喷射泵以及具有喷射泵的燃料电池系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于燃料电池系统中的阳极气体再循环的喷射泵。此外，本发明涉及一种具有用于阳极气体再循环的本发明喷射泵的燃料电池系统。


背景技术：

2.燃料电池系统包括至少一个燃料电池，借助该燃料电池能够将诸如氢气的燃料和诸如氧气的氧化剂转化为电能、热能和水。为此，燃料电池具有阳极和阴极。在燃料电池系统的运行中，阳极被供应以燃料，阴极被供应以氧化剂。因此燃料是阳极气体。
3.在系统方面，在阳极被供应以燃料或者说阳极气体时，已确立这种方案：使离开燃料电池、仍然富含燃料的阳极气体再循环并且使其与新鲜燃料一起重新输送到阳极。在此，喷射泵单独或与再循环风扇组合地用作气体输送单元。喷射泵通常与诸如水分离器的其他部件一起集成到燃料电池系统的阳极子系统中，确切地说，集成到阳极子系统的壳体中，该壳体同时构造特定的喷射泵几何形状。该喷射泵几何形状能够视用户的情况而发生变化。这导致阳极子系统的高度复杂性，该阳极子系统的制造因此是复杂且昂贵的。


技术实现要素：

4.因此，本发明涉及降低复杂性的任务。
5.为了解决该任务，提出了本发明的喷射泵以及本发明的阳极子系统。本发明的有利扩展方案能够从各个优选实施方式中得出。此外，说明了一种具有本发明的喷射泵或者本发明的阳极子系统的燃料电池系统。
6.为了燃料电池系统中的阳极气体再循环而提出的喷射泵包括能够插入到阳极子系统的壳体中的插入件，该插入件相对于插入件的纵轴线至少区段地旋转对称地构造并且限界具有限定的喷射泵几何形状的用于阳极气体的流动路径。在此，在一端集成有配量阀用以将燃料配入到插入件中。
7.在所提出的喷射泵中，喷射泵几何结构不是通过阳极子系统的接收喷射泵的壳体构成，而是通过喷射泵的至少区段地旋转对称地构造的插入件构成。由于该至少区段地旋转对称的构造，该插入件能够简单且成本有利地制造。此外，通过至少区段地旋转对称地构造的插入件使喷射泵的装配变得容易，因为插入到阳极子系统的壳体中仅需要简单的柱形孔而不再需要特殊的几何形状。
8.在制造喷射泵时，喷射泵几何形状能够适配于各个针对用户特定的要求，同时保留插入件的外部尺寸。因此，阳极子系统的壳体能够与多个具有不同喷射泵几何形状的喷射泵组合，确切地说，无需对阳极子系统的壳体进行改变。结果，能够以这种方式降低阳极子系统的复杂性。同时，在不同的喷射泵设计方面实现更大的灵活性。此外，例如关于喷射泵的热传导或绝热得到更大的自由度，使得更好地防止结冰。
9.优选，在插入件的关于纵轴线旋转对称地构造的区段中构造有吸入室。在燃料电池系统的运行中，再循环的阳极气体通过再循环管线被吸入到吸入室中。因此，吸入室构成
阳极气体的流动路径的一个区段。再循环管线的接头优选通过构造在插入件中的径向孔来实现。除了径向孔以外，插入件都能够旋转对称地构造。同样情况适用于吸入室。由于径向孔能够在事后被引入，因此该径向孔不会妨碍旋转对称的且因此简单且成本有利的插入件构造。
10.为了进一步地简化插入件提出，在插入件的关于纵轴线旋转对称地构造的区段中构造有混合室。该混合室优选直接衔接到吸入室上。因此，该混合室构成阳极气体的流动路径的另一区段。优选地，插入件的构成吸入室的区段和构成混合室的区段都旋转对称地构造。
11.此外提出，在插入件的关于纵轴线旋转对称地构造的区段中构造有扩散装置。该扩散装置优选直接衔接到混合室上，使得具有喷射泵几何形状的流动路径通过吸入室、混合室和扩散装置构成。如果所有三个区段(吸入室、混合室和扩散装置)都实施成关于插入件的纵轴线旋转对称，则实现了特别简单的喷射泵几何形状。
12.根据本发明的一个优选实施方式，所提出的喷射泵的插入件构造为旋转对称的管。在这种情况下，插入件能够特别简单且成本有利地制造，例如通过车削来制造。据此，该插入件尤其能够是简单车削件。
13.在本发明的扩展方案中提出，集成到喷射泵中的配量阀具有喷嘴，该喷嘴与插入件的纵轴线同轴布置。因而，该喷嘴同时能够用作喷射泵的驱动喷嘴。通过喷嘴将新鲜燃料配入到喷射泵的吸入室中，其中，产生推进射流，该推进射流引起所期望的泵送效果，使得经再循环的阳极气体被吸入到吸入室中。
14.喷射泵的插入件能够至少区段地由金属和/或塑料制成。作为金属件，插入件能够尤其是与加热装置组合地用于加热流动路径。因而，借助插入件能够实现防结冰保护。如果插入件由塑料制成，则能够通过插入件引起绝热。
15.此外，提出一种用于燃料电池系统的阳极子系统，该阳极子系统包括壳体和本发明的喷射泵。在此，喷射泵的插入件至少区段地接收在壳体的壳体孔中，该壳体孔为了接收插入件而至少区段地构造成柱形。壳体孔能够接收多种在喷射泵几何形状方面有区别的喷射泵，因为为了接收仅需要一个简单的柱形孔。
16.根据本发明的一个优选实施方式，壳体孔的成角度和/或弧形地延伸的区段接到壳体孔的柱形区段上。通过这一点，能够实现阳极气体朝与阳极子系统连接的燃料电池堆的入口的方向偏转。
17.由于所提出的喷射泵或所提出的具有本发明喷射泵的阳极子系统尤其使用在燃料电池系统中，因此还提出了一种具有本发明喷射泵或本发明阳极子系统的燃料电池系统。
附图说明
18.下面参照附图更详细地阐述本发明的优选实施方式。
19.附图1示出本发明的喷射泵的示意性剖视图。
具体实施方式
20.所示出的喷射泵1包括插入件2，该插入件限界具有限定的喷射泵几何形状的流动
路径4。为此，插入件2被划分成多个区段2.1、2.2、2.3。在区段2.1中，插入件2构成吸入室5。在紧接着的区段2.2中，插入件2构成混合室6。在该混合室上连接有扩散装置7，该扩散装置由插入件2的区段2.3构成。因而，流动路径4延伸经过吸入室5、混合室6和扩散装置7。当前，插入件2当前在其整个长度上关于纵轴线a旋转对称地构造。因此，插入件2能够是简单车削件。
21.在入口侧，即在吸入室5的区域中，配量阀3集成到插入件2中。借助配量阀3能够将新鲜燃料配入到吸入室5中。在此，该配入通过配量阀3的喷嘴8实现，该喷嘴同时用作驱动喷嘴。
22.在吸入室5的区域中，插入件2具有接到再循环管线的接头9，经再循环的阳极气体通过该接头进入到吸入室5中。
23.所示出的喷射泵1的插入件2被插入到壳体孔12的柱形区段12.1中，该壳体孔构造在阳极子系统10的壳体11中，该阳极子系统布置在燃料电池系统的燃料电池堆13下方。为了将借助喷射泵1再循环的阳极气体供应给燃料电池堆13的入口14，壳体孔12的角形或弧形延伸的区段12.2接到柱形区段12.1上，使得经再循环的阳极气体朝入口14的方向偏转。
24.所示出的喷射泵1的特点在于，具有确定的喷射泵几何形状。该喷射泵几何形状能够视用户期望而定地变化，而不必对阳极子系统10进行改变。在阳极子系统10的壳体11中，仅需设置简单的壳体孔12用以接收喷射泵1的插入件2，该壳体孔能够与喷射泵的相应喷射泵几何形状无关地始终相同地构造。


技术特征：
1.用于燃料电池系统中的阳极气体的再循环的喷射泵(1)，该喷射泵包括能够插入到阳极子系统的壳体中的插入件(2)，所述插入件关于所述插入件(2)的纵轴线(a)至少区段地旋转对称地构造并且限界具有限定的喷射泵几何形状的用于所述阳极气体的流动路径(4)，其中，在一端集成有配量阀(3)用以将燃料配入到所述插入件(2)中。2.根据权利要求1所述的喷射泵(1)，其特征在于，在所述插入件(2)的关于所述纵轴线(a)旋转对称地构造的区段(2.1)中构造有吸入室(5)。3.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，在所述插入件(2)的关于所述纵轴线(a)旋转对称地构造的区段(2.2)中构造有混合室(6)。4.根据前述权利要求中任一项所述的喷射泵(1)，其特征在于，在所述插入件(2)的关于所述纵轴线(a)旋转对称地构造的区段(2.3)中构造有扩散装置(7)。5.根据前述权利要求中任一项所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述插入件(2)构造为旋转对称的管。6.根据前述权利要求中任一项所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述配量阀(3)具有喷嘴(8)，所述喷嘴与所述插入件(2)的纵轴线(a)同轴布置。7.根据前述权利要求中任一项所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述插入件(2)至少区段地由金属和/或塑料制成。8.用于燃料电池系统的阳极子系统(10)，该阳极子系统包括壳体(11)和根据前述权利要求中任一项所述的喷射泵(1)，其中，所述喷射泵(1)的插入件(2)至少区段地被接收在壳体孔(12)中，所述壳体孔为了接收所述插入件(2)而至少区段地构造成柱形。9.根据权利要求8所述的阳极子系统(10)，其特征在于，所述壳体孔(12)的成角度地和/或弧形地延伸的区段(12.2)衔接到柱形区段(12.1)上。10.燃料电池系统，其具有根据权利要求1至7中任一项所述的喷射泵(1)或具有根据权利要求8或者9所述的阳极子系统(10)。

技术总结
本发明涉及一种用于在燃料电池系统中使阳极气体再循环的喷射泵(1)，该喷射泵包括能够插入到阳极子系统的壳体的插入件(2)，所述插入件关于所述插入件(2)的纵轴线(A)至少区段地旋转对称地构造并且限界具有用于所述阳极气体的限定的喷射泵几何形状的流动路径(4)，其中，在一端集成有用于将燃料配入所述插入件(2)中的配量阀(3)。本发明还涉及一种阳极子系统(10)和一种具有根据本发明的喷射泵(1)的燃料电池系统。的燃料电池系统。的燃料电池系统。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2022/9/8