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WO2020030343A1 - Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur förderung und/oder steuerung eines gasförmigen mediums - Google Patents

Förderaggregat für ein brennstoffzellen-system zur förderung und/oder steuerung eines gasförmigen mediums Download PDF

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Publication number
WO2020030343A1
WO2020030343A1 PCT/EP2019/066625 EP2019066625W WO2020030343A1 WO 2020030343 A1 WO2020030343 A1 WO 2020030343A1 EP 2019066625 W EP2019066625 W EP 2019066625W WO 2020030343 A1 WO2020030343 A1 WO 2020030343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cross
fuel cell
sectional areas
jet pump
delivery unit
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/066625
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Wursthorn
Armin RICHTER
Hans-Christoph Magel
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2020030343A1 publication Critical patent/WO2020030343A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/461—Adjustable nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/54—Installations characterised by use of jet pumps, e.g. combinations of two or more jet pumps of different type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Delivery unit for a fuel cell system for the delivery and / or control of a gaseous medium
  • the present invention relates to a delivery unit for a fuel cell system for conveying and / or controlling a gaseous medium, in particular special hydrogen, which is provided in particular for use in vehicles with a fuel cell drive.
  • gaseous fuels will also play an increasing role in the automotive sector in the future.
  • Hydrogen gas flows must be controlled, particularly in vehicles with a fuel cell drive.
  • the gas flows are no longer controlled discontinuously, as in the injection of liquid fuel, but rather the gas is removed from at least one tank, in particular a high-pressure tank, and passed to the delivery unit via an inflow line of a medium-pressure line system.
  • This delivery unit leads the gas via a connecting line of a low pressure line system to a fuel cell.
  • a delivery unit for a fuel cell system for the promotion of a gaseous medium, in particular what is hydrogen, with a jet pump driven by a propellant jet of a pressurized gaseous medium and a metering valve.
  • the delivery unit can be designed as a combined valve jet pump arrangement and has the components of the first inlet, suction area, mixing tube and egg NEN diffuser and wherein the diffuser is fluidly connected via an outlet manifold with an anode input of the fuel cell.
  • a medium in particular a propellant
  • a medium can be discharged through a nozzle by means of the conveying unit, which medium is then mixed with a recirculation medium.
  • the flow of the propellant can be controlled using the metering valve.
  • the delivery unit known from DE 10 2014 221 506 A1 can have certain disadvantages.
  • the sizes of the cross-sectional areas of the conveying unit running orthogonally to a flow direction vary, as a result of which increased pressure losses and / or friction losses result for the gaseous medium to be conveyed, while it flows through the delivery unit and / or the fuel cell.
  • a reduction in the size of the cross-sectional areas in the flow direction a throttling effect is achieved and a local flow resistance is formed in the flow direction.
  • an increase in the size of the cross-sectional areas in the flow direction leads to disadvantageous effects such as flow losses and / or pressure losses.
  • the changing size of the cross-sectional areas accelerates and brakes the gaseous medium several times, which can lead to additional flow energy losses and / or pressure energy losses. This reduces the efficiency of the conveyor unit.
  • a delivery unit for a fuel cell system is proposed for the delivery and / or recirculation of a gaseous medium, in particular hydrogen, the hydrogen being referred to below as Fh.
  • the size of a cross-sectional area A orthogonal to a flow direction VII of the end region of a diffuser facing an outlet manifold and the size of orthogonal to Flow direction VII extending cross-sectional areas B of the exhaust manifold are at least approximately the same.
  • the pressure loss and / or loss of friction of the gaseous medium in the delivery unit, in particular in the region of the end region of the diffuser and the outlet manifold can be reduced because, due to the constant size of the cross-sectional area, speed fluctuations and / or pressure fluctuations in the medium flowing through the delivery unit can be almost prevented.
  • the design of the conveyor assembly according to the invention can achieve the advantage that a larger deflection radius can be achieved for a given overall length, for example due to the available installation space in the overall vehicle, as a result of which the flow energy losses in the conveyor assembly are caused by friction of the gaseous Me dium with the surface of the flow geometry.
  • This offers the advantage of a high efficiency of the delivery unit with a compact design of the delivery unit.
  • the measures listed in the subclaims allow advantageous developments of the delivery unit specified in claim 1.
  • the subclaims relate to preferred developments of the invention.
  • the delivery unit there is a connecting piece between the outlet manifold and an anode inlet of a fuel cell, the size of the cross-sectional areas C of the connecting piece running orthogonally to the flow direction VII being at least approximately equal to the size of the cross-sectional area A and the size of the cross-sectional areas B. are, wherein in particular the connecting piece connects the outlet manifold to the anode inlet of the fuel cell at least indirectly fluidly.
  • the size of the cross-sectional areas D of the anode input of the fuel cell which is orthogonal to the flow direction VII is at least approximately equal to the size of the cross-sectional areas A, B and C, with a deflection and / or change in direction of the gaseous medium flowing in the flow direction VII exclusively in the Area of the exhaust manifold.
  • acceleration and / or deceleration of the gaseous medium when flowing through the connecting piece and the anode input of the fuel cell due to reducing and / or increasing cross-sectional areas can be prevented. It can be prevented that energy is withdrawn from the gaseous medium, which is lost to it when flowing through reducing and / or increasing cross-sectional areas due to internal and external friction.
  • the advantage can be achieved that losses of pulse energy, kinetic energy and pressure are almost avoided or at least reduced.
  • the lowest possible friction between the medium to be conveyed, in particular H2 and the surface of the flow geometry of the conveying unit can be achieved.
  • pressure losses and / or frictional losses can be reduced to who can occur due to the flow deflections and / or changes in the directions of movement of the gaseous medium due to the deflection in the exhaust manifold. In this way, the efficiency of the delivery unit and / or the valve jet pump arrangement and / or the entire fuel cell system can be improved.
  • the advantage can be achieved in this way that the flow connection between a jet pump and the anode input can be realized as short as possible and / or at least almost without flow deflection.
  • the efficiency of the delivery unit and thus of the entire fuel cell system can be increased due to the reduced friction losses.
  • an improved cold start ability of the delivery unit can be achieved, since the connecting piece cools more slowly, in particular due to the higher dimensions, and therefore formation of ice bridges in the flow cross-section is made more difficult, especially in the case of a cure zen downtimes.
  • the transitions in the flow area of the delivery unit between the parts of the jet pump can be carried out in a flow-optimized manner.
  • the flow resistance of the conveying unit can be reduced, in particular in the region of the diffuser, outlet manifold and connecting piece.
  • the flow losses and / or pressure losses of the medium to be conveyed can be reduced in the inner flow cross section of the conveying unit and there are almost no friction and / or flow losses.
  • the efficiency of the delivery unit and thus the efficiency of the entire fuel cell system can be increased.
  • the design of the delivery unit according to the invention has the advantage that the delivery unit and / or the combined valve-steel pump arrangement can be connected to an end plate of the fuel cell in a space-saving and compact design, thereby reducing the space requirement and the installation space of the fuel cells System in the overall vehicle can be reduced.
  • the cross-sectional area A of the end region of the diffuser and / or the cross-sectional areas B of the outlet manifold and / or the cross-sectional areas C of the connecting piece and / or the cross-sectional areas D of the anode input of the fuel cell each have a circular shape , In this way, a flow-optimized transition from the flow region of the end region of the diffuser to the flow region of the outlet manifold and / or from the flow region of the outlet manifold to the flow region of the connecting piece and / or to the flow region of the anode input of the fuel cell is realized.
  • the size of the cross-sectional areas A, B and / o of the C and / or D are at least approximately the same, the diameter of the flow areas of the respective areas is thus also the same. Therefore, there is almost no flow resistance between the flow areas of the diffuser, exhaust manifold and / or connector and / or anode input of the fuel cell due to shape transitions, such as a shape transition from a circular shape of the cross-sectional area to a rectangular shape with rounded corners. In this way, gaps or edges in the flow area of the delivery unit, which can cause turbulence or flow breaks of the medium to be conveyed, are almost avoided in the area of these transitions. The efficiency of the conveyor unit can thus be increased.
  • the cross-sectional area A of the end region of the diffuser and / or the cross-sectional areas D of the anode input of the fuel cell each have a circular shape
  • the cross-sectional areas B of the outlet manifold and / or the cross-sectional areas C of the Connection piece each have an oval shape
  • the oval cross-sectional areas B, C being shaped as an ellipse.
  • the oval shape of the exhaust manifold is designed such that there is the advantage that the area of curvature can be made more compact due to the smaller distance between the surfaces of the flow area, in particular the distance parallel to the radius of curvature, and thus a more compact design of the conveyor gregats can be achieved.
  • the conveyor unit can also be installed in vehicles that have only a small available space.
  • the flow transitions from the circular shape to the oval shape and vice versa are carried out as flow-optimized as possible, so that no edges or gaps form orthogonal to the flow direction VII of the gaseous medium, which could cause turbulence and / or braking.
  • the transition from a circular shape of the cross-sectional area A of the end region of the diffuser to the oval shape of the cross-sectional area B of the exhaust manifold is advantageous in terms of flow technology, since a transition from a circular to a rectangular shape with non-rounded corners, as is particularly the case in the prior art Technology is the case, a disadvantageous effect arises, in which there is increased turbulence and / or stalls of the medium to be conveyed in the area of the transitions, which reduces the efficiency of the delivery unit.
  • this disadvantageous effect is at least almost completely avoided by the inventive design of the transition of the cross-sectional areas from the end region of the diffuser to the exhaust manifold. Therefore, the advantage can be obtained of improving the efficiency and the delivery rate of the delivery unit.
  • the cross-sectional area A of the end region of the diffuser and / or the cross-sectional areas B of the outlet manifold and / or the cross-sectional areas C of the connecting piece each have a circular shape
  • the cross-sectional areas D of the anode input of the fuel cell each have a rectangular shape with rounded corners
  • the cross-sectional area A of the end region of the diffuser has a circular shape
  • the cross-sectional areas B of the outlet manifold and / or the cross-sectional areas C of the connector each having an oval shape
  • the cross-sectional areas D of the anode input of the fuel cell each having a rectangular shape with a round shape th corners.
  • the respective cross-sectional areas B of the exhaust manifold and / or the respective cross-sectional areas C of the connecting piece in the flow direction VII change from a circular shape to an oval shape and / or from an oval shape to a circular shape.
  • an improved flow guidance of the gaseous medium in the delivery unit can be achieved, the gaseous medium due to the transitions of the shape from the end region of the diffuser to the outlet manifold and / or from the outlet manifold to the connector and / or to the anode input of the fuel cell experiences such a flow guidance so that it can flow with reduced flow losses and / or pressure losses through the area in which it experiences a deflection or change of direction, in particular through the exhaust manifold.
  • the shape Transitions in flow direction VII are carried out in such a way that no edges and / or gaps occur which could cause a stall and / or turbulence in the gaseous medium flowing through. Therefore, according to the configuration of the conveyor unit according to the invention, the cross-sectional areas which have a rectangular shape each have rounded corners, the radius of the rounded corners allowing a flow-optimized transition to a flow cross-section with a circular shape or an oval shape. The radius of the rounded corners of the respective region can vary in the direction of flow VII in order to achieve a flow-optimized transition on the one hand.
  • the radius of the rounded corners can also vary in such a way that a flow-optimized deflection or change of direction of the gaseous medium in the conveyor unit can be achieved.
  • the design of the conveyor assembly according to the invention has the advantage that a larger deflection radius can be achieved with a given overall length, for example due to the available installation space in the entire vehicle, as a result of which the flow energy losses in the conveyor assembly are reduced by friction of the gaseous medium.
  • the exhaust manifold sections and / or connecting pieces are manufactured as separate partial pieces, these being subsequently connected to one another and / or to the anode input of the fuel cell and / or to the diffuser of the valve jet pump arrangement, the connection being in particular force-fitting and / or form-fitting.
  • the sections are made of exhaust manifold and / or connecting piece by means of a forming process, in particular by means of a tensile pressure forming process and / or by means of a deep-drawing process.
  • the advantage can be achieved that the transitions in the flow cross section of the conveying unit between the parts of the conveying unit, in particular in the transition from one to the next section, can be carried out as smoothly and flow-optimized as possible, with gaps or edges in the area of these in particular Transitions can almost be avoided.
  • gaps or edges in the flow cross-section can lead to turbulence or a braking of the flow of the medium to be conveyed.
  • the invented In accordance with the design of the delivery unit, the internal flow resistance was reduced in the flow cross-section, which increases the efficiency of the delivery unit.
  • connection method of cohesive connection in combination with a manufacturing process of the parts by means of shaping, in particular tensile pressure forming, un different sizes of the conveying unit by varying the sizes of the parts and a corresponding combination of the parts, for example by means of a modular construction of the individual Parts are implemented, while the manufacturing costs, the manufacturing costs and the assembly costs can be kept low.
  • increased diffusion tightness can be achieved in this way, since the integral connection and joining process of the sections results in a sustainable and almost inseparable connection of the sections.
  • the combined valve jet pump arrangement has a heating element, the valve jet pump arrangement and / or the outlet manifold and / or the connecting piece being made of a material or an alloy with a low specific heat capacity. Since water can diffuse in the area of the fuel cell from a cathode area into an anode area through a membrane during operation of the fuel cell system, this water can flow along in the flow area of the anode side and accumulate at certain points. When the vehicle is switched off and thus a fuel cell system is switched off, this water can freeze at low temperatures, in particular below 0 ° C, and when the vehicle is idle for a long time and form so-called ice bridges.
  • the advantage can therefore be achieved that a faster warming up of the sections from the outlet manifold and the connecting piece and thus of the entire delivery unit can be brought about.
  • the heating element can be supplied with energy, in particular electrical energy, the heating element converting this energy into heat and / or converts heating energy. This process is advantageous due to the low specific heat capacity of the others Components of the conveyor unit are supported, by means of which the thermal energy can penetrate quickly into the entire conveyor unit and can remove existing ice bridges.
  • the faster warming up of the sections and the conveyor unit means that existing ice bridges can be removed more quickly, especially by melting through the introduction of heat.
  • the heating energy during a cold start process can advance to a nozzle in a short time after the heating element is switched on, and existing ice bridges in the area of the nozzle and the actuators of a metering valve can be heated and thus eliminated.
  • the probability of failure due to damage to the components of the conveyor unit can be reduced.
  • the cold start capability of the delivery unit and thus of the entire fuel cell system can be improved, since the ice bridges can be thawed and removed more quickly.
  • less energy, in particular electrical energy and / or thermal energy through the heating element used has to be introduced into the conveyor unit.
  • the operating costs of the delivery unit and of the entire fuel cell system can be reduced, particularly in the event of frequent cold starts due to low ambient temperatures and / or long idle times of the vehicle.
  • a high resistance to the medium to be conveyed by the conveying unit and / or other constituents from the surroundings of the conveying unit, such as chemicals, can be achieved. This in turn increases the service life of the conveyor unit and the probability of failure due to material damage to the housing can be reduced.
  • the delivery unit as components has the valve jet pump arrangement and / or a side channel compressor and / or a water separator, these being positioned on the end plate of the fuel cell in such a way that the flow lines between and / or within the components of the delivery unit are exclusively run parallel to the end plate, the end plate between the fuel cell and the För deraggregat is arranged.
  • the valve jet pump arrangement and / or a side channel compressor and / or a water separator these being positioned on the end plate of the fuel cell in such a way that the flow lines between and / or within the components of the delivery unit are exclusively run parallel to the end plate, the end plate between the fuel cell and the För deraggregat is arranged.
  • a direct and as short as possible flow line between the components of the conveyor can be provided.
  • the number of flow deflections and / or changes in the directions of movement of the gaseous medium in the conveyor unit can be reduced to the lowest possible number.
  • the flow losses and / or pressure losses within the För deraggregats can be reduced due to the length of the flow lines and / or the number of flow deflections. It is also advantageous that the flow lines between and / or within the components of the delivery unit run parallel to the plate-shaped carrier element. A flow deflection of the gaseous medium is thus further reduced, as a result of which the flow losses can be reduced further. As a result, the efficiency of the conveyor unit can be improved and the energy expenditure for operating the conveyor device can be reduced. In addition, the advantage can be achieved in this way that a simple positioning of the components relative to one another can be achieved by the components each having to be connected to the plate-shaped carrier element. This allows the number of components required for assembly to be reduced, which in turn leads to cost savings for the conveyor. Furthermore, the probability of an assembly error due to incorrectly aligned components of the conveyor is reduced, which in turn reduces the probability of failure of the conveyor assembly in operation.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a delivery unit with a combined valve jet pump arrangement
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the cross-sectional areas A, B, C, D running orthogonal to a flow direction VII according to a first embodiment.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the cross-sectional areas B, C running orthogonally to a flow direction VII, in each case according to a second exemplary embodiment.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of the orthogonal to a flow direction VII cross-sectional areas D according to a two th embodiment.
  • FIG. 5 shows a partially schematic sectional view of a fuel cell
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a För deraggregats 1, wherein the conveyor unit 1 has a combined valve-jet pump assembly 8.
  • the combined valve jet pump arrangement 8 has a metering valve 6 and a jet pump 4, the Dosierven valve 6 being connected to the jet pump 4, for example by means of a screw connection, in particular with a base body 13 of the jet pump 4.
  • the jet pump 4 has in its base body 13 a first inlet 28, a second inlet 36a, a suction area 7, a mixing tube 18, a diffuser 20 and an outlet manifold 22 and / or a connecting piece 26.
  • the metering valve 6 has a second inlet 36b and a nozzle 12. The metering valve 6 is inserted in particular in the direction of a longitudinal axis 50 into the jet pump 4, in particular into an opening in the base body 13 of the jet pump 4.
  • FIG. 1 a fuel cell system 31 is shown in FIG. 1, the fuel cell system 31 having the components fuel cell 29, water separator 24, side channel compressor 10 and delivery unit with valve jet pump arrangement 8.
  • the fuel cell 29 is at least indirectly fluidic with the water separator 24 by means of an anode outlet 9 and / or an anode inlet 5 and / or the side channel compressor 10 and / or the valve jet pump arrangement 8 connected.
  • the components water separator 24 and / or the side channel compressor 10 and / or the valve jet pump arrangement 8 are at least indirectly fluidly connected to one another.
  • the components water separator 24 and side channel compressor 10 are optional components which do not necessarily have to be present in the delivery unit 1 and / or in the fuel cell system 31.
  • the fuel cell 29 has an end plate 2, the anode outlet 9 and the anode inlet 5 running through the end plate 2.
  • the end plate 2 is located on the side of the fuel cell 29 facing the valve jet pump arrangement 8.
  • Fig. 1 it is also shown that the combined valve jet pump arrangement 8 is flowed through by a medium to be conveyed in a flow direction VII.
  • the majority of the flow areas of the valve jet pump arrangement 8 are at least approximately tubular and serve to convey and / or conduct the gaseous medium, which is in particular H2, in the delivery unit 1.
  • the gas medium flows through it a central flow area in the interior of the base body 13 parallel to the longitudinal axis 50 in the flow direction VII, the central flow area in the area of the mouth of the nozzle 12 in the suction area 7 starts and through the mixing tube 18, the diffuser 20 to the outlet manifold mer 22 extends.
  • the valve jet pump arrangement 8 is fed a recirculate through the first inlet 28, the recirculate being in particular the unused H2 from the anode region of the fuel cell 29, in particular a stack, the recirculate also being water and may have nitrogen.
  • the recirculate flows into the valve jet pump arrangement 8 on a first flow path.
  • a gaseous propellant, in particular H2 flows through the second inlet 36 on a second flow path from outside the valve jet pump arrangement 8 , into a recess in the valve jet pump arrangement 8 and / or into the base body 13 and / or the metering valve 6 , wherein the propellant comes from a tank 34 and is under high pressure, in particular more than 10 bar.
  • the second inlet 36a, b runs through the components of the base body 13 and / or the metering valve 6.
  • the metering valve 6 removes the propellant from the metering valve 6 by means of actuators and a completely closable valve element, in particular intermittently, through the nozzle 12 into the suction area 7 and / or Mixing tube 18 drained sen.
  • the H2 flowing through the nozzle 12 and serving as the drive medium has a pressure difference from the recirculation medium, the recirculation medium flowing from the first inlet 28 into the delivery unit 1, the drive medium in particular having a higher pressure of at least 10 bar.
  • the recirculation medium is conveyed with a low pressure and a low mass flow into the central flow region of the delivery unit 1, for example by using a side channel compressor 10 connected upstream of the delivery unit 1.
  • the propellant flows with it the pressure difference described and a high speed, which may in particular be close to the speed of sound, through the nozzle 12 into the central flow region 21 of the suction region 7 and / or the mixing tube 18.
  • the nozzle 12 has an inner recess in the form of a flow cross section through which the gaseous medium can flow, in particular coming from the metering valve 6 and flowing into the suction area 7 and / or the mixing tube 18.
  • the propellant meets the recirculation medium that is already in the central flow area of the suction area 7 and / or the mixing tube 18. Due to the high speed and / or pressure difference between the propellant and the recirculation medium, an internal friction and turbulence between the media is generated. This creates a shear stress in the boundary layer between the fast propellant and the much slower recirculation medium. This voltage be impulse transmission, whereby the recirculation medium is accelerated and carried away.
  • the mixing takes place according to the principle of conservation of momentum.
  • the recirculation medium is accelerated in the flow direction VII and a pressure drop arises for the recirculation medium, as a result of which a suction effect occurs and thus further recirculation medium is replenished from the area of the first inlet 28.
  • This effect can be referred to as jet pumping effect.
  • the propellant medium can be prevented from flowing in from the second inlet 36 into the central flow region of the jet pump 4, so that the propellant medium does not continue in the flow direction VII can flow into the suction area 7 and / or the mixing tube 18 to the recirculation medium and thus the jet pump effect is suspended.
  • the mixed and to be conveyed medium which consists in particular of the recirculation medium and the propellant medium, flows in the flow direction VII into the diffuser 20, it being possible for the diffuser 20 to reduce the flow velocity.
  • the medium flows in the direction of flow VII from the diffuser 20 into the outlet manifold 22, where it is deflected accordingly, and from there via the connector 26 into the anode inlet 5 of the fuel cell 29.
  • the direction of flow VII changes the deflection in the exhaust manifold 22 in an area which is almost rectangular, where the gaseous medium in the area of the mixing tube 18 and the diffuser 20 flows almost in the direction of the longitudinal axis 50 and the gaseous medium after passing through the exhaust manifold 22 flows in the area of the connec tion piece 26 and at least a portion of the anode input 5 in the direction of a transverse axis 52.
  • the jet pump 4 from FIG. 1 has technical features which additionally improve the jet pump effect and the delivery efficiency and / or further improve the cold start process and / or production and assembly costs.
  • the portion of the diffuser 20 runs conically in the region of its inner flow cross-section, in particular increasing in the direction of flow VII.
  • the nozzle 12 and the mixing tube 18 and / or the diffuser 20 can run coaxially with one another.
  • This shape of the section Dif fusor 20 can produce the advantageous effect that the kinetic energy is converted into pressure energy, whereby the possible delivery volume of the delivery unit 1 can be further increased, whereby more of the to be promoted Medium, in particular H2, the fuel cell 29 can be supplied, whereby the efficiency of the entire fuel cell system 31 can be increased.
  • Fig. 1 shows that flow cross sections are formed in the internal flow area of the jet pump 4, which are in particular orthogonal to the flow direction VII.
  • the end region of the conically enlarged diffuser 20 forms a cross-sectional area A
  • the outlet manifold 22 forms at least two cross-sectional areas B, these cross-sectional areas B not running parallel to one another due to the curvature and / or the bend of the outlet manifold 22.
  • the optional connecting piece 26 forms at least two cross-sectional areas C and the anode input 5 of the fuel cell 29 forms at least two cross-sectional areas D.
  • the delivery unit 1, in particular the jet pump 4, is designed in such a way that the size of the cross-sectional area A of the end region of the diffuser 20 facing the outlet manifold 22 and the size of the cross-sectional areas B of the cross section orthogonal to the flow direction VII Exhaust manifold 22 are at least approximately the same.
  • the connector 26 is located between the outlet manifold 22 and the anode inlet 5 of the fuel cell 29, the size of the cross-sectional areas C of the connector 26 running orthogonally to the flow direction VII being at least approximately equal to the size of the cross-sectional area A and the size of the cross-sectional areas B.
  • the connector 26 connects at least indirectly fluidly the exhaust manifold 22 to the anode input 5 of the fuel cell 29.
  • the size of the cross-sectional areas D of the anode input 5 of the fuel cell 29 which is orthogonal to the flow direction VII can be at least approximately equal to the size of the cross-sectional areas A, B and C.
  • the gaseous medium flowing in the flow direction VII is deflected and / or changed in the jet pump 4 exclusively in the area of the outlet bend 22.
  • the metering valve 6 can be designed as a proportional valve 6 in order to enable an improved metering function and a more precise metering of the propellant medium into the suction area 7 and / or the mixing tube 18.
  • the nozzle 12 and the mixing tube 18 are rotationally symmetrical, the nozzle 12 running coaxially to the mixing tube 18 of the jet pump 4 ver.
  • Fig. 2 is a schematic sectional view orthogonal to a
  • Cross-sectional areas A, B, C, D running in the direction of flow VII according to a first exemplary embodiment. It is shown that the cross-sectional areas of the respective components of the jet pump, such as diffuser 20, outlet manifold 22, connecting piece 26, anode input 5 of the fuel cell 29, are circular, the respective cross-sectional area A, B, C, D being circular with an almost constant radius.
  • the cross-sectional area A of the end area of the diffuser 20 and / or the cross-sectional areas B of the outlet manifold 22 and / or the cross-sectional areas C of the connecting piece 26 and / or the cross-sectional areas D of the ano the input 5 of the fuel cell 29 each have a circular shape, the respective cross-sectional area A, B, C, D running circular with an almost constant radius.
  • the delivery unit 1 and / or the jet pump 4 according to the invention can have this circular shape of the cross-sectional areas A, B, C, D in other areas, in particular in the flow areas, but also in all other flow areas of the fuel cell system 31.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the cross-sectional areas B, C running orthogonally to a flow direction VII according to a second exemplary embodiment.
  • the respective cross-sectional area is oval
  • the cross-sectional area A of the end region of the diffuser 20 and / or the cross-sectional areas D of the anode input 5 of the fuel cell 29 each have a circular shape (as shown in FIG. 2) and the cross-sectional areas B des Exhaust manifold 22 and / or the cross-sectional surface C of the connector 26 each have an oval shape (as shown in Fig. 3 ge).
  • the oval cross-sectional areas B, C can be used as one Ellipse be formed, in particular a small semiaxis of the ellipse in the direction of the longitudinal axis 50 and / or the transverse axis 52.
  • this oval shape of the cross-sectional areas A, B, C, D shown in FIG. 3, depending on the embodiment of the delivery unit 1 and / or the jet pump 4, can be in any combination of the areas of the diffuser 20, outlet manifold 22, connecting piece 26 and Anode input 5 can be used in the delivery unit 1 according to the invention, but also in all other flow areas of the fuel cell system 31.
  • the respective cross-sectional areas B of the outlet manifold 22 and / or the respective cross-sectional areas C of the connecting piece 26 can change in the flow direction VII from a circular shape to an oval shape and / or change from an oval shape to a circular shape.
  • the cross-sectional area D has a rectangular shape with rounded edges.
  • the cross-sectional area A of the end area of the diffuser 20 and / or the cross-sectional areas B of the outlet manifold 22 and / or the cross-sectional areas C of the connecting piece 26 each have a circular shape (as in FIG. 2 ) and the cross-sectional areas D of the anode input 5 of the fuel cell 29 each have a rectangular shape with rounded corners (as shown in FIG. 4).
  • the cross-sectional area A of the end area of the diffuser 20 has a circular shape and the cross-sectional areas B of the outlet manifold 22 and / or the cross-sectional areas C of the connecting piece 26 each have an oval shape and the cross-sectional areas D of the anode input 5 of the fuel cell 29 each have a rectangular shape with rounded corners. Furthermore, this rectangular shape shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a partially schematic sectional view of the fuel cell system 31 with the valve jet pump unit 2, the fuel cell 29 and the optional components water separator 24 and Be tenkanalver Noticer 10. It is shown that the combined valve-jet pump arrangement 8 on the fuel cell 29 is installed and / or attached, where in the valve jet pump arrangement 8 is mounted in particular on the end plate 2 of the fuel cell 29.
  • the exhaust manifold 22 and connecting piece 26 are not designed as part of the base body 13 of the jet pump 4 and / or are not located in the base body 13.
  • the components exhaust manifold 22 and / or connector 26 are made as separate parts, which subsequently with each other and / or with the anode input 5 of the fuel cell 29 and / or with the diffuser 20 of the valve jet pump arrangement 8 and / or the base body 13 connected, the connection being in particular non-positive and / or positive.
  • the exhaust manifold sections 22 and / or connecting piece 26 can be produced by means of a forming process, in particular by means of a tensile pressure forming process and / or by means of a deep-drawing process.
  • the combined valve jet pump assembly 8 has an optional heating element 11, the valve jet pump assembly 8 and / or the outlet manifold 22 and / or the connector 26 made of a material or an alloy with a low specific heat capacity are manufactured.
  • the cold start ability can be improved, in particular at temperatures below 0 ° Celsius, since ice bridges present in the flow area of the valve jet pump arrangement 8 are thus broken down can be.
  • the heating element 11 can be integrated in the base body 13 of the jet pump 4 or can be arranged thereon.
  • the water separator 24 has the task here of what occurs during operation of the fuel cell 29 and together with the gaseous medium, in particular H 2 the anode outlet 9 flows back into the valve jet pump arrangement 8 to be removed from the system.
  • the water which may be in gaseous and / or liquid form, cannot penetrate into the recirculation blower 10 and / or the jet pump 4 and / or the metering valve 6, since it is separated directly from the gaseous medium by the water separator 24 and from the fuel cells -System 31 winningeinrich device. Damage to the components of the delivery unit 1 and / or the fuel cell system 31, in particular the movable parts of the components, by corrosion can thereby be prevented, as a result of which the service life of all components through which flow is increased.
  • the medium does not have to undergo any further deflection in the later course and, after passing through the outlet manifold 22, can flow into the anode input 5 with almost no further deflections or with only slight further deflections and friction losses.
  • the valve jet pump arrangement 8 and / or the delivery unit 1 is preferably arranged parallel to the end plate 2 of the fuel cell 29. This applies in particular if the fuel cell system 31 can have compact dimensions due to structural restrictions on or in the vehicle. Therefore, the anode gas flow that exits the jet pump 4 must be deflected almost at right angles or at least in an acute angle in order to reach the anode input 5 of the fuel cell 29.
  • the delivery unit 1 has as components the valve jet pump arrangement 8 and / or the side channel compressor 10 and / or the water separator 24, these being positioned on the end plate 2 of the fuel cell 29 such that the flow lines between and / or run within half of the components of the delivery unit 1 parallel to the end plate 2, the end plate 2 being arranged between the fuel cell 29 and the delivery unit 1.

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Abstract

Förderaggregat (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe (4) und einem Dosierventil (6), wobei das Förderaggregat (1) als eine kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung (8) ausgeführt ist, wobei ein Ausgang des Förderaggregats (1) mit einem Anodeneingang (5) einer Brennstoffzelle (29) fluidisch verbunden ist, wobei die Strahlpumpe (4) einen Ansaugbereich (7), ein Mischrohr (18) und einen Diffusor (20) aufweist und vom gasförmigen Medium in einer Strömungsrichtung VII durchströmt wird und wobei der Diffusor (20) über einen Auslass- Krümmer (22) mit dem Anodeneingang (5) der Brennstoffzelle (29) fluidisch verbunden ist. Erfindungsgemäß sind dabei die Größe einer orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsfläche A des dem Auslass-Krümmer (22) zugewandten Endbereichs des Diffusors (20) und die Größe von den orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen B des Auslass-Krümmers (22) zumindest annähernd gleich.

Description

Beschreibung
Titel
Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System zur Förderung und/oder Steue rung eines gasförmigen Mediums
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen- System zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbe sondere Wasserstoff, das insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit ei nem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen ist.
Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasför mige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich, wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das Gas aus mindestens ei nem Tank, insbesondere einem Hochdrucktank, entnommen und über eine Zu- strömleitung eines Mitteldruckleitungssystem an das Förderaggregat geleitet. Dieses Förderaggregat führt das Gas über eine Verbindungsleitung eines Nieder druckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle.
Aus der DE 10 2014 221 506 Al ist ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen- System bekannt, zur Förderung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Was serstoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gasförmi gen Mediums angetriebenen Strahlpumpe und einem Dosierventil. Dabei kann das Förderaggregat als eine kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung ausge führt sein und weist die Bauteile erster Zulauf, Ansaugbereich, Mischrohr und ei nen Diffusor aufweist und wobei der Diffusor über einen Auslass- Krümmer mit einem Anodeneingang der Brennstoffzelle fluidisch verbunden ist. Optional kann sich dabei ein Verbindungsstück zwischen dem Auslass- Krümmer und dem Ano deneingang befinden. Dabei kann mittels des Förderaggregats ein Medium, ins besondere ein Treibmedium durch eine Düse abgelassen werden, welches dann mit einem Rezirkulationsmedium vermischt wird. Der Strom des Treibmediums kann dabei mittels des Dosierventils gesteuert werden. Das aus der DE 10 2014 221 506 Al bekannte Förderaggregat kann gewisse Nachteile aufweisen.
Die Größen der orthogonal zu einer Strömungsrichtung verlaufenden Quer schnittsflächen des Förderaggregats, insbesondere die Querschnittsflächen vom Endbereich des Diffusors und/oder des Auslass- Krümmers und/oder des optiona len Verbindungsstücks und/oder des Anodeneingangs, variieren, wodurch sich erhöhte Druckverluste und/oder Reibungsverluste für das zu fördernde gasför mige Medium ergeben, während es durch das Förderaggregat und/oder die Brennstoffzelle strömt. Bei einer Verringerung der Größe der Querschnittsflächen in Strömungsrichtung wird eine Drosselwirkung erzielt und es bildet sich in Strö mungsrichtung ein örtlicher Strömungswiderstand aus. Weiterhin kommt es bei einer Erhöhung der Größe der Querschnittsflächen in Strömungsrichtung zu nachteiligen Effekten wie Strömungsverlusten und/oder Druckverlusten. Des Weiteren wird das gasförmige Medium durch die sich ändernde Größe der Quer schnittsflächen mehrmals beschleunigt und abgebremst, was zu zusätzliche Strö mungsenergieverlusten und/oder Druckenergieverlusten führen kann. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Förderaggregats verringert. Zudem kann es bei dem im Stand der Technik gezeigten Förderaggregat bei einem schnellen Übergang von der kreisförmigen Form im Endbereich des Diffusors zu einer rechteckigen Form, insbesondere mit nicht gerundeten Ecken, im Auslass- Krümmer zu, für den Wirkungsgrad der Pumpe, nachteiligen Verwirbelungen und/oder Strö mungsabrissen kommen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Förderaggregat für ein Brennstoffzellen-System vor geschlagen, zur Förderung und/oder Rezirkulation eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, wobei der Wasserstoff im Folgenden als Fh bezeich net wird.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 ist die Größe einer orthogonal zu einer Strö mungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsfläche A des einem Auslass- Krüm mer zugewandten Endbereichs eines Diffusors und die Größe von orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen B des Auslass-Krüm mers zumindest annähernd gleich sind. Auf diese Weise kann der Druckverlust und/oder Reibungsverlust des gasförmigen Mediums in dem Förderaggregat, ins besondere im Bereich des Endbereichs des Diffusors und des Auslass- Krüm mers, reduziert werden, da aufgrund der gleichbleibenden Größe der Quer schnittsfläche, Geschwindigkeitsschwankungen und/oder Druckschwankungen im das Förderaggregat durchströmenden Medium nahezu verhindert werden.
Dies wird dadurch erreicht, dass eine Beschleunigung und/oder Abbremsung des gasförmigen Mediums beim Durchströmen des Endbereichs des Diffusors und des Auslass- Krümmers aufgrund von sich verkleinernden und/oder vergrößern den Querschnittsflächen verhindert wird. Dabei kann verhindert werden, dass dem gasförmigen Medium Energie entzogen wird, die ihm beim Durchströmen von verkleinernden und/oder vergrößernden Querschnittsflächen aufgrund von innerer und äußerer Reibung verloren gehen würde. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass Verluste von Impulsenergie, kinetischer Energie und Druck nahezu vermieden oder zumindest verringert werden. Weiterhin kann auf grund der gleichbleibenden Größe der Querschnittsfläche eine möglichst geringe Reibung zwischen dem zu fördernden Medium, insbesondere H2, und der Ober fläche der Strömungsgeometrie des Förderaggregats, insbesondere des Endbe reichs des Diffusors und des Auslass- Krümmers, erzielt werden. Des Weiteren können Druckverluste und/oder Reibungsverluste reduziert werden, die durch die Strömungsumlenkungen und/oder Änderung der Bewegungsrichtungen des gas förmigen Mediums durch die Umlenkung im Auslass- Krümmer auftreten können. Auf diese Weise lässt sich der Wirkungsgrad des Förderaggregats und/oder ei ner Ventil-Strahlpumpenanordnung und/oder des gesamten Brennstoffzellen- System verbessern. Zudem kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Förderaggregats der Vorteil erzielt werden, dass bei einer vorgegebenen Ge- samt-Baulänge, beispielsweise durch vorhandenen Bauraum im Gesamtfahr zeug, ein größerer Umlenkradius erzielt werden kann, wodurch sich die Strö mungsenergieverluste im Förderaggregat durch Reibung des gasförmigen Me dium mit der Oberfläche der Strömungsgeometrie, weiter reduzieren lassen. Dies bietet den Vorteil eines hohen Wirkungsgrads des Förderaggregats bei einer gleichzeitigen kompakten Bauform des Förderaggregats. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Förderaggregats möglich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Förderaggregats befindet sich ein Verbindungsstück zwischen dem Auslass- Krümmer und einem Anodeneingang einer Brennstoffzelle, wobei die Größe der orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks zumindest annä hernd gleich der Größe der Querschnittsfläche A und der Größe der Quer schnittsflächen B sind, wobei insbesondere das Verbindungsstück den Auslass- Krümmer mit dem Anodeneingang der Brennstoffzelle zumindest mittelbar flui- disch verbindet. Des Weiteren ist die Größe der orthogonal zur Strömungsrich tung VII verlaufenden Querschnittsflächen D des Anodeneingangs der Brenn stoffzelle zumindest annähernd gleich der Größe der Querschnittsflächen A, B und C sind, wobei eine Umlenkung und/oder Richtungsänderung des in Strö mungsrichtung VII strömenden gasförmigen Mediums ausschließlich im Bereich des Auslass- Krümmers erfolgt. Auf diese Weise kann eine Beschleunigung und/oder Abbremsung des gasförmigen Mediums beim Durchströmen des Ver bindungsstücks und des Anodeneingangs der Brennstoffzelle aufgrund von sich verkleinernden und/oder vergrößernden Querschnittsflächen verhindert werden. Dabei kann verhindert werden, dass dem gasförmigen Medium Energie entzogen wird, die ihm beim Durchströmen von verkleinernden und/oder vergrößernden Querschnittsflächen aufgrund von innerer und äußerer Reibung verloren geht.
Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass Verluste von Impulsener gie, kinetischer Energie und Druck nahezu vermieden oder zumindest verringert werden. Zudem kann auf diese Weise aufgrund der gleichbleibenden Größe der Querschnittsfläche des Verbindungsstücks und des Anodeneingangs eine mög lichst geringe Reibung zwischen dem zu fördernden Medium, insbesondere H2, und der Oberfläche der Strömungsgeometrie des Förderaggregats erzielt wer den. Weiterhin können Druckverluste und/oder Reibungsverluste reduziert wer den, die durch die Strömungsumlenkungen und/oder Änderung der Bewegungs richtungen des gasförmigen Mediums durch die Umlenkung im Auslass- Krümmer auftreten können. Auf diese Weise lässt sich der Wirkungsgrad des Förderaggre gats und/oder der Ventil-Strahlpumpenanordnung und/oder des gesamten Brenn- stoffzellen-System verbessern. Des Weiteren kann auf diese Weise der Vorteil erzielt werden, dass die Strö mungsverbindung zwischen einer Strahlpumpe und dem Anodeneingang mög lichst kurz und/oder zumindest nahezu ohne Strömungsumlenkung realisiert wer den kann. Somit lässt sich aufgrund der reduzierten Reibungsverluste der Wir kungsgrad des Förderaggregats und somit des gesamten Brennstoffzellen-Sys- tems erhöhen. Weiterhin lässt sich bei einer Integration des Verbindungsstücks in einen Grundkörper der Strahlpumpe zum einen eine verbesserte Kaltstartfä higkeit des Förderaggregats erreichen, da das Verbindungsstück, insbesondere aufgrund der höheren Maße, somit langsamer abkühlt und daher eine Bildung von Eisbrücken im Strömungsquerschnitt erschwert wird, insbesondere bei kur zen Standzeiten. Zum anderen können die Übergänge im Strömungsbereich des Förderaggregats zwischen den Teilstücken der Strahlpumpe strömungsoptimiert ausgeführt werden. Dadurch kann der Strömungswiderstand des Förderaggre gats insbesondere im Bereich der Teilstücke Diffusor, Auslass- Krümmer und Ver bindungsstück verringert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Strömungsverluste und/oder Druckverluste des zu fördernden Medium im inneren Strömungsquerschnitt des Förderaggregats reduziert werden und es kommt zu nahezu keinen Reibungs- und/oder Strömungs-Verlusten. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Förderaggregats und somit der Wirkungsgrad des gesamten Brennstoffzellen-Systems erhöht werden. Zudem kann durch die erfin dungsgemäße Ausgestaltung des Förderaggregats der Vorteil erzielt werden, dass sich das Förderaggregat und/oder die kombinierte Ventil-Stahlpumpen- anordnung in einer platzsparenden und kompakten Bauweise mit einer Endplatte der Brennstoffzelle verbinden lassen, wodurch der Platzbedarf und der Bauraum des Brennstoffzellen-Systems im Gesamt- Fahrzeug reduziert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Förderaggregats weisen die Quer schnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors und/oder die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungs stücks und/oder die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs der Brennstoff zelle jeweils eine kreisförmige Form auf. Auf diese Weise wird ein strömungsopti mierter Übergang vom Strömungsbereich des Endbereichs des Diffusors zum Strömungsbereich des Auslass- Krümmers und/oder vom Strömungsbereich des Auslass- Krümmers zum Strömungsbereich des Verbindungsstücks und/oder zum Strömungsbereich des Anodeneingangs der Brennstoffzelle realisiert. Da in einer beispielshaften Ausführungsform die Größe der Querschnittsflächen A, B und/o der C und/oder D zumindest annähernd gleich sind, ist somit auch der Durch messer der Strömungsbereiche der jeweiligen Bereiche gleich. Daher gibt es na hezu keine Strömungswiderstände zwischen den Strömungsbereichen Diffusor, Auslass- Krümmer und/oder Verbindungsstück und/oder Anodeneingang der Brennstoffzelle aufgrund von Formübergänge, wie beispielsweise ein Formüber gang von einer kreisförmigen Form der Querschnittsfläche zu einer rechteckigen Form mit gerundeten Ecken. Auf diese Weise werden Spalte oder Kanten im Strömungsbereich des Förderaggregats, die für Verwirbelungen oder Strömungs abrisse des zu fördernden Mediums sorgen können, im Bereich dieser Über gänge nahezu vermieden. Somit kann der Wirkungsgrad des Förderaggregats gesteigert werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Förderaggregats wei sen die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors und/oder die Quer schnittsflächen D des Anodeneingangs der Brennstoffzelle jeweils eine kreisför mige Form auf, wobei die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers und/o der die Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks jeweils eine ovale Form aufweisen, wobei die oval ausgeführten Querschnittsflächen B, C als eine Ellipse ausgeformt ist. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass eine verbes serte Umlenkung des gasförmigen Mediums beim Durchströmen, insbesondere des Auslass- Krümmer, erreicht wird, bei der die Reibungs- und/oder Strömungs- Verlusten, insbesondere im Vergleich zu einer kreisförmigen Form der Quer schnittsflächen B und C, reduziert werden. Die ovale Form des Auslass-Krüm mers ist derart ausgeführt, dass sich der Vorteil ergibt, dass der Krümmungsbe reich aufgrund des geringeren Abstands der Oberflächen des Strömungsbe reichs, insbesondere der parallel zum Krümmungsradius verlaufenden Abstand, kompakter auszuführen lässt und somit eine kompaktere Bauform des Förderag gregats erzielt werden kann. Somit kann das Förderaggregat auch in Fahrzeuge verbaut werden, die nur einen geringen zur Verfügung stehenden Bauraum auf weisen. Die Strömungsübergänge von der kreisförmigen Form zur ovalen Form und umgekehrt, werden dabei möglichst strömungsoptimiert ausgeführt, so dass sich keine Kanten oder Spalte orthogonal zur Strömungsrichtung VII des gasför migen Mediums ausbilden, die Verwirbelungen und/oder ein Abbremsen bewir ken könnten. Weiterhin ist der Übergang von einer kreisförmigen Form der Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors zur ovalen Form der Querschnittsfläche B des Auslass- Krümmers strömungstechnisch vorteilhaft, da bei einem Übergang von einer kreisförmigen zu einer rechteckigen Form mit nicht gerundeten Ecken, wie dies insbesondere im Stand der Technik der Fall ist, ein nachteiliger Effekt ent steht, bei dem es vermehrt zu Verwirbelungen und/oder Strömungsabrissen des zu fördernden Mediums im Bereich der Übergänge kommt, was den Wirkungs grad des Förderaggregats verringert. Dieser nachteilige Effekt wird jedoch durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Übergangs der Querschnittsflächen vom Endbereich des Diffusors zum Auslass- Krümmer zumindest nahezu voll ständig vermieden. Daher kann der Vorteil erzielt werden, den Wirkungsgrad und die Förderrate des Förderaggregats zu verbessern.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Förderaggregats weist die Quer schnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors und/oder die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungs stücks jeweils eine kreisförmige Form auf, wobei die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs der Brennstoffzelle jeweils eine rechteckige Form mit gerunde ten Ecken aufweisen. Zudem weist die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors eine kreisförmige Form auf, wobei die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks jeweils eine ovale Form aufweisen und wobei die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs der Brennstoffzelle jeweils eine rechteckige Form mit gerunde ten Ecken aufweisen. Weiterhin ändern sich die jeweiligen Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers und/oder die jeweiligen Querschnittsflächen C des Ver bindungsstücks in Strömungsrichtung VII von einer kreisförmigen Form zu einer ovalen Form und/oder von einer ovalen Form zu einer kreisförmigen Form. Auf diese Weise kann eine verbesserte Strömungsführung des gasförmigen Medi ums im Förderaggregat erzielt werden, wobei das gasförmige Medium aufgrund der Übergange der Form vom Endbereich des Diffusors zum Auslass- Krümmer und/oder vom Auslass- Krümmer zum Verbindungsstück und/oder zum Anoden eingang der Brennstoffzelle eine derartige Strömungsführung erfährt, so dass es mit verringerten Strömungsverlusten und/oder Druckverlusten durch den Bereich strömen kann, in dem es eine Umlenkung oder Richtungsänderung erfährt, ins besondere durch dem Auslass- Krümmer. Erfindungsgemäß sind dabei die Form- Übergänge in Strömungsrichtung VII derart ausgeführt, dass keine Kanten und/o der Spalte auftreten, die einen Strömungsabriss und/oder Verwirbelungen beim durchströmenden gasförmigen Medium verursachen könnten. Daher sind gemäß der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Förderaggregats die Querschnittsflä chen, die eine rechteckige Form aufweisen jeweils mit gerundeten Ecken ausge führt, wobei der Radius der gerundeten Ecken einen möglichst strömungsopti mierten Übergang zu einem Strömungsquerschnitt mit einer kreisförmigen Form oder einer ovalen Form zulässt. Dabei kann der Radius der gerundeten Ecken des jeweiligen Bereichs in Strömungsrichtung VII derart variieren, um zum einen einen strömungsoptimierten Übergang zu realisieren. Zum anderen kann der Ra dius der gerundeten Ecken jedoch auch derart variieren, dass eine strömungsop timierte Umlenkung oder Richtungsänderung des gasförmigen Mediums im För deraggregat erzielt werden kann. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Förderaggregats der Vorteil erzielt werden, dass bei einer vor gegebenen Gesamt-Baulänge, beispielsweise durch vorhandenen Bauraum im Gesamtfahrzeug, ein größerer Umlenkradius erzielt werden kann, wodurch sich die Strömungsenergieverluste im Förderaggregat durch Reibung des gasförmi gen Mediums verringern.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Förderaggregats sind die Teilstücke Auslass- Krümmer und/oder Verbindungsstück als separate Teil stücke hergestellt, wobei diese nachträglich miteinander und/oder mit dem Ano deneingang der Brennstoffzelle und/oder mit dem Diffusor der Ventil-Strahlpum penanordnung verbunden werden, wobei die Verbindung insbesondere kraft schlüssig und/oder formschlüssig erfolgt. Darüber hinaus sind die Teilstücke Aus lass-Krümmer und/oder Verbindungsstück mittels eines Umformprozesses, ins besondere mittels eines Zugdruckumformprozesses und/oder mittels eines Tief ziehprozesses, hergestellt. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass die Übergänge im Strömungsquerschnitt des Förderaggregats zwischen den Teil stücken des Förderaggregats, insbesondere im Übergang von einem zum nächs ten Teilstück, möglichst fließend und strömungsoptimiert ausgeführt werden kön nen, wobei insbesondere Spalte oder Kanten im Bereich dieser Übergänge na hezu vermieden werden können. Durch derartige Spalte oder Kanten im Strö mungsquerschnitt kann es zu Verwirbelungen oder einem Abbremsen der Strö mung des zu fördernden Mediums kommen. Somit lässt sich durch die erfin- dungsgemäße Ausgestaltung des Förderaggregats der innere Strömungswider stand im Strömungsquerschnitt verringern, wodurch sich der Wirkungsgrad des Förderaggregats erhöht. Weiterhin kann durch eine derartige Verbindungsme thode des stoffschlüssigen Verbindens in Kombination mit einem Herstellverfah rens der Teilstücke mittels Umformens, insbesondere Zugdruckumformens, un terschiedliche Größen des Förderaggregats durch Variieren der Größen der Teil stücke und einer entsprechenden Kombination der Teilstücke, beispielsweise mittels eines modularen Baukastenaufbaus der einzelnen Teilstücke, umgesetzt werden, während die Herstellkosten, die Fertigungskosten und die Montagekos ten gering gehalten werden können. Zudem kann auf diese Weise eine erhöhte Diffusionsdichtheit bewirkt werden, da durch das stoffschlüssige Verbindungs und Füge-Verfahren der Teilstücke eine nachhaltige und nahezu nicht trennbare Verbindung der Teilstücke erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Förderaggregats weist die kombi nierte Ventil-Strahlpumpenanordnung ein Heizelement auf, wobei die Ventil- Strahlpumpenanordnung und/oder der Auslass- Krümmer und/oder das Verbin dungsstück aus einem Material oder einer Legierung mit einer geringen spezifi schen Wärmekapazität hergestellt sind. Da beim Betrieb des Brennstoffzellen- Systems Wasser im Bereich der Brennstoffzelle von einem Kathodenbereich in einen Anodenbereich durch eine Membran diffundieren kann, kann dieses Was ser im Strömungsbereich der Anodenseite mitströmen und sich an bestimmten Stellen anlagern. Bei einem abgeschaltetem Fahrzeug und somit einem abge schalteten Brennstoffzellen-System kann dieses Wasser bei niedrigen Tempera turen, insbesondere unter 0°C, und bei langen Standzeiten des Fahrzeugs gefrie ren und sogenannte Eisbrücken ausbilden. Diese Eisbrücken können die Bau teile des Brennstoffzellen-Systems und/oder des Förderaggregats und/oder der Strahlpumpe schädigen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann daher der Vorteil erzielt werden, dass ein schnelleres Aufwärmen der Teilstücke Aus lass-Krümmer und Verbindungsstück und somit des gesamten Förderaggregats herbeigeführt werden. Auf diese Weise kann im Rahmen einer Kaltstartprozedur, bevor das Förderaggregat und/oder das gesamte Brennstoffzellen-System bei niedrigen Temperaturen in Betrieb genommen wird, das Heizelement mit Ener gie, insbesondere elektrischer Energie, versorgt werden, wobei das Heizelement diese Energie in Wärme und/oder Heizenergie umwandelt. Dieser Prozess wird in vorteilhafter Weise durch die geringe spezifische Wärmekapazität der weiteren Bauteile des Förderaggregats unterstützt, mittels derer die Wärmeenergie schnell in das gesamte Förderaggregat Vordringen kann und vorhandene Eisbrücken be seitigen kann. Durch das schnellere Aufwärmen der Teilstücke und des Förder- aggregats können vorhandene Eisbrücken schneller beseitigt werden, insbeson dere durch Abschmelzen durch Wärmeeintrag. Zudem kann die Heizenergie bei einem Kaltstartvorgang in kurzer Zeit nach dem Einschalten des Heizelements zu einer Düse Vordringen und es können vorhandene Eisbrücken im Bereich der Düse und der Aktorik eines Dosierventils erwärmt und somit beseitigt werden. Dadurch kann die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund einer Beschädigung der Bauteile des Förderaggregats reduziert werden. Auf diese Weise lässt sich die Kaltstartfähigkeit des Förderaggregats und somit des gesamten Brennstoffzellen- Systems verbessern, da die Eisbrücken schneller aufgetaut und beseitigt werden können. Es muss zudem weniger Energie, insbesondere elektrische Energie und/oder Wärmeenergie durch das verwendete Heizelement, in das Förderag gregat eingebracht werden. Dadurch lassen sich die Betriebskosten des Förder- aggregats und des gesamten Brennstoffzellen-Systems, insbesondere bei häufi gen Kaltstartvorgängen aufgrund niedriger Umgebungstemperaturen und/oder langen Standzeiten des Fahrzeugs, reduzieren. Des Weiteren kann durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Materials auch eine hohe Beständigkeit gegen das durch das Förderaggregat zu fördernde Medium und/oder weitere Bestand teile aus der Umgebung des Förderaggregats, wie beispielsweise Chemikalien, erzielt werden. Dies wiederum erhöht die Lebensdauer des Förderaggregats und die Ausfallwahrscheinlichkeit aufgrund von Materialschädigungen des Gehäuses kann reduziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Förderaggregat als Kompo nenten die Ventil-Strahlpumpenanordnung und/oder einen Seitenkanalverdichter und/oder einen Wasserabscheider auf, wobei diese derart auf der Endplatte der Brennstoffzelle positioniert sind, dass die Strömungsleitungen zwischen und/oder innerhalb der Komponenten des Förderaggregats ausschließlich parallel zur End platte verlaufen, wobei die Endplatte zwischen der Brennstoffzelle und dem För deraggregat angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine direkte und möglichst kurze Strömungsleitung zwischen den Komponenten der Fördereinrichtung her gestellt werden. Des Weiteren kann die Anzahl der Strömungsumlenkungen und/oder Änderung der Bewegungsrichtungen des gasförmigen Mediums im För deraggregat auf eine möglichst geringe Anzahl reduziert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Strömungsverluste und/oder Druckverluste innerhalb des För deraggregats aufgrund der Länge der Strömungsleitungen und/oder der Anzahl der Strömungsumlenkungen reduziert werden können. Es ist zudem weiterhin vorteilhaft, dass die Strömungsleitungen zwischen und/oder innerhalb der Kom ponenten des Förderaggregats parallel zum plattenförmigen Trägerelement ver laufen. Somit wird eine Strömungsumlenkung des gasförmigen Mediums weiter hin reduziert, wodurch sich die Strömungsverluste weiter reduzieren lassen. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Förderaggregats verbessert werden und der Energieaufwand zum Betreiben der Fördereinrichtung kann reduziert werden. Zudem kann auf diese Weise der Vorteil erzielt werden, dass eine einfache Posi tionierung der Bauteile zueinander realisiert werden kann, indem die Komponen ten jeweils mit dem plattenförmigen Trägerelement verbunden werden müssen. Dadurch lässt sich die benötigte Anzahl an Bauteilen für die Montage reduzieren, was wiederum zu einer Kostenersparnis der Fördereinrichtung führt. Weiterhin wird die Wahrscheinlichkeit eines Montagefehlers aufgrund von fehlerhaft zuei nander ausgerichteten Komponenten der Fördereinrichtung reduziert wird, was wiederum die Ausfallwahrscheinlichkeit des Förderaggregats im Betrieb redu ziert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrie ben.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Förderaggregats mit einer kombinierten Ventil-Strahlpumpenanordnung
Figur 2 eine schematische Schnittansicht der orthogonal zu einer Strömungs richtung VII verlaufenden Querschnittsflächen A, B, C, D jeweils ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Figur 3 eine schematische Schnittansicht der orthogonal zu einer Strömungs richtung VII verlaufenden Querschnittsflächen B, C jeweils gemäß ei nem zweiten Ausführungsbeispiel.
Figur 4 eine schematische Schnittansicht der orthogonal zu einer Strömungs richtung VII verlaufenden Querschnittsflächen D gemäß einem zwei ten Ausführungsbeispiel.
Figur 5 eine teilweise schematische Schnittansicht eines Brennstoffzellen-
Systems mit der Ventil-Strahlpumpeneinheit und einer Brennstoffzelle
Ausführungsformen der Erfindung
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines För deraggregats 1, wobei das Förderaggregat 1 eine kombinierte Ventil-Strahlpum penanordnung 8 aufweist. Die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 weist dabei ein Dosierventil 6 und eine Strahlpumpe 4 auf, wobei das Dosierven til 6 beispielsweise mittels einer Verschraubung mit der Strahlpumpe 4 verbun den ist, insbesondere mit einem Grundkörper 13 der Strahlpumpe 4.
Die Strahlpumpe 4 weist dabei in ihrem Grundkörper 13 einen ersten Zulauf 28, einen zweiten Zulauf 36a, einen Ansaugbereich 7, ein Mischrohr 18, einen Dif fusor 20 und einen Auslass- Krümmer 22 und/oder ein Verbindungsstück 26 auf. Das Dosierventil 6 weist einen zweiten Zulauf 36b und eine Düse 12 auf. Dabei ist das Dosierventil 6 insbesondere in Richtung einer Längsachse 50 in die Strahlpumpe 4, insbesondere in eine Öffnung in dem Grundkörper 13 der Strahl pumpe 4 eingeschoben.
Weiterhin ist ein Brennstoffzellen-System 31 in Fig. 1 dargestellt, wobei das Brennstoffzellen-System 31 die Bauteile Brennstoffzelle 29, Wasserabscheider 24, Seitenkanalverdichter 10 und Förderaggregat mit Ventil-Strahlpumpenanord nung 8 aufweist.
Die Brennstoffzelle 29 ist mittels eines Anodenausgangs 9 und/oder eines Ano deneingangs 5 zumindest mittelbar fluidisch mit dem Wasserabscheider 24 und/oder dem Seitenkanalverdichter 10 und /oder der Ventil-Strahlpumpenanord nung 8 verbunden. Zudem sind die Bauteile Wasserabscheider 24 und/oder dem Seitenkanalverdichter 10 und /oder der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 zumin dest mittelbar fluidisch miteinander verbunden. Die Bauteile Wasserabscheider 24 und Seitenkanalverdichter 10 sind optionale Bauteile, die nicht zwangsläufig im Förderaggregat 1 und/oder im Brennstoffzellen-System 31 vorhanden sein müssen. Weiterhin weist die Brennstoffzelle 29 eine Endplatte 2 auf, wobei der Anodenausgang 9 und der Anodeneingang 5 durch die Endplatte 2 verlaufen. Dabei befindet sich die Endplatte 2 auf der der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 zugewandten Seite der Brennstoffzelle 29.
In Fig. 1 ist zudem dargestellt, dass die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanord nung 8 von einem zu fördernden Medium in einer Strömungsrichtung VII durch strömt wird. Der Großteil der durchströmten Bereiche der Ventil-Strahlpumpenan ordnung 8 sind dabei zumindest annährend rohrförmig ausgebildet und dienen zum Fördern und/oder Leiten des gasförmigen Mediums, bei dem es sich insbe sondere um H2 handelt, in dem Förderaggregat 1. Dabei durchströmt das gasför mige Medium einen zentralen Strömungsbereich im Inneren des Grundkörpers 13 parallel zur Längsachse 50 in der Strömungsrichtung VII, wobei der zentrale Strömungsbereich im Bereich der Mündung der Düse 12 im Ansaugbereich 7 be ginnt und sich durch das Mischrohr 18, den Diffusor 20 bis in den Auslass-Krüm mer 22 erstreckt. Dabei wird der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 zum einen ein Rezirkulat durch den ersten Zulauf 28 zugeführt, wobei es sich bei dem Rezirku- lat insbesondere um das unverbrauchte H2 aus dem Anodenbereich der Brenn stoffzelle 29, insbesondere einem Stack, handelt, wobei das Rezirkulat auch Wasser und Stickstoff aufweisen kann. Das Rezirkulat strömt dabei auf einem ersten Strömungspfad in die Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 ein. Zum anderen strömt durch den zweiten Zulauf 36 auf einem zweiten Strömungspfad von au ßerhalb der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 ein gasförmiges Treibmedium, ins besondere H2, in eine Aussparung der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 und/oder in den Grundkörper 13 und/oder das Dosierventil 6 ein, wobei das Treibmedium von einem Tank 34 kommt und unter hohen Druck steht, insbesondere von mehr als 10 bar. Dabei verläuft der zweite Zulauf 36a, b durch die Bauteile Grundkörper 13 und/o der Dosierventil 6. Vom Dosierventil 6 wird das Treibmedium mittels einer Aktorik und eines vollständig schließbaren Ventilelements, insbesondere stoßweise, durch die Düse 12 in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 abgelas sen. Das durch die Düse 12 strömende und als Treibmedium dienende H2 weist eine Druckdifferenz zum Rezirkulationsmedium auf, wobei das Rezirkulationsme- dium aus dem ersten Zulauf 28 in das Förderaggregat 1 einströmt, wobei das Treibmedium insbesondere einen höheren Druck von mindestens 10 bar auf weist. Damit sich ein sogenannter Strahlpumpeneffekt einstellt wird das Rezirku lationsmedium mit einem geringen Druck und einem geringen Massen-Strom in den zentralen Strömungsbereich des Förderaggregats 1 gefördert, beispiels weise durch den Einsatz eines, dem Förderaggregat 1 vorgeschalteten, Seiten kanalverdichters 10. Dabei strömt das Treibmedium mit der beschriebenen Druckdifferenz und einer hohen Geschwindigkeit, die insbesondere Nahe der Schallgeschwindigkeit liegen kann, durch die Düse 12 in den zentralen Strö mungsbereich 21 des Ansaugbereichs 7 und/oder des Mischrohrs 18 ein.
Die Düse 12 weist dabei eine innere Ausnehmung in Form eines Strömungsquer schnitts auf, durch die das gasförmige Medium strömen kann, insbesondere vom Dosierventil 6 kommend und in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 einströmend. Dabei trifft das Treibmedium auf das Rezirkulationsmedium, das sich bereits im zentralen Strömungsbereich des Ansaugbereichs 7 und/oder des Mischrohrs 18 befindet. Aufgrund der hohen Geschwindigkeits- und/oder Druck- Differenz zwischen dem Treibmedium und dem Rezirkulationsmedium wird eine innere Reibung und Turbulenzen zwischen den Medien erzeugt. Dabei entsteht eine Scherspannung in der Grenzschicht zwischen dem schnellen Treibmedium und dem wesentlich langsameren Rezirkulationsmedium. Diese Spannung be wirkt eine Impulsübertragung, wobei das Rezirkulationsmedium beschleunigt und mitgerissen wird. Die Mischung geschieht nach dem Prinzip der Impulserhaltung. Dabei wird das Rezirkulationsmedium in der Strömungsrichtung VII beschleunigt und es entsteht für das Rezirkulationsmedium ein Druckabfall, wodurch eine Saugwirkung einsetzt und somit weiteres Rezirkulationsmedium aus dem Bereich des ersten Zulaufs 28 nachgefördert wird. Dieser Effekt kann als Strahlpumpen effekt bezeichnet werden. Durch das Ansteuern der Zu-Dosierung des Treibmediums mittels des Dosier ventils 6 kann eine Förderrate des Rezirkulationsmediums reguliert werden und auf den jeweiligen Bedarf des gesamten Brennstoffzellen-Systems 31 je nach Betriebszustand und Betriebsanforderungen angepasst werden. In einem bei spielhaften Betriebszustand des Förderaggregats 1 bei dem sich das Dosierventil 6 in geschlossenem Zustand befindet, kann verhindert werden, dass das Treib medium aus dem zweiten Zulauf 36 in den zentralen Strömungsbereich der Strahlpumpe 4 nachströmt, so dass das Treibmedium nicht weiter in Strömungs richtung VII zum Rezirkulationsmedium in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 einströmen kann und somit der Strahlpumpeneffekt aussetzt.
Nach dem Passieren des Mischrohrs 18 strömt das vermischte und zu fördernde Medium, das insbesondere aus dem Rezirkulationsmedium und dem Treibme dium besteht, in der Strömungsrichtung VII in den Diffusor 20, wobei es im Dif fusor 20 zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit kommen kann.
Von dort strömt das Medium in Strömungsrichtung VII aus dem Diffusor 20 in den Auslass- Krümmer 22, bei dem es eine entsprechende Umlenkung erfährt, und von dort weiter über das Verbindungsstück 26 in den Anodeneingang 5 der Brennstoffzelle 29. Dabei ändert sich die Strömungsrichtung VII durch die Umlen kung im Auslass- Krümmer 22 in einem Bereich der nahezu rechtwinklig ist, wo bei das gasförmige Medium im Bereich des Mischrohrs 18 und des Diffusors 20 nahezu in Richtung der Längsachse 50 strömt und wobei das gasförmige Me dium nach dem Passieren des Auslass- Krümmers 22 im Bereich des Verbin dungsstücks 26 und zumindest eines Teilbereichs des Anodeneingangs 5 in Richtung einer Querachse 52 strömt.
Weiterhin weist die Strahlpumpe 4 aus der Fig. 1 technische Merkmale auf, die den Strahlpumpeneffekt und die Fördereffizienz zusätzlich verbessern und/oder das Kaltstartvorgang und/oder Fertigungs- und Montage- Kosten weiter verbes sern. Dabei verläuft das Teilstück Diffusor 20 im Bereich seines inneren Strö mungsquerschnitts konisch, insbesondere sich in der Strömungsrichtung VII ver größernd. Die Düse 12 und das Mischrohr 18 und/oder der Diffusor 20 können dabei koaxial zueinander verlaufen. Durch diese Ausformung des Teilstücks Dif fusor 20 kann der vorteilhafte Effekt erzeugt werden, dass die kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt wird, wodurch das mögliche Fördervolumen des Förderaggregats 1 weiter erhöht werden kann, wodurch mehr des zu fördernden Mediums, insbesondere H2, der Brennstoffzelle 29 zugeführt werden kann, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Brennstoffzellen-Systems 31 erhöht werden kann.
Fig. 1 zeigt, dass sich im innenliegenden Strömungsbereich der Strahlpumpe 4 Strömungsquerschnitte ausbilden, die insbesondere orthogonal zur Strömungs richtung VII verlaufen. Dabei bildet der Endbereich des konisch sich vergrößern den Diffusors 20 eine Querschnittsfläche A aus, der Auslass- Krümmer 22 bildet mindestens zwei Querschnittsflächen B aus, wobei diese Querschnittsflächen B aufgrund der Krümmung und/oder der Biegung des Auslass- Krümmers 22 nicht parallel zueinander verlaufen. Das optionale Verbindungsstück 26 bildet mindes tens zwei Querschnittsflächen C aus und der Anodeneingang 5 der Brennstoff zelle 29 bildet mindestens zwei Querschnittsflächen D aus. Das Förderaggregat 1, insbesondere die Strahlpumpe 4, ist dabei derart ausgebildet, dass die Größe der orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsfläche A des dem Auslass- Krümmer 22 zugewandten Endbereichs des Diffusors 20 und die Größe von den orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnitts flächen B des Auslass- Krümmers 22 zumindest annähernd gleich sind. Zudem befindet sich das Verbindungsstück 26 zwischen dem Auslass- Krümmer 22 und dem Anodeneingang 5 der Brennstoffzelle 29, wobei die Größe der orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen C des Verbindungs stücks 26 zumindest annähernd gleich der Größe der Querschnittsfläche A und der Größe der Querschnittsflächen B sind. Das Verbindungsstück 26 verbindet dabei zumindest mittelbar fluidisch den Auslass- Krümmer 22 mit dem Anoden eingang 5 der Brennstoffzelle 29. Des Weiteren kann die Größe der orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen D des Anodenein gangs 5 der Brennstoffzelle 29 zumindest annähernd gleich der Größe der Quer schnittsflächen A, B und C sein. Gemäß der erfindungsgemäßen Ausprägung erfolgt eine Umlenkung und/oder Richtungsänderung des in Strömungsrichtung VII strömenden gasförmigen Mediums in der Strahlpumpe 4 ausschließlich im Bereich des Auslass- Krümmers 22.
Erfindungsgemäß kann das Dosierventil 6 als ein Proportionalventil 6 ausgeführt sein, um eine verbesserte Dosierfunktion und ein exakteres Dosieren des Treib mediums in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 18 zu ermöglichen.
Zur weiteren Verbesserung der Strömungsgeometrie und des Wirkungsgrads des Förderaggregats 1 sind die Düse 12 und das Mischrohr 18 rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei die Düse 12 koaxial zum Mischrohr 18 der Strahlpumpe 4 ver läuft.
In Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht der orthogonal zu einer
Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen A, B, C, D gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei ist gezeigt, dass die Querschnittsflä chen der jeweiligen Bauteile der Strahlpumpe, wie beispielsweise Diffusor 20, Auslass- Krümmers 22, Verbindungsstücks 26, Anodeneingangs 5 der Brenn stoffzelle 29 kreisförmig sind, wobei die jeweilige Querschnittsfläche A, B, C, D dabei kreisförmig mit einem nahezu konstanten Radius verläuft. In einer beispiel haften ersten Ausführungsform des Strömungsbereichs der Strahlpumpe 4 wei sen die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors 20 und/oder die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers 22 und/oder die Querschnittsflä chen C des Verbindungsstücks 26 und/oder die Querschnittsflächen D des Ano deneingangs 5 der Brennstoffzelle 29 jeweils eine kreisförmige Form auf, wobei die jeweilige Querschnittsfläche A, B, C, D dabei kreisförmig mit einem nahezu konstanten Radius verläuft.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Förderaggregat 1 und/oder die Strahlpumpe 4 diese kreisförmige Form der Querschnittsflächen A, B, C, D in weiteren Bereichen aufweisen, insbesondere in den Strömungsbereichen, jedoch auch in allen anderen Strömungsbereichen des Brennstoffzellen-Systems 31.
In Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht der orthogonal zu einer Strö mungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen B, C gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei ist die jeweilige Querschnittsfläche oval ausgeführt
In einer beispielhaften zweiten Ausführungsform des Strömungsbereichs der Strahlpumpe 4 weisen die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors 20 und/oder die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs 5 der Brennstoff zelle 29 jeweils eine kreisförmige Form aufweisen (wie in Fig. 2 gezeigt) und die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers 22 und/oder die Querschnittsflä chen C des Verbindungsstücks 26 jeweils eine ovale Form auf (wie in Fig. 3 ge zeigt). Zudem können die oval ausgeführten Querschnittsflächen B, C als eine Ellipse ausgeformt sein, wobei insbesondere eine kleine Halbachse der Ellipse in Richtung der Längsachse 50 und/oder der Querachse 52 verläuft.
Des Weiteren kann diese in Fig. 3 gezeigte ovale Form der Querschnittsflächen A, B, C, D je nach Ausführungsform des Förderaggregats 1 und/oder der Strahl pumpe 4 in einer beliebigen Kombination der Bereiche Diffusor 20, Auslass- Krümmer 22, Verbindungsstück 26 und Anodeneingang 5 im erfindungsgemäßen Förderaggregat 1 Verwendung finden, jedoch auch in allen anderen Strömungs bereichen des Brennstoffzellen-Systems 31.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Förderaggregats 1 und/o der der Strahlpumpe 4 können sich die jeweiligen Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers 22 und/oder die jeweiligen Querschnittsflächen C des Verbin dungsstücks 26 in Strömungsrichtung VII von einer kreisförmigen Form zu einer ovalen Form ändern und/oder von einer ovalen Form zu einer kreisförmigen Form ändern.
In Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht der orthogonal zu der
Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen D gemäß einem zwei ten Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei weist die Querschnittsfläche D eine rechteckige Form mit gerundeten Kanten auf.
In einer beispielhaften dritten Ausführungsform des Strömungsbereichs der Strahlpumpe 4 weisen die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors 20 und/oder die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers 22 und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks 26 jeweils eine kreisförmige Form auf (wie in Fig. 2 gezeigt) und die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs 5 der Brennstoffzelle 29 weisen jeweils eine rechteckige Form mit gerundeten Ecken auf (wie in Fig. 4 gezeigt).
In einer beispielhaften vierten Ausführungsform des Strömungsbereichs der Strahlpumpe 4 weisen die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors 20 eine kreisförmige Form auf und die Querschnittsflächen B des Auslass- Krüm mers 22 und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungsstück 26 jeweils eine ovale Form auf und die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs 5 der Brennstoffzelle 29 jeweils eine rechteckige Form mit gerundeten Ecken auf. Des Weiteren kann diese in Fig. 4 gezeigte rechteckige Form mit gerundeten Ecken der Querschnittsflächen D je nach Ausführungsform des Förderaggregats 1 und/oder der Strahlpumpe 4 in einer beliebigen Kombination der Bereiche Dif fusor 20, Auslass-Krümmer 22, Verbindungsstück 26 und Anodeneingang 5 im erfindungsgemäßen Förderaggregat 1 Verwendung finden, jedoch auch in allen anderen Strömungsbereichen des Brennstoffzellen-Systems 31.
Die Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt eine teilweise schematische Schnittansicht des Brennstoffzellen-Systems 31 mit der Ventil-Strahlpumpeneinheit 2, der Brennstoffzelle 29 und den optionalen Bauteilen Wasserabscheider 24 und Sei tenkanalverdichter 10. Dabei ist gezeigt, dass die kombinierte Ventil-Strahlpum penanordnung 8 an der Brennstoffzelle 29 verbaut und/oder angebracht ist, wo bei die Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 insbesondere auf der Endplatte 2 der Brennstoffzelle 29 montiert ist.
In Fig. 5 ist dargestellt, dass die Bauteile Auslass- Krümmer 22 und Verbindungs tück 26 nicht als Teil des Grundkörpers 13 der Strahlpumpe 4 ausgebildet sind und/oder sich nicht im Grundkörper 13 befinden. Dabei sind die Bauteile Auslass- Krümmer 22 und/oder Verbindungsstück 26 als separate Teilstücke hergestellt, die nachträglich miteinander und/oder mit dem Anodeneingang 5 der Brennstoff zelle 29 und/oder mit dem Diffusor 20 der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 und/oder dem Grundkörper 13 verbunden, wobei die Verbindung insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig erfolgt. Dabei können die die Teilstücke Auslass- Krümmer 22 und/oder Verbindungsstück 26 mittels eines Umformpro zesses, insbesondere mittels eines Zugdruckumformprozesses und/oder mittels eines Tiefziehprozesses, hergestellt sein.
Wie in Fig. 5 gezeigt weist die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 ein optionales Heizelement 11 auf, wobei die Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 und/oder der Auslass- Krümmer 22 und/oder das Verbindungsstück 26 aus einem Material oder einer Legierung mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität hergestellt sind. Auf diese Weise kann die Kaltstartfähigkeit verbessert werden, insbesondere bei Temperaturen von unter 0° Celsius, da somit vorhandene Eis brücken im Strömungsbereich der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 abgebaut werden können. Das Heizelement 11 kann dabei in dem Grundkörper 13 der Strahlpumpe 4 integriert sein oder an diesem angeordnet sein.
Des Weiteren ist in Fig. 5 gezeigt, dass zum einen das unverbrauchte gasför mige Medium von dem Anodenausgang 9 der Brennstoffzelle 29, insbesondere einem Stack, in Strömungsrichtung VII durch die Endplatte 2, über einen optiona len Wasserabscheider 24 und einen optionalen Seitenkanalverdichter 10 in den ersten Zulauf 28 der Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 einströmt. Von dort strömt das gasförmige Medium in den Ansaugbereich 7 und teilweise in das Mischrohr 18 der Strahlpumpe 4. Der Wasserabscheider 24 hat hierbei die Aufgabe, Was ser, dass beim Betrieb der Brennstoffzelle 29 entsteht und zusammen mit dem gasförmigen Medium, insbesondere H2, durch den Anodenausgang 9 zurück in die Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 strömt, aus dem System abzuführen. Somit kann das Wasser, das gasförmig und/oder flüssig vorliegen kann, nicht in das Rezirkulationsgebläse 10 und/oder die Strahlpumpe 4 und/oder das Dosierventil 6 Vordringen, da es schon direkt durch den Wasserabscheider 24 vom gasförmi gen Medium separiert und aus dem Brennstoffzellen-System 31 Fördereinrich tung wird. Dadurch lässt sich eine Schädigung der Komponenten des Förderag gregats 1 und/oder des Brennstoffzellen-Systems 31, insbesondere der bewegli chen Teile der Komponenten, durch Korrosion verhindern, wodurch die Lebens dauer aller durchströmten Komponenten erhöht wird.
Des Weiteren kann ein frühes und schnelles Abscheiden des Wassers im Brenn stoffzellen-System 31 den Wirkungsgrad des Förderaggregats 1 erhöhen. Dies ist dadurch begründet, dass das Wasser nicht durch weitere Komponenten des Förderaggregats 1 mit dem gasförmigen Medium, insbesondere H2, mitgefördert werden muss, was eine Reduzierung des Wirkungsgrads bewirken würde, da für den Anteil Wasser in dem Förderaggregat 1 weniger vom gasförmigen Medium gefördert werden kann und da Wasser eine höhere Maße hat. Somit lässt sich durch die Verwendung und die jeweilige Anordnung des Wasserabscheiders 24 der Vorteil erzielen, dass der Wirkungsgrad des Förderaggregats 1 erhöht wer den kann. Mittels der Umlenkung des Mediums über den Auslass- Krümmer 22 muss das Medium keine weitere Umlenkung im späteren Verlauf erfahren, und kann nach dem Passieren des Auslass- Krümmers 22 nahezu ohne weitere oder mit nur geringen weiteren Umlenkungen und Reibungsverlusten in den Anoden eingang 5 einströmen. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Ventil-Strahlpumpenanordnung 8 und/oder das Förderaggregat 1 vorzugsweise parallel zur Endplatte 2 der Brennstoffzelle 29 angeordnet. Dies gilt insbesondere, wenn das Brennstoffzel- len-System 31 aufgrund von baulichen Restriktionen am oder im Fahrzeug kom pakte Abmaße aufweisen kann. Daher muss der Anodengasstrom der aus der Strahlpumpe 4 austritt nahezu rechtwinklig oder zumindest in einem spitzen Win kel umgelenkt werden, um zum Anodeneingang 5 der Brennstoffzelle 29 zu ge langen. Weiterhin weist das Förderaggregat 1 als Komponenten die Ventil-Strahl- pumpenanordnung 8 und/oder den Seitenkanalverdichter 10 und/oder den Was serabscheider 24 aufweist, wobei diese derart auf der Endplatte 2 der Brennstoff zelle 29 positioniert sind, dass die Strömungsleitungen zwischen und/oder inner halb der Komponenten des Förderaggregats 1 parallel zur Endplatte 2 verlaufen, wobei die Endplatte 2 zwischen der Brennstoffzelle 29 und dem Förderaggregat 1 angeordnet ist.

Claims

Ansprüche
1. Förderaggregat (1) für ein Brennstoffzellen-System (31) zur Förderung und/oder Steuerung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasser stoff, mit einer von einem Treibstrahl eines unter Druck stehenden gas förmigen Mediums angetriebenen Strahlpumpe (4) und einem Dosier ventil (6), wobei das Förderaggregat (1) als eine kombinierte Ventil- Strahlpumpenanordnung (8) ausgeführt ist, wobei ein Ausgang des För deraggregats (1) mit einem Anodeneingang (5) einer Brennstoffzelle (29) fluidisch verbunden ist, wobei die Strahlpumpe (4) einen Ansaugbereich (7), ein Mischrohr (18) und einen Diffusor (20) aufweist und vom gasför migen Medium in einer Strömungsrichtung VII durchströmt wird und wo bei der Diffusor (20) über einen Auslass- Krümmer (22) mit dem Anoden eingang (5) der Brennstoffzelle (29) fluidisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe einer orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsfläche A des dem Auslass- Krümmer (22) zugewandten Endbereichs des Diffusors (20) und die Größe von den or thogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers (22) zumindest annähernd gleich sind.
2. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verbindungsstück (26) zwischen dem Auslass- Krümmer (22) und dem Anodeneingang (5) der Brennstoffzelle (29) befindet, wobei die Größe der orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Quer schnittsflächen C des Verbindungsstücks (26) zumindest annähernd gleich der Größe der Querschnittsfläche A und der Größe der Quer schnittsflächen B sind, wobei insbesondere das Verbindungsstück (26) den Auslass- Krümmer (22) mit dem Anodeneingang (5) der Brennstoff zelle (29) zumindest mittelbar fluidisch verbindet.
3. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der orthogonal zur Strömungsrichtung VII verlaufenden Quer schnittsflächen D des Anodeneingangs (5) der Brennstoffzelle (29) zu mindest annähernd gleich der Größe der Querschnittsflächen A, B und C sind.
4. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors (20) und/oder die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers (22) und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks (26) und/oder die Quer schnittsflächen D des Anodeneingangs (5) der Brennstoffzelle (29) je weils eine kreisförmige Form aufweisen.
5. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors (20) und/oder die Querschnittsflächen D des Anodeneingangs (5) der Brennstoffzelle (29) jeweils eine kreisförmige Form aufweisen und dass die Quer schnittsflächen B des Auslass- Krümmers (22) und/oder die Quer schnittsflächen C des Verbindungsstücks (26) jeweils eine ovale Form aufweisen.
6. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors (20) und/oder die Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers (22) und/oder die Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks (26) jeweils eine kreisför mige Form aufweisen und dass die Querschnittsflächen D des Anoden eingangs (5) der Brennstoffzelle (29) jeweils eine rechteckige Form mit gerundeten Ecken aufweisen.
7. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche A des Endbereichs des Diffusors (20) eine kreis förmige Form aufweisen und dass die Querschnittsflächen B des Aus lass-Krümmers (22) und/oder die Querschnittsflächen C des Verbin dungsstücks (26) jeweils eine ovale Form aufweisen und dass die Quer schnittsflächen D des Anodeneingangs (5) der Brennstoffzelle (29) je weils eine rechteckige Form mit gerundeten Ecken aufweisen.
8. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweiligen Querschnittsflächen B des Auslass- Krümmers (22) und/oder die jeweiligen Querschnittsflächen C des Verbindungsstücks (26) in Strömungsrichtung VII von einer kreisförmigen Form zu einer ovalen Form ändern und/oder von einer ovalen Form zu einer kreisförmi gen Form ändern.
9. Förderaggregat (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke Auslass- Krümmer (22) und/oder Ver bindungsstück (26) als separate Teilstücke hergestellt sind, die nach träglich miteinander und/oder mit dem Anodeneingang (5) der Brenn stoffzelle (29) und/oder mit dem Diffusor (20) der Ventil-Strahlpumpena nordnung (8) verbunden sind, wobei die Verbindung insbesondere kraft schlüssig und/oder formschlüssig erfolgt.
10. Förderaggregat (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke Auslass- Krümmer (22) und/oder Verbindungsstück (26) mittels eines Umformprozesses, insbesondere mittels eines Zugdruck- umformprozesses und/oder mittels eines Tiefziehprozesses, hergestellt sind.
11. Förderaggregat (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Ventil-Strahlpumpenanordnung (8) ein Heizelement (11) aufweist, wobei die Ventil-Strahlpumpenanordnung (8) und/oder der Auslass- Krümmer (22) und/oder das Verbindungsstück (26) aus einem Material oder einer Legierung mit einer geringen spezifi schen Wärmekapazität hergestellt sind.
12. Förderaggregat (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkung und/oder Richtungsänderung des in Strömungsrichtung VII strömenden gasförmigen Mediums ausschließ lich im Bereich des Auslass- Krümmers (22) erfolgt.
13. Förderaggregat (1) gemäß einem der Ansprüche 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oval ausgeführten Querschnittsflächen B, C als eine Ellipse ausgeformt sind.
14. Förderaggregat (1) gemäß einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderaggregat (1) als Komponen ten die Ventil-Strahlpumpenanordnung (8) und/oder einen Seitenkanal verdichter (10) und/oder einen Wasserabscheider (24) aufweist, wobei diese derart auf einer Endplatte (2) der Brennstoffzelle (29) positioniert sind, dass die Strömungsleitungen zwischen und/oder innerhalb der Komponenten des Förderaggregats (1) ausschließlich parallel zur End platte (2) verlaufen, wobei die Endplatte (2) zwischen der Brennstoffzelle (29) und dem Förderaggregat (1) angeordnet ist.
15. Brennstoffzellen-System (31) mit einem Förderaggregat (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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