dass Gaseinlass und Gasauslass in ein und demselben Grundkörperbauteil, insbesondere im ersten Grundkörperbauteil, angeordnet sind, um eine erleichterte Herstellung dieses ersten Grundkörperbauteils zur Verfügung zu stellen, da hinsichtlich Fertigungsungenauigkeiten keine Rücksicht auf weitere Grundkörperbauteile gewonnen werden muss. Mit anderen Worten werden die Relativpositionen von Gaseinlass und Gasauslass auf diese Weise einfach und kostengünstig vorteilhafterweise in einem einzigen Grundkörperbauteil zur Verfügung gestellt. Further advantages can be achieved if, in a separating device according to the invention, the first base body component has the gas inlet and the second base body component has the gas outlet. This means that the gas inlet and gas outlet are divided into different main body components. However, it is fundamentally also conceivable that the gas inlet and gas outlet are arranged in one and the same base body component, in particular in the first base body component, in order to make this first base body component easier to manufacture, since no further base body components have to be taken into account with regard to manufacturing inaccuracies. In other words, the relative positions of the gas inlet and gas outlet are advantageously made available in this way simply and inexpensively in a single base body component.

Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung der Grundkörper wenigstens einen zweiten Gaseinlass stromaufwärts des Zyklonabschnitts für einen Einlass von Rezirkulationsgas, insbesondere von einem zweiten Brennstoffzellenstapel, aufweist. Wie bereits erläutert worden ist, kann eine erfindungsgemäße Separiervorrichtung die Vorteile der Integration und der reduzierten Komplexität, insbesondere auch bei hochkomplexen Brennstoffzellensystemen mit mehreren Brennstoffzellenstapeln, zur Verfügung stellen. So ist es nun denkbar, dass Rezirkulationsgas nicht nur von einem Brennstoffzellenstapel, sondern auch von einem zweiten oder weiteren Brennstoffzellenstapeln rezirkulierend dem Anodenzuführgas zurückgeführt werden soll. bei einem solchen komplexen Brennstoffzellensystem ist insbesondere eine It is also advantageous if, in a separating device according to the invention, the base body has at least one second gas inlet upstream of the cyclone section for an inlet of recirculation gas, in particular from a second fuel cell stack. As has already been explained, a separating device according to the invention can provide the advantages of integration and reduced complexity, in particular also in the case of highly complex fuel cell systems with several fuel cell stacks. It is now conceivable that recirculation gas is to be returned to the anode supply gas in a recirculating manner not only from one fuel cell stack, but also from a second or further fuel cell stack. in such a complex fuel cell system there is in particular one

zentrale Versorgung mit Anodenzuführgas vorteilhaft, welches nach der zentralen central supply with anode supply gas advantageous, which after the central

spezifischer Gaseinlass zur Verfügung gestellt. specific gas inlet provided.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung die Gaseinlässe jeweils eine Einlassrichtung aufweisen, welche gleich oder im Wesentlichen gleich ausgerichtet sind. Sind gemäß dem voranstehenden Absatz also zwei oder mehr Gaseinlässe vorgesehen, so führen diese Gaseinlässe das Rezirkulationsgas entlang der Einlassrichtung in den Zyklonabschnitt. Bereits bei einem einzigen Gaseinlass ist es vorteilhaft, wenn diese Einlassrichtung entlang einer Wandung des spiralförmigen Querschnitts des Zyklonabschnitts ausgerichtet ist, um die Rotationsfunktion für die Trennfunktionalität im Zyklonabschnitt weiter zu unterstützen. Sind zwei oder mehr Gaseinlässe vorgesehen, so sind diese Einlassrichtungen vorzugsweise gleich ausgerichtet, insbesondere in oder im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene. Dies unterstützt das tangentiale Einbringen der einzelnen Rezirkulationsströme und auf diese Weise die Trennfunktionalität im Zyklonabschnitt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Gaseinlässe auf unterschiedlichen Höhenpositionen des Zyklonabschnitts vorgesehen sind. Die Einlassrichtung definiert dabei vorzugsweise eine gleiche Richtung mit einem gleichen oder im Wesentlichen gleichen radialen Abstand Further advantages can be achieved if, in a separating device according to the invention, the gas inlets each have an inlet direction which is oriented identically or essentially identically. If, according to the preceding paragraph, two or more gas inlets are provided, then these gas inlets guide the recirculation gas along the inlet direction into the cyclone section. Even with a single gas inlet, it is advantageous if this inlet direction is aligned along a wall of the spiral-shaped cross section of the cyclone section in order to further support the rotation function for the separation functionality in the cyclone section. If two or more gas inlets are provided, these inlet directions are preferably aligned in the same way, in particular in or essentially in a common plane. This supports the tangential introduction of the individual recirculation flows and in this way the separation functionality in the cyclone section. This is particularly the case when the gas inlets are provided at different height positions of the cyclone section. The inlet direction preferably defines the same direction with the same or essentially the same radial distance

bezüglich der Zyklonachse des Zyklonabschnitts. with respect to the cyclone axis of the cyclone section.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung innerhalb des Grundkörpers, wenigstens ein Sensorelement zur Bestimmung eines Sensorparameters, insbesondere eines der folgenden, It can also be advantageous if, in a separating device according to the invention, within the base body, at least one sensor element for determining a sensor parameter, in particular one of the following,

angeordnet ist: is arranged:

- Drucksensor, - pressure sensor,

- Temperatursensor, - temperature sensor,

- Strömungssensor, - flow sensor,

- Gassensor, - gas sensor,

- Feuchtigkeitssensor, - humidity sensor,

- Flüssigkeitsstandssensor. - liquid level sensor.

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Ein Drucksensor erlaubt es insbesondere im Gaseinlass, im Zyklonabschnitt und/oder im Gasauslass den entsprechenden Innendruck zu bestimmen und einer weiteren (wesentlichen) Kontrollfunktion für das Brennstoffzellensystem zur Verfügung zu stellen. In gleicher Weise ist es auch möglich über Temperatursensoren innerhalb des Gaseinlasses, des Zyklonabschnitts und/oder des Gasauslasses und/oder auch im Auffangabschnitt die entsprechenden Einzeltemperaturen zu bestimmen. Gleiches gilt für entsprechend angeordnete Strömungssensoren für Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Gassensoren für die Erkennung bestimmter Gasbestandteile in quantitativer und/oder in qualitativer Weise. Auch die Feuchtigkeit, insbesondere im Gaseinlass und/oder im Gasauslass ist mit einem Sensor erkennbar, um die Trocknungsfunktion und auch den Trocknungserfolg innerhalb der Separiervorrichtung überwachen zu können. Mit Hilfe eines integrierten Flüssigkeitsstandssensors ist im Auffangabschnitt, insbesondere in einem darin vorgesehenen Sammelbehälter, der Flüssigkeitsstand überwachbar, um ein definiertes Auslassen von separiertem, flüssigem Wasser gewährleisten zu können. Bei dieser Ausführungsform zeigt sich nochmals der hohe Grad der Integration, da eine Vielzahl von Sensorelementen nicht nur in die Separiervorrichtung, sondern insbesondere in den zugehörigen Grundkörper The above list is not an exhaustive list. A pressure sensor makes it possible in particular in the gas inlet, in the cyclone section and / or in the gas outlet, to determine the corresponding internal pressure and to make it available to a further (essential) control function for the fuel cell system. In the same way, it is also possible to determine the corresponding individual temperatures via temperature sensors within the gas inlet, the cyclone section and / or the gas outlet and / or also in the collecting section. The same applies to correspondingly arranged flow sensors for flow velocities and / or gas sensors for the detection of certain gas components in a quantitative and / or qualitative manner. The moisture, in particular in the gas inlet and / or in the gas outlet, can also be detected with a sensor in order to be able to monitor the drying function and also the drying success within the separating device. With the aid of an integrated liquid level sensor, the liquid level can be monitored in the collecting section, in particular in a collecting container provided therein, in order to be able to ensure a defined discharge of separated liquid water. In this embodiment, the high degree of integration is shown again, since a large number of sensor elements are not only in the separating device, but in particular in the associated base body

integriert sind. are integrated.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung der Grundkörper stromabwärts des Zyklonabschnitts, insbesondere als Teil des Auffangabschnitts, einen Sammelbehälter für ein Sammeln des separierten flüssigen Wassers aufweist. Ein solcher Sammelbehälter erlaubt ein Zwischenspeichern beziehungsweise Puffern des aufgefangenen flüssigen Wassers. Das entsprechende Ablassen des aufgefangenen flüssigen Wassers ist dabei an die Umgebung oder zur It is also advantageous if, in a separating device according to the invention, the base body has a collecting container for collecting the separated liquid water downstream of the cyclone section, in particular as part of the collecting section. Such a collecting container allows intermediate storage or buffering of the collected liquid water. The corresponding drainage of the collected liquid water is to the environment or to

Weiternutzung innerhalb des Brennstoffzellensystems möglich. Vorzugsweise ist der Further use within the fuel cell system is possible. Preferably the

Sammelabschnitts beziehungsweise der Sammelbehälter in den Auffangabschnitt Collecting section or the collecting container in the collecting section

und damit insbesondere in das zugehörige separate zweite Gehäusebauteil des and thus in particular in the associated separate second housing component of the

Grundkörpers integriert. Der zweite Gehäuseteil kann aufgrund seiner Geometrie Integrated body. The second housing part can due to its geometry

flexibel an die Einbaulage angepasst werden, um dadurch unabhängig von eine can be flexibly adapted to the installation position so that it is independent of a

Brennstoffzellenstapelposition zu sein. To be fuel cell stack position.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung stromabwärts des Gasauslasses eine Einbringvorrichtung, insbesondere in Form einer Injektorvorrichtung und/oder einer Ejektorvorrichtung, für ein Einbringen des Rezirkulationsgases aus dem Gasauslass in einen Anodenzuführabschnitt des Brennstoffzellensystems angeordnet ist. Eine solche Einbringvorrichtung kann dabei Teil des Grundkörpers oder ein separates Bauteil sein. Eine Injektorvorrichtung erlaubt es ein unter Druck gesetztes getrocknetes Rezirkulationsgas in ein Anodenzuführgas oder einen entsprechenden Mischabschnitt einzubringen. Eine Ejektorvorrichtung erlaubt es durch ausgebildeten Unterdruck im Bereich des Anodenzuführgases das getrocknete Rezirkulationsgas anzusaugen und aus dem Gasauslass dem Anodenzuführgas zuzuführen. Die Vermischung mit frischem Anodengas wird auf diese Weise deutlich verbessert und insbesondere eine passive Rezirkulation zur Verfügung stellbar. Selbstverständlich ist es hier auch möglich ein zusätzliches Sperrventil zu integrieren, um die Rezirkulation vollständig zu stoppen beziehungsweise einzuschalten und/oder quantitative zu kontrollieren. It is also advantageous if, in a separating device according to the invention, an introduction device, in particular in the form of an injector device and / or an ejector device, is arranged downstream of the gas outlet for introducing the recirculation gas from the gas outlet into an anode feed section of the fuel cell system. Such an introduction device can be part of the base body or a separate component. An injector device allows a pressurized, dried recirculation gas to be introduced into an anode feed gas or a corresponding mixing section. An ejector device allows the dried recirculation gas to be sucked in through the negative pressure developed in the area of the anode feed gas and fed to the anode feed gas from the gas outlet. Mixing with fresh anode gas is significantly improved in this way and, in particular, passive recirculation can be made available. Of course, it is also possible to integrate an additional shut-off valve in order to stop or switch on the recirculation completely and / or to control it quantitatively.

Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung stromabwärts des Gasauslasses, insbesondere vor einer Einbringvorrichtung, ein Auslassventil angeordnet ist. Ein solches Auslassventil kann auch als Purgeventil bezeichnet werden und wird insbesondere während eines Startvorgangs des Brennstoffzellensystems geöffnet. Der Einfluss eines solchen Auslassventils auf den regulären Betrieb des Brennstoffzellensystems und insbesondere auf die Funktion der Rezirkulation des Rezirkulationsgases, wird auf diese Weise reduziert oder sogar minimiert. Dies erfolgt dadurch, dass während eines Purge-Vorgangs die allgemeine Strömungsrichtung der Rezirkulation nicht gestört wird. Unter einem Auslassventil wird im Rahmen der Erfindung ein sogenanntes Purge-Ventil, also ein Gasauslass, verstanden, zur Reduktion von N2 Further advantages can be achieved if, in a separating device according to the invention, an outlet valve is arranged downstream of the gas outlet, in particular in front of an introduction device. Such an outlet valve can also be referred to as a purge valve and is opened in particular during a starting process of the fuel cell system. The influence of such an outlet valve on the regular operation of the fuel cell system and in particular on the function of the recirculation of the recirculation gas is reduced or even minimized in this way. This is done by ensuring that the general flow direction of the recirculation is not disturbed during a purge process. In the context of the invention, an outlet valve is understood to mean a so-called purge valve, that is to say a gas outlet, for reducing N2

im Rezirkulationspfad. in the recirculation path.

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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem, The present invention also relates to a fuel cell system,

aufweisend: having:

- zumindest einen Brennstoffzellenstapel mit einem Anodenabschnitt und - At least one fuel cell stack with an anode section and

einem Kathodenabschnitt, a cathode section,

- einen Anodenzuführabschnitt zum Zuführen von Anodenzuführgas zu an anode supply section for supplying anode supply gas

dem Anodenabschnitt, the anode section,

- einen Kathodenzuführabschnitt zum Zuführen von Kathodenzuführgas a cathode supply section for supplying cathode supply gas

zum Kathodenabschnitt, - einen Anodenabführabschnitt zum Abführen von Anodenabgas, - einen Kathodenabführabschnitt zum Abführen von Kathodenabgas, to the cathode section, - an anode discharge section for discharging anode exhaust gas, - a cathode discharge section for discharging cathode exhaust gas,

- einen Rezirkulationsabschnitt zum Rezirkulieren von wenigstens einem Teil des Anodenabgases als Rezirkulationsgas aus dem - A recirculation section for recirculating at least part of the anode exhaust gas as recirculation gas from the

Anodenabführabschnitt in den Anodenzuführabschnitt. Anode discharge section into the anode feed section.

Dabei ist im Rezirkulationsabschnitt wenigstens eine erfindungsgemäße Separiervorrichtung angeordnet. Ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem bringt damit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine At least one separating device according to the invention is arranged in the recirculation section. A fuel cell system according to the invention thus brings the same advantages as they are detailed with reference to a

erfindungsgemäße Separiervorrichtung erläutert worden sind. separating device according to the invention have been explained.

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Brennstoffzellenstapel weiter verbessert und insbesondere reduziert werden kann. Fuel cell stack can be further improved and in particular reduced.

Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem die Separiervorrichtung in eine zentrale Medienversorgungseinheit, insbesondere für mehrere Brennstoffzellenstapel, integriert ist. Eine solche zentrale Medienversorgungseinheit kann insbesondere an einer zentralen Positionierung des Brennstoffzellensystems vorgesehen sein. Die Medienversorgungseinheit erlaubt damit einen zentralen Anschluss, insbesondere an das Anodenzuführgas, zum Beispiel eine entsprechende Wasserstoffversorgung. Dadurch, dass nun die Separiervorrichtung ebenfalls in diese zentrale Medienversorgungseinheit integriert ist, werden die erfindungsgemäßen Vorteile hinsichtlich reduziertem Bauraum und reduzierten Kosten in verbesserter Weise erzielbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Brennstoffzellensystem mehrere It can also be advantageous if, in a fuel cell system according to the invention, the separating device is integrated into a central media supply unit, in particular for a plurality of fuel cell stacks. Such a central media supply unit can in particular be provided at a central positioning of the fuel cell system. The media supply unit thus allows a central connection, in particular to the anode supply gas, for example a corresponding hydrogen supply. Because the separating device is now also integrated into this central media supply unit, the advantages according to the invention with regard to reduced installation space and reduced costs can be achieved in an improved manner. This is especially true if the fuel cell system has several

Brennstoffzellenstapel aufweist. Has fuel cell stack.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für eine Montage einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte: Another object of the present invention is a method for assembling a separating device according to the invention, comprising the following steps:

- Ausbilden des Zyklonabschnitts, - forming the cyclone section,

- Ausbilden des Auffangabschnitts, - formation of the collecting section,

Durch die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Separiervorrichtung bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Separiervorrichtung erläutert worden sind. Das Ausbilden des Zyklonabschnitts und/oder des Auffangabschnitts kann dabei zum Beispiel durch ein Spritzgussverfahren zur Verfügung gestellt werden. Jedoch sind bei komplexen Geometrien auch andere Ausbildungsverfahren, zum Beispiel dreidimensionale Druckverfahren, denkbar. Der Schritt des Zusammenfügens beinhaltet insbesondere ein Ineinanderschieben unterschiedlicher Gehäusebauteile, um einen gemeinsamen Grundkörper auszubilden. By designing a separating device according to the invention, a method according to the invention has the same advantages as have been explained in detail with reference to a separating device according to the invention. The formation of the cyclone section and / or the collecting section can be made available, for example, by an injection molding process. However, in the case of complex geometries, other training methods, for example three-dimensional printing methods, are also conceivable. The joining step includes, in particular, sliding different housing components into one another in order to form a common base body.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. Show it

schematisch: schematic:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fig. 1 shows an embodiment of an inventive

Separiervorrichtung an einem Brennstoffzellensystem, Fig. 2 die Ausführungsform der Figur 1 in einem ersten Querschnitt, Separating device on a fuel cell system, FIG. 2 the embodiment of FIG. 1 in a first cross section,

Fig. 3 die Ausführungsform der Figuren 1 und 2 in einem zweiten 3 shows the embodiment of FIGS. 1 and 2 in a second

Querschnitt, Cross-section,

Fig. 4 ein erstes Grundkörperbauteil in einem ersten Querschnitt, 4 shows a first basic body component in a first cross section,

Fig. 5 das erste Grundkörperbauteil der Figur 4 in perspektivischer Darstellung, FIG. 5 shows the first basic body component of FIG. 4 in a perspective illustration,

Fig. 6 ein zweites Grundkörperbauteil in perspektivischer Darstellung, 6 shows a second basic body component in a perspective illustration,

Fig. 7 das zweite Grundkörperbauteil der Figur 6 in Draufsicht, 7 shows the second main body component of FIG. 6 in a top view,

Brennstoffzellensystems und Fuel cell system and

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 9 shows a further embodiment of an inventive

Brennstoffzellensystems. Fuel cell system.

Figur 1 zeigt schematisch wie bei einem Brennstoffzellensystem 100 eine Separiervorrichtung 10 in eine zentrale Medienversorgungseinheit 180 integriert sein kann. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren 8 und 9 und den darin dargestellten Brennstoffzellensystemen 100 zu verstehen. Bei dieser Ausführungsform der Figur 1 ist ein Grundkörper 20 zu erkennen, welcher ein erstes Grundkörperbauteil 20a und ein zweites Grundkörperbauteil 20b aufweist. Über zwei separate Gaseinlässe 22 kann von zwei separaten Brennstoffzellenstapeln 110 Rezirkulationsgas RG eingeführt werden. Im ersten Gehäusebauteil 20a ist ein in Figur 1 nicht dargestellter Zyklonabschnitt 30 ausgebildet, welcher die Abtrennung von Flüssigwasser in den Auslassabschnitt 40 im zweiten Grundkörperbauteil 20b erlaubt. Auch ist hier nach dem Gasauslass 24 eine Einbringvorrichtung 170 als Ejektor vorgesehen, welcher eine Kombination des Rezirkulationsgases mit frischem Anodenzuführgas erlaubt, um anschließend wieder eine Aufteilung im Anodenzuführabschnitt 120 auf die einzelnen Brennstoffzellenstapel 110 zu FIG. 1 shows schematically how, in the case of a fuel cell system 100, a separating device 10 can be integrated into a central media supply unit 180. This is to be understood in particular in connection with FIGS. 8 and 9 and the fuel cell systems 100 illustrated therein. In this embodiment of FIG. 1, a base body 20 can be seen which has a first base body component 20a and a second base body component 20b. Recirculation gas RG can be introduced from two separate fuel cell stacks 110 via two separate gas inlets 22. In the first housing component 20a, a cyclone section 30 (not shown in FIG. 1) is formed, which allows the separation of liquid water into the outlet section 40 in the second base body component 20b. Here, too, after the gas outlet 24, an introduction device 170 is provided as an ejector, which allows the recirculation gas to be combined with fresh anode feed gas, in order to subsequently divide the anode feed section 120 to the individual fuel cell stacks 110

erlauben. allow.

In der Figur 1 ist darüber hinaus noch ein Auslassventil 60 als Purgeventil auf der Oberseite des Grundkörpers 20 zu erkennen. Mit einem Sensorelement 50 ist es hier weiter möglich den Flüssigkeitsstand im Auffangabschnitt 40 des zweiten Grundkörperbauteils 20b zu überwachen und über ein Ablassventil 44, welches auch als Drainventil bezeichnet werden kann, einen Auslass des flüssigen Wassers W zu In addition, an outlet valve 60 can be seen in FIG. 1 as a purge valve on the upper side of the base body 20. With a sensor element 50, it is also possible here to monitor the liquid level in the collecting section 40 of the second base body component 20b and to open an outlet for the liquid water W via a drain valve 44, which can also be referred to as a drain valve

erlauben. allow.

Die Figuren 2 und 3 zeigen gut die Funktionalität der Zyklonwirkung für die Separierung von flüssigem Wasser W. Über die beiden Gaseinlässe 22 wird Rezirkulationsgas RG entlang der Einlassrichtungen ER in das erste Grundkörperbauteil 20a eingebracht. Dadurch entsteht eine tangentiale Einlassrichtung ER zu dem spiralförmigen Querschnitt des Zyklonabschnitts 30, welcher insbesondere in der Figur 2 gut zu erkennen ist. Das eingebrachte Rezirkulationsgas RG wird in eine Rotationsbewegung versetzt und durch diese Figures 2 and 3 show the functionality of the cyclone action for the separation of liquid water W. Via the two gas inlets 22, recirculation gas RG is introduced into the first base body component 20a along the inlet directions ER. This creates a tangential inlet direction ER to the spiral cross section of the cyclone section 30, which can be seen particularly well in FIG. The introduced recirculation gas RG is set in a rotational movement and through this

Rotationsbewegung über die Zyklonfunktionalität flüssiges Wasser W an den Rotational movement via the cyclone functionality liquid water W to the

einen oder mehreren Brennstoffstapels 110 zugeführt zu werden. to be fed to one or more fuel stacks 110.

In der Figur 4 ist darüber hinaus im demontierten Zustand das erste Grundkörperbauteil 20a dargestellt. Insbesondere ist hier gut die Zyklonachse ZA, welche gleichzeitig auch die Montageachse MA ausbildet, zu erkennen. Auch sind gut die parallel ausgerichteten Gaseinlässe 22 in der Figur 5 zu erkennen. Im Zusammenspiel mit der Darstellung der Figuren 6 und 7 ist die Montagewirkung zu erläutern. So ist das zweite Grundkörperbauteil 20b ebenfalls mit einer Montageachse MA und hier mit einer identischen Zyklonachse ZA ausgebildet, sodass das zweite Grundkörperbauteil 20b von unten in das erste Grundkörperbauteil 20a eingeführt werden kann. Diese Bewegung erfolgt entlang der Montageachsen MA so lange, bis sich eine entsprechende Dichtlinie der beiden Grundkörperbauteile 20a und 20b berührt und auf diese Weise den Innenraum des Grundkörpers 20 abdichtet. In addition, FIG. 4 shows the first base body component 20a in the dismantled state. In particular, the cyclone axis ZA, which at the same time also forms the assembly axis MA, can be seen clearly here. The gas inlets 22, which are aligned in parallel, can also be seen clearly in FIG. In conjunction with the illustration in FIGS. 6 and 7, the assembly effect is to be explained. The second base body component 20b is also designed with an assembly axis MA and here with an identical cyclone axis ZA, so that the second base body component 20b can be inserted into the first base body component 20a from below. This movement takes place along the assembly axes MA until a corresponding sealing line of the two base body components 20a and 20b touches and in this way seals the interior of the base body 20.

Figur 8 zeigt schematisch wie ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 100 ausgebildet sein kann. Anodenzuführgas wird über den Anodenzuführabschnitt 120 hier dem Anodenabschnitt 112 des Brennstoffzellenstapels 110 zugeführt. Ebenfalls wird über den Kathodenzuführabschnitt 140 hier über einen Kompressor Außenluft als Kathodenzuführgas dem Kathodenabschnitt 114 zugeführt. Nach der Reaktion im Brennstoffzellenstapel 110 kann das Anodenabgas über den Anodenabführabschnitt 122 vom Anodenabschnitt 112 abgeführt werden. In ähnlicher Weise erfolgt ein Abführen des Kathodenabgases vom Kathodenabschnitt 114 über den FIG. 8 shows schematically how a fuel cell system 100 according to the invention can be designed. Anode feed gas is fed to the anode section 112 of the fuel cell stack 110 via the anode feed section 120. Likewise, outside air as cathode feed gas is fed to the cathode section 114 via the cathode feed section 140 here via a compressor. After the reaction in the fuel cell stack 110, the anode exhaust gas can be removed from the anode section 112 via the anode removal section 122. In a similar manner, the cathode exhaust gas is discharged from the cathode section 114 via the

Kathodenabführabschnitt 142. In der Figur 8 ist weiter zu erkennen, dass nun Cathode discharge section 142. In FIG. 8 it can also be seen that now

zumindest ein Teil des Anodenabgases über den Rezirkulationsabschnitt 130 über at least a portion of the anode off-gas via the recirculation section 130 via

eine erfindungsgemäße Separiervorrichtung 10 und die Einbringvorrichtung 170 a separating device 10 according to the invention and the introduction device 170

wieder dem Anodenzuführabschnitt 120 zugeführt werden kann. Über das hier can be fed back to the anode feed section 120. About this

dargestellte Ablassventil 44 kann das separierte flüssige Wasser W ausgeschieden The drain valve 44 shown can discharge the separated liquid water W

und abgeführt oder aber einer weiteren Nutzung im Brennstoffzellensystem 100 and discharged, or else for further use in the fuel cell system 100

zugeführt werden. are fed.

Die Figur 9 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform der Figur 8, wobei hier das Brennstoffzellensystem 100 zwei Brennstoffzellenstapel 110 aufweist. Um diese mit entsprechendem Anodenzuführgas zu versorgen, teilt sich der Anodenzuführabschnitt 120 auf die beiden Anodenabschnitte 112 der beiden Brennstoffzellenstapel 110 auf. In gleicher Weise ist auch eine Ausbildung in doppelter Aufteilung für die beiden Brennstoffzellenstapel 110 für den Kathodenzuführabschnitt 140 sowie den Anodenabführabschnitt 122 und den Kathodenabführabschnitt 142 vorgesehen. Hier ist nochmals zu erkennen, wie die Rezirkulationsabschnitte 130 der beiden Brennstoffzellenstapel 110 in der gemeinsamen Separiervorrichtung 10 zusammen geführt werden, um anschließend in dem gemeinsamen Teil des Anodenzuführabschnitts 120 das Rezirkulationsgas FIG. 9 shows a further development of the embodiment of FIG. 8, the fuel cell system 100 here having two fuel cell stacks 110. In order to supply them with the appropriate anode feed gas, the anode feed section 120 is divided between the two anode sections 112 of the two fuel cell stacks 110. In the same way, a design in double division is also provided for the two fuel cell stacks 110 for the cathode feed section 140 as well as the anode discharge section 122 and the cathode discharge section 142. Here it can be seen again how the recirculation sections 130 of the two fuel cell stacks 110 are brought together in the common separating device 10 in order to then feed the recirculation gas in the common part of the anode feed section 120

RG mit frischem Anodenzuführgas zu vermischen. Mix RG with fresh anode feed gas.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, insofar as it is technically sensible, without going beyond the scope of the present invention

verlassen. leaving.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

10 Separiervorrichtung 10 Separation device

20 Grundkörper 20 basic bodies

20a erstes Grundkörperbauteil 20b zweites Grundkörperbauteil 22 Gaseinlass 20a first base body component 20b second base body component 22 gas inlet

24 Gasauslass 24 gas outlet

30 Zyklonabschnitt 30 cyclone section

40 Auffangabschnitt 40 catchment section

42 Sammelbehälter 42 collection container

44 Ablassventil 44 Drain valve

50 Sensorelement 50 sensor element

60 Auslassventil 60 exhaust valve

100 Brennstoffzellensystem 110 Brennstoffzellenstapel 112 Anodenabschnitt 100 fuel cell system 110 fuel cell stack 112 anode section

114 Kathodenabschnitt 114 cathode section

120 Anodenzuführabschnitt 122 Anodenabführabschnitt 130 Rezirkulationsabschnitt 140 Kathodenzuführabschnitt 142 Kathodenabführabschnitt 170 Einbringvorrichtung 120 anode feed section 122 anode discharge section 130 recirculation section 140 cathode feed section 142 cathode discharge section 170 introduction device

180 zentrale Medienversorgungseinheit 180 central media supply unit

W Wasser W water

RG Rezirkulationsgas ZA Zyklonachse RG recirculation gas ZA cyclone axis

MA Montageachse ER Einlassrichtung MA assembly axis ER inlet direction

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Claims (1)

Patentansprüche Claims 1. Separiervorrichtung (10) zum Separieren von flüssigem Wasser (W) aus einem Rezirkulationsgas (RG) in einem Rezirkulationsabschnitt (160) eines Brennstoffzellensystems (100), aufweisend einen Grundkörper (20) mit einem Zyklonabschnitt (30) mit spiralförmigem Querschnitt zum Separieren von flüssigem Wasser (W) aus dem Rezirkulationsgas (RG) und einem Auffangabschnitt (40) zum Auffangen des separierten flüssigen Wassers (W), wobei der Grundkörper (20) zumindest einen Gaseinlass (22) stromaufwärts des Zyklonabschnitts (30) zum Einlass von Rezirkulationsgas (RG) und einen Gasauslass (24) stromabwärts des Zyklonabschnitts (30) zum Auslass von 1. Separating device (10) for separating liquid water (W) from a recirculation gas (RG) in a recirculation section (160) of a fuel cell system (100), comprising a base body (20) with a cyclone section (30) with a spiral cross-section for separating liquid water (W) from the recirculation gas (RG) and a collecting section (40) for collecting the separated liquid water (W), the base body (20) having at least one gas inlet (22) upstream of the cyclone section (30) for the inlet of recirculation gas ( RG) and a gas outlet (24) downstream of the cyclone section (30) to the outlet of Rezirkulationsgas (RG) aufweist. Has recirculation gas (RG). 2. Separiervorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) ein erstes Grundkörperbauteil (20a), welches den Zyklonabschnitt (30) wenigstens abschnittsweise ausbildet, und ein zweites Grundkörperbauteil (20b) aufweist, welches den Auffangabschnitt (40) 2. Separating device (10) according to claim 1, characterized in that the base body (20) has a first base body component (20a) which forms the cyclone section (30) at least in sections, and a second base body component (20b) which has the collecting section (40 ) wenigstens abschnittsweise ausbildet. trains at least in sections. 3. Separiervorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zyklonabschnitt (30) entlang einer Zyklonachse (ZA) erstreckt, welche entlang einer Montageachse (MA) des ersten Grundkörperbauteils (20a) und 3. Separating device (10) according to claim 2, characterized in that the cyclone section (30) extends along a cyclone axis (ZA), which along an assembly axis (MA) of the first base body component (20a) and des zweiten Grundkörperbauteils (20b) ausgerichtet ist. of the second main body component (20b) is aligned. 4. Separiervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Grundkörperbauteil (20a) den Gaseinlass 4. Separating device (10) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the first base body component (20a) is the gas inlet (22) und das zweite Grundkörperbauteil (20b) den Gasauslass (24) aufweist. (22) and the second main body component (20b) has the gas outlet (24). 5. Separiervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) wenigstens einen zweiten Gaseinlass (22) stromaufwärts des Zyklonabschnitts (30) für einen Einlass von Rezirkulationsgas (RG), insbesondere von einem zweiten 5. Separating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (20) has at least one second gas inlet (22) upstream of the cyclone section (30) for an inlet of recirculation gas (RG), in particular of a second Brennstoffzellenstapel (110), aufweist. Fuel cell stack (110). 7. Separiervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Grundkörpers (20) wenigstens ein Sensorelement (50) zur Bestimmung eines Sensorparameters, insbesondere 7. Separating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that within the base body (20) at least one sensor element (50) for determining a sensor parameter, in particular eines der folgenden, angeordnet ist: — Drucksensor — Temperatursensor — Strömungssensor — Gassensor — Feuchtigkeitssensor — Flüssigkeitsstandsensor one of the following, is arranged: - pressure sensor - temperature sensor - flow sensor - gas sensor - humidity sensor - liquid level sensor 8. Separiervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) stromabwärts des Zyklonabschnitts (30), insbesondere als Teil des Auffangabschnitts (40), einen Sammelbehälter (42) für ein Sammeln des separierten flüssigen Wassers (W) 8. Separating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (20) downstream of the cyclone section (30), in particular as part of the collecting section (40), a collecting container (42) for collecting the separated liquid water ( W) aufweist. having. 9. Separiervorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Gasauslasses (24) eine Einbringvorrichtung (170), insbesondere in Form einer Injektorvorrichtung und/oder einer Ejektorvorrichtung, für ein Einbringen des Rezirkulationsgases (RG) aus dem Gasauslass (24) in einen Anodenzuführabschnitt (120) des 9. Separating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the gas outlet (24) an introduction device (170), in particular in the form of an injector device and / or an ejector device, for introducing the recirculation gas (RG) from the gas outlet (24) into an anode feed section (120) of the Brennstoffzellensystems (100) angeordnet ist. Fuel cell system (100) is arranged. 10. Separiervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Gasauslasses (24), insbesondere vor einer Einbringvorrichtung (170), ein Auslassventil (60) 10. Separating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the gas outlet (24), in particular in front of an introduction device (170), an outlet valve (60) angeordnet ist. is arranged. (W). (W). 12. Brennstoffzellensystem (100), aufweisend 12. Fuel cell system (100), having - zumindest einen Brennstoffzellenstapel (110) mit einem Anodenabschnitt (112) und einem Kathodenabschnitt (114), - At least one fuel cell stack (110) with an anode section (112) and a cathode section (114), - einen Anodenzuführabschnitt (120) zum Zuführen von Anodenzuführgas zu dem Anodenabschnitt (112), - an anode supply section (120) for supplying anode supply gas to the anode section (112), - einen Kathodenzuführabschnitt (140) zum Zuführen von - a cathode supply section (140) for supplying Kathodenzuführgas zum Kathodenabschnitt (114), - einen Anodenabführabschnitt (122) zum Abführen von Anodenabgas, - einen Kathodenabführabschnitt (142) zum Abführen von Kathodenabgas, Cathode feed gas to the cathode section (114), - an anode discharge section (122) for discharging anode exhaust gas, - a cathode discharge section (142) for discharging cathode exhaust gas, - einen Rezirkulationsabschnitt (130) zum Rezirkulieren von wenigstens einem Teil des Anodenabgases als Rezirkulationsgas (RG) aus dem Anodenabführabschnitt (122) in den Anodenzuführabschnitt (120), - a recirculation section (130) for recirculating at least part of the anode exhaust gas as recirculation gas (RG) from the anode discharge section (122) into the anode supply section (120), wobei im Rezirkulationsabschnitt (130) wenigstens eine Separiervorrichtung wherein in the recirculation section (130) at least one separating device (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist. (10) having the features of one of claims 1 to 11 is arranged. 13. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, insbesondere identische oder im Wesentlichen identische, Brennstoffzellenstapel (110) vorgesehen sind, wobei die Separiervorrichtung (10) am Ende der beiden Rezirkulationsabschnitte (130) als gemeinsame Separiervorrichtung (10) für beide Rezirkulationsgase (RG) 13. Fuel cell system (100) according to claim 12, characterized in that at least two, in particular identical or substantially identical, fuel cell stacks (110) are provided, the separating device (10) at the end of the two recirculation sections (130) as a common separating device (10) ) for both recirculation gases (RG) der wenigstens zwei Brennstoffzellenstapel (110) angeordnet ist. the at least two fuel cell stacks (110) is arranged. 14. Brennstoffzellensystem (100) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiervorrichtung (10) in eine zentrale Medienversorgungseinheit (180), insbesondere für mehrere 14. Fuel cell system (100) according to one of claims 12 or 13, characterized in that the separating device (10) in a central media supply unit (180), in particular for several Brennstoffzellenstapel (110), integriert ist. Fuel cell stack (110), is integrated. 15. Verfahren für eine Montage einer Separiervorrichtung (10) mit den Merkmalen 15. A method for assembling a separating device (10) having the features eines der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend die folgenden Schritte: — Ausbilden des Zyklonabschnitts (30), — Ausbilden des Auffangabschnitts (40), One of claims 1 to 11, comprising the following steps: - forming the cyclone section (30), - forming the collecting section (40), — Zusammenfügen des Zyklonabschnitts (30) und des Auffangabschnitts (40) zu dem Grundkörper (20) unter Ausbildung einer fluidkommunizierenden Verbindung zwischen dem Zyklonabschnitt (30) und dem Auffangabschnitt (40). - Joining the cyclone section (30) and the collecting section (40) to form the base body (20) with the formation of a fluid-communicating connection between the cyclone section (30) and the collecting section (40).
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