(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの燃料電池と、アノード領域を循環する前記燃料電池のアノード排気ガス循環回路と、該循環回路部分からの液体と気体とを前記燃料電池のカソード領域への処理空気流に供給するための排出ラインと、を備える燃料電池システムであって、
前記排出ライン（１５）は、前記処理空気流のためのラインエレメント（８）に合流し、該ラインエレメントは、下方のポジション（１６）から、規定に従った使用では重力方向においてより高く配置されている上方のポジション（１７）へと通り、前記処理空気流は前記下方のポジション（１６）から前記上方のポジション（１７）へ流れること、並びに
前記排出ライン（１５）の前記ラインエレメント（８）への前記合流部分で、前記ラインエレメント（８）の断面積が少なくとも一旦拡張していること、及び／又は、前記排出ライン（１５）が、前記ラインエレメント（８）への前記合流部分において、流入する前記液体と流入する前記気体とが少なくとも部分的に前記処理空気流の流れる方向とは反対方向に流れるように形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ラインエレメント（８）が、水平に対して４５度より大きな角度、特に８０度より大きい角度を有して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記排出ライン（１５）が、前記ラインエレメント（８）への前記合流部分において、流入する液体と流入する気体とが前記ラインエレメント（８）の壁部分に達するように形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記処理空気の流れる方向の上流に、又は下方のポジション（１６）に、液体を集める容器（１８）が配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記液体を収集する前記容器（１８）が、ライン（１９）を介して前記燃料電池（２）の前記カソード領域（４）から流れる排出エアに接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
加湿器（７）と前記燃料電池（２）の前記カソード領域（４）との間に前記ラインエレメント（８）が配置されており、前記液体を収集する前記容器（１８）及び／又は前記ライン（１９）は、前記加湿器（７）に組み込まれた形で形成されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記液体を収集する前記容器（１８）が加熱可能に形成されていることを特徴とする、請求項４、５又は６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記液体を収集する前記容器（１８）と熱を発生するコンポーネントとが、熱を伝導するように接触していることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に詳しく定義されている種類の、少なくとも１つの燃料電池を備える燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、燃料電池のアノード領域を循環する、同じ燃料電池のアノード排気ガス循環回路を備える燃料電池システムが知られている。このことは、この特許文献１において燃料回路という名称で説明されている。さらに、この特許文献１から、この循環回路の部分から液体と気体を排出するための排出ラインを設けることが知られている。液体と気体とを一緒に排出するこの排出ラインは、この場合、燃料電池のカソード領域へ流れる処理空気流の中に通じるようにすることができる。
【０００３】
この場合、アノード排気ガス循環回路の気体中には、通常、水及び次第に増加する窒素の他に、ある程度の量の残留水素があり、この残留水素は燃料電池のカソード領域の触媒コンバータで熱的反応するため、この構造の機能は非常に優れている。従って、燃料電池システムの周辺への水素の排出が安全かつ確実に回避される。
【０００４】
例えば急激な負荷変動など、不利な負荷状況では、ある程度の量の残留水素がカソード領域に流入する他にも、比較的多量の水がカソード領域に流入する。特に、大抵の場合がそうであるように、処理空気が湿気によってすでに加湿されている場合、この水は、大部分が液体の状態でカソード領域に達する。この水によって処理空気用のダクトが遮断されるか、又は該当する表面が濡れることにより、燃料電池の性能が悪化するおそれがある。これにより、通常はセルスタックとして形成されている燃料電池の個々のセルが、処理空気の供給不足により電圧ディップを記録する可能性がある。最悪のケースでは、個々のセルの極性反転が生じて、燃料電池の機能障害が持続的に生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０５２５７８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、これらの課題を回避し、冒頭に述べた従来技術によるシステムを発展させて、このシステムがあらゆる作動状況において確実かつ最高の性能で作動するような、少なくとも１つの燃料電池を備える燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づき、この課題は、請求項１の特徴部分に記載されている特徴をもつ燃料電池システムによって解決される。本発明に基づく燃料電池システムの有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項に示されている。
【０００８】
本発明に基づき、排出ラインは、燃料電池のカソード領域前で処理空気流のためのラインエレメント内に合流するようになっている。このラインは、本発明に基づき、下方のポジションから、規定に従った使用では重力の方向においてより高く配置されている上方のポジションに通じるように設計されている。処理空気の流れは、この場合同様に、下方のポジションから上方のポジションへと移行する。つまり、この排出ラインは、処理空気流が上方へ向かって流れる上昇管の中に合流する。このことは重要な利点をもっている。排出ラインからくる気体（通常は水素）が、常に、この流れによって運ばれ、燃料電池のカソード領域に移動し、そこで周知の方法で熱的に変換される。流速が小さい場合、例えば燃料電池システムのアイドリング時においても、このことは保証されている。例えば、スタート・ストップ・モードのストップモードにおける燃料電池システムの停止時など、いずれかの理由により、ラインエレメント内に流れが生じていない場合、水素は、その密度が小さいことから重力の方向に逆らって上昇するため、燃料電池のカソード領域への入口部分に到達する。排出ラインからラインエレメント内へ流入する液体（通常は水）は、流速が大きい場合、一部が同様にこの流れによって運ばれ、従来のように燃料電池のカソード領域の中に達する。このことは、処理空気流がより大きい場合は比較的危険ではない。なぜなら、この状況においては、処理空気に比べてより少ない量の液体が燃料電池のカソード領域に流入するからである。その他の液体部分は、重力により、常にラインエレメント内を流れ落ちる。処理空気流の流速が小さくなればなるほど、ラインエレメント内を下方に流れる液体の割合は高くなり、液体は燃料電池のカソード領域には達しない。処理空気流が特定の流速を下回ると、全ての液体がラインエレメント内を下方へ流れる。
【０００９】
本発明に基づく燃料電池システムのこの構造により、より多量の液体又は水がカソード領域に流入することが、安全かつ確実に防止されるため、この燃料電池は、全作動状況にわたって比較的良好かつ均一な性能を示す。
【００１０】
この構造により、この燃料電池システムは、出力に関して極めて動的に作動することが可能となり、それによって、出力の大幅な低下などを危惧する必要はないと考えられる。このことにより、本発明に基づく構造を備える燃料電池システムの車両への使用が可能となり、車両では、この燃料電池システムが、例えば、車両を電気的に駆動するための駆動エネルギーを供給する。特に駆動時には、車両が極めて動的な出力プロファイルを必要とするため、上述の構造は、この種の使用にとりわけ有利である。
【００１１】
本発明に基づく燃料電池システムの、特に適切かつ有利な発展形態によれば、さらに、ラインエレメントが水平に対して４５度より大きな角度、特に８０度より大きい角度で通るように設けられている。本発明に基づく機能は、基本的に、ラインエレメントが該当する角度で上方へ通る場合に機能する。この角度が急になればなるほど、液体は処理空気の流れに逆らってより速やかに下方へ流れる。最適であるのは、垂直に上方へ通るラインエレメント又は少なくとも４５度より大きな角度、特に８０度より大きい角度で上方に通るラインエレメントであろう。そのようなラインエレメントは、垂直に上方へ通るラインエレメントに比べ、特に上述したような車両での好ましい使用では、しばしば燃料電池システムのパッケージングに関してより簡単に実現することができるため、水平線上に直接には垂直に立っていない、急傾斜で上方へ通る管も当然使用することができる。
【００１２】
本発明に基づく燃料電池システムの非常に適切かつ有利なもう１つの実施形態では、さらに、排出ラインが、ラインエレメントへの合流部分において、流入する液体と流入する気体とがラインエレメントの壁部分に達するように形成されている。特に、排出ラインからラインエレメントの壁部分に気体と液体とが流入する場合、壁の部分では液体が非常に簡単に下方に流れる。なぜなら、壁の部分では、処理空気の流れと壁との間の摩擦により、流速は常に多少小さくなっているからである。
【００１３】
本発明に基づく燃料電池システムの非常に適切かつ有利なもう１つの実施形態では、さらに、排出ラインのラインエレメントへの合流部分で、ラインエレメントの断面積が少なくとも一旦拡張されている。ラインエレメントの通過可能な断面積のそのような拡張により、処理空気の流量が一定である場合には、通過可能な断面積の拡張によって、この処理空気部分の流速を減少させることができる。従って、処理空気の速度低下により、少なくとも排出ラインのラインエレメントへの合流部分においては、非常に有利な流れ条件を作ることが可能となり、処理空気流が多い場合でも、このラインエレメントにおける液体の落下が促進される。
【００１４】
本発明に基づく燃料電池システムの非常に有利なもう１つの実施形態では、さらに、排出ラインがラインエレメントへの合流部分において、流入する液体と流入する気体とが、少なくとも部分的に処理空気流の流れる方向とは逆方向に流れるよう形成されている。この構造の場合も、排出ラインからの物質は処理空気流の流れる方向とは逆方向に運ばれるか、又は処理空気の流れる方向とは逆方向の運動成分によって運ばれ、ラインエレメント内での液体の落下に関して非常に有利な効果が達成される。圧力差により排出ラインからラインエレメント部分に流れ込む混合物は、流入部分である程度の速度を有している。処理空気流の速度とは逆方向の流れによって、処理空気流が気体及び特に液体を引き込むようになる前に、まず、流入する混合物の速度は処理空気流からのエネルギーによって減弱されるはずである。水素の密度は非常に小さいことから、水素の流れる方向は常に逆方向に変化して、処理空気流に引き込まれる。重い液滴の場合、このことは、処理空気流の流速が大きい場合にのみ当てはまるため、液体の大部分は処理空気流の方向に逆らってラインエレメント及びここでは特にラインエレメントの壁部分で下方に流れるか、又は垂れ落ちる。
【００１５】
本発明に基づく非常に有利な実施形態では、さらに、処理空気流の流れる方向の上流に、又は下方のポジションに、液体を集める容器が配置されている。そのような容器は、ラインエレメント内を落下する液体を収納し、この液体を貯蔵するため、処理空気流は集められた液体を燃料電池のカソード領域の方向に引き込むことはできない。有利な発展形態においては、さらに、液体を収集する容器がラインを介して燃料電池のカソード領域から流れる排出エアに接続されるようにすることができる。スロットル又は狭窄部又はバルブのいずれかを装備できるそのようなラインにより、燃料電池からの排出エアと容器とを接続することが可能となる。それにより、集まった液体は、燃料電池の排出エアを介して燃料電池システムから排出され、カソード領域への液体の流入又は通過を防ぐことができる。
【００１６】
本発明に基づく燃料電池システムの非常に有利なもう１つの実施形態では、さらに、加湿器と燃料電池のカソード領域との間にラインエレメントが配置されており、液体の収集容器及び／又はそのラインが、加湿器に組み込まれた形で形成されている。燃料電池システムには、かなり頻繁に加湿器が装備されており、処理空気は圧縮後及びカソード領域への流入前に適切に加湿される。このことは、特に、ＰＥＭ燃料電池スタックとして形成されている燃料電池の場合、ＰＥ膜を乾燥から保護するためにとりわけ重要である。この場合、この種の加湿器は、燃料電池のカソード領域へ流れる処理空気流が、燃料電池のカソード領域から出る排出エア流とは切り離されて、水蒸気を通す膜を介して送られるように形成されていることが多い。燃料電池のカソード領域からでる排出エア流には、燃料電池に発生する生成水の大部分が水蒸気の形で、一部は水滴の形で含まれており、この排出エア流は、燃料電池のカソード領域へ流れる比較的熱く、乾燥した処理吸気流を適切に加湿することができる。そのような加湿器には、容器及び／又はラインのいずれかを組み込むことができる。この場合、スロットル箇所又はバルブ装置を備える、排出エア部分と処理空気部分の容器との間の接続は、加湿器の中でのみ行われることになるため、製造コストを最小化することができる。
【００１７】
本発明に基づく燃料電池システムの非常に適切なもう１つの実施形態では、さらに、この容器が加熱可能に形成されている。このことにより、容器の部分に集められた液体はヒータによって気化させることができるため、処理空気流を追加的に加湿するために用いられる。この場合、加熱は、例えば、電気ヒータエレメントなどによってアクティブに行うことができる。堅牢な膜の場合、必要に応じ、この構造によってさらに加湿器を省略することができる。というのも、収集した液体をアクティブに気化させることにより、必要に応じて、比較的熱く乾燥した状態で容器部分に到達している処理空気流をこの容器内で加湿することができるからである。
【００１８】
代替の実施形態では、さらに、この容器と熱を発生するコンポーネントとが、熱を伝導するように接触している。容器内に集まっている液体の気化は、一方で処理吸気流の加湿に用いられ、他方では、処理空気流と熱的に接触している熱発生コンポーネント（パワーエレクトロニクスなど）を少なくとも部分的に冷却するために用いることができる。
【００１９】
本発明に基づく燃料電池システムの有利な実施形態及び発展形態をさらに実施例によって示し、以下に図を用いてその実施例を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に基づくな実施形態における燃料電池システムの例である。
【図２】ラインエレメントにおける排出ライン合流部分の好ましい実施形態である。
【図３】ラインエレメントにおける排出ライン合流部分の好ましい実施形態である。
【図４】ラインエレメントにおける排出ライン合流部分の好ましい実施形態である。
【図５】ラインエレメントにおける排出ライン合流部分の好ましい実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１には、燃料電池システム１の例が示されており、このシステムは車両に電気的駆動力を提供するために形成することができる。この場合、燃料電池システム１の中心となっているのは燃料電池２であり、燃料電池２はＰＥＭ燃料電池スタックとして形成されているのが好ましい。この場合、燃料電池２のアノード領域３と燃料電池のカソード領域４とは、高分子膜５によって分離されている。燃料電池２の周知のこの構造には、コンプレッサ６を介して、燃料電池２のカソード領域４に酸素を供給するために処理空気が送られる。この処理空気は、コンプレッサ６後に、ここではオプションとなっている周知の加湿器７を介して送られ、加湿器内では、水蒸気を通す膜によってカソード領域４からの排出エアとは切り離された形で処理空気が流れている。カソード領域４からの排出エアには、一部は水蒸気の形で、一部は液体の形で燃料電池２の生成水が含まれており、少なくともカソード領域４の排出エアの水蒸気は、加湿器７でこの膜を通過することによって処理空気流を加湿することができる。そのようにして加湿された、又は少なくとも部分的に加湿されたこの処理空気流は、次に、ライン８を介して燃料電池２のカソード領域４に達する。加湿された処理空気流は、高分子膜５の乾燥を防止するのに働くことができる。排出エア流は、すでに説明したように、加湿器７を通って周辺に排出することができる。必要に応じ、タービンによって排出エア流内にある残留エネルギーを利用することもできる。
【００２２】
ここで示されている実施例においては、燃料電池２のアノード領域３には、圧縮ガスタンク９から、水素供給量を調節し、圧力を下げるバルブ装置１０を介して水素が供給される。圧縮ガスタンク９には、通常、非常に高い圧力下で、例えば７００ｂａｒより上の圧力下で水素が保存されている。
【００２３】
燃料電池の全アノード領域３及びここで使用可能な高分子膜５の全表面に十分な量の水素を供給するため、通常は、アノード領域３において変換され得るよりも多くの水素がアノード領域３に送られる。残りの残留水素は、次に、循環回路１１と再循環フィード装置１２とを介して、アノード領域３の循環回路内にアノード排気ガスとして送られ、圧縮ガスタンク９からの新鮮な水素と混ぜられて、再度アノード領域３に達する。時間が経つと、この循環回路１１内には、周知の方法により窒素と水が増加する。十分に高い濃度の水素をアノード領域３に供給できるようにするためには、水と、高分子膜５を介してカソード領域４からアノード領域３に放散される不活性ガス（通常は窒素）とを排出しなければならない。このために水分離器１３が用いられ、循環回路１１からの水はこの中に集められる。この水分離器は、バルブ装置１４を介して排出ライン１５に接続されている。バルブ装置１４が開かれると、最初に水が排出ライン１５を介して、次に循環回路１１内にあるガスが排出され、これによって望ましくない窒素と、残念ながらある程度の量の水素とが常に循環回路１１から排出される。このプロセスは、水の場合はドレンと呼ばれ、ガスの場合はパージと呼ばれる。
【００２４】
燃料電池システム１の周辺に水素を排出しないようにするため、排出ライン１５を介して送り出された物質が処理空気流によって燃料電池２のカソード領域４に流入するように、排出ライン１５は燃料電池２のカソード領域４へ流れる処理空気流に合流している。場合によって残留水素は、次に、カソード領域４の電解触媒の部分で熱反応させることができる。従来技術によるこのプロセスは、特定の作動状況においては不利になることがある。というのも、カソード領域４に流入する水によって、電圧ディップ又は燃料電池２の個別セル部分におけるエアダクトの詰まりを生じるおそれがあるからである。これにより、場合によっては燃料電池２の性能及び出力が制限されることがある。
【００２５】
このことは、本発明の構造によって回避することができる。図１で分かるように、ラインエレメント８は、下方のポジション１６から上方のポジション１７へ上昇するラインエレメント８として通っているため、規定に従って使用される場合、処理空気は重力に逆らって上方へ、ラインエレメント８から燃料電池２のカソード領域４内に流れる。このラインエレメント８の部分では、下方のポジション１６から上方のポジション１７に斜めに又は垂直に上昇するラインエレメント８の部分の例えば中央で、排出ライン１５が合流する。この場合、通常の作動状況においては、排出ライン１５内に含まれる水素は、点線の矢印によって示されているように処理空気の流れによって引き込まれ、カソード領域４に達する。この水素はこのカソード領域において、すでに言及し、従来技術から知られているように、カソード領域４の電解触媒の部分で熱によって変換される。このことは、流速が小さい場合にも保証され、特定の作動状況において、例えば車両のスタート・ストップ・モードにおける燃料電池システム１の一時的な停止状態においてこのシステムが停止している場合でも達成することができる。というのも、水素は、その密度が小さいことから、ラインエレメント８の部分で上方へ上昇するため、燃料電池２のカソード領域４に到達するからである。
【００２６】
同様に、排出エアライン１５を介してラインエレメント８の部分に送られる水は、一時的に液体の状態で存在し、破線矢印によって示されているように、重力の方向にラインエレメント８を下方へ、すなわち下方のポジション１６の部分へと流れるか、又は液滴が処理空気流の流れに逆らって下方のポジション部分に落下する。この場合、一部の水は、まだ水蒸気で飽和していない処理空気流の中で気化するため、処理空気流の加湿を改善するのに用いることができる。液体の水が下方のポジション１６の部分に達すると、この水は加湿器７に戻るか、又はオプションの容器１８に集められる。この容器は下方のポジション１６の部分又は加湿器７の中に配置することができる。通常、このことは、処理空気流の流速が遅い場合及び中程度の場合、その他の制限なしに機能する。処理空気の流速が非常に速い場合のみ、一部の水が処理空気流に引き込まれ、燃料電池２のカソード領域４の中に達する。しかし、流速が非常に高い処理空気流は燃料電池２自体の出力が高い場合にのみ生じることから、このことは、この状況においてそれほど危険にはならない。というのも、処理空気の大きな流量と、高出力のために生じる燃料電池２の高い廃熱とにより、水の割合は比較的小さく、この水は燃料電池の熱でほぼ蒸発することができるからである。
【００２７】
従って、特に、低い負荷レベル及び／又はアイドリングモードにおいて、燃料電池２のカソード領域４への水の流入が極めて好ましくない状況に対して、最小の労力で、燃料電池２のカソード領域４への水の流入を少なくとも大部分阻止することができる確実な解決方法が発見された。すなわち、この水は、すでに言及した容器１８に集めることができるが、ここではオプションで２つのポジションに示されている。ラインエレメント８の部分で、加湿器７とラインエレメント８の下方のポジション１６との間にある実線で示された容器１８は、水が加湿器７に戻る前にその水を集めることができる。この水は、ラインエレメント１９によって、排出エア流の部分、ここでは、例えば加湿器７後の排出エア流の部分に流し出され、システムから排出される。ライン１９の部分では、そのために、スロットルエレメント２０が示されている。スロットルエレメント２０の代わりにバルブ装置を用いることも同様に考えられるだろう。破線で示された第２の代替の容器１８は、加湿器７の中に組み込まれている。従って、加湿器７の供給エア側と排出エア側との間に、同様にスロットルエレメント又はオプションでバルブ装置を装備した簡単なライン１９´を取り付けることによって、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
オプションで、加湿器７内の処理空気又は加湿器７からの処理空気が通過する容器１８は、容器１８に集まった水がまだ１００パーセントの湿度に達していない処理空気の中で気化できるように形成することも可能である。このことは、処理空気との純粋な接触によってパッシブに行うこともできるし、又は容器１８を加熱することによってアクティブに行うこともできる。そのような加熱は、例えば、電気ヒータエレメントなどによってアクティブに行うことができるだろう。この代替又は補足として、熱を発生するコンポーネントと熱伝導的に接触している容器１８を形成することも考えられるであろう。加熱によって、同様に液体の気化と処理空気流のさらなる加湿とが可能になる。さらに、気化及び熱を発生するコンポーネントとの熱伝導接触により、同時にこのコンポーネントを冷却することもできる。気化する水による冷却が有利となるような、そのような熱発生コンポーネントの例として考えられるのは、例えば、電気駆動のコンポーネント、特に再循環フィード装置１２、コンプレッサ６などの電気モータであろう。例えばその他のモータ駆動のコンポーネント又は燃料電池２の冷却回路への接続も考えられるだろう。
【００２９】
図２〜５には、排出ライン１５のラインエレメント８への合流を適切に形成することにより、ラインエレメント８において流速に逆らって水が落下するのを容易にするための様々な可能性が示されている。
【００３０】
図２には、排出ライン１５からの物質の流入が、リングノズル２１を介して行われ、この場合、リングスペース２２は排出ライン１５からの物質が流れ、該当する開口部２３によってラインエレメント８に接続されている。リングノズル２１の部分では、ラインエレメント８の断面積が相応に拡張されている。処理空気の流量が一定の場合、そのような断面積の拡張によって流速の減速が生じる。ラインエレメント８に運ばれる水は、矢印によって示されている処理空気の流れに逆らって、重力方向にラインエレメント８を落下し、その壁に沿って下方のポジション１６に流れ落ちる。
【００３１】
図３には、断面積の拡張のないラインエレメント８が示されている。この場合、排出ライン１５の接続は、排出ライン１５からの物質が、処理空気の流れる方向に逆らって、又は少なくとも処理空気の流れる方向とは反対の方向成分と重力とによって斜め下方に、ラインエレメント８の部分に運び込まれるように形成されている。比較的軽い水素は、非常に速く処理空気流によって引き込まれる。比較的重い水は、まず、流れる方向を変える必要があるため、大部分の水は処理空気流によって引き込まれるのではなく、下方のポジション１６の方向に落下することになる。
【００３２】
図４には、もう１つの代替の方法が示されており、この場合、排出ライン１５の合流部が、ほぼ直角にラインエレメント８の部分に合流するように形成されている。排出ライン１５から流出する物質、及びここでは特に水が処理空気流の中心部分に達しないようにするため、バッフルプレート２４が設けられ、このバッフルプレートは排出ライン１５からくる流れの向きを変え、特には液体の水がラインエレメント８の壁部分で下方のポジション１６に流れ落ちることができるようにしている。リングノズルを使用する場合、リング形のバッフルプレートを備える類似の構造も当然考えられるだろう。
【００３３】
最後に、図５には、やはりリングダクト２２によって排出ライン１５からの物質がラインエレメント８の部分に流れ込む構造が示されている。ここでは、適切なガイドエレメント２５により、処理空気の流れとは逆の流れと、同時にラインエレメント８の壁に沿った流れとが生じる。このことによっても、下方のポジション１６への液体の水の落下が容易になり、一方で、水素は処理空気流によってなおも引き込まれる。
【００３４】
図２〜５に示されているバリエーションは、純粋に例として理解されるべきであり、互いに任意に組み合わせることができる。これらのバリエーションは、ラインエレメント８への排出ライン１５が純粋にＴ字型に合流している場合にも、さらに改善を加えることができ、処理空気の流速値が増加しても処理空気流によって水が引き込まれないような本発明の基づく効果のために用いられる。
【００３５】
全体として、燃料電池システム１の本発明に基づく構造により、単純かつ低コストの手段を使って、燃料電池２の作動安定性が改善され、特に、極めて動的に変化する様々な作動状況における電気的出力を改善することが可能となる。従って、この燃料電池１は、その他の任意の静的及び移動的使用以外にも、車両内で駆動エネルギーを提供するのに非常に適している。というのも、車両においては、燃料電池２の出力プロファイルに対する極めて動的な要求が一般的であるからである。
【符号の説明】
【００３６】
１      燃料電池システム
２      燃料電池
３      アノード領域
４      カソード領域
５      高分子膜
６      コンプレッサ
７      加湿器
８      ライン
９      圧縮ガスタンク
１０    バルブ装置
１１    循環回路
１２    再循環フィード装置
１３    水分離器
１４    バルブ装置
１５    排出ライン
１６    下方のポジション
１７    上方のポジション
１８    容器
１９    ラインエレメント
１９´  ライン
２０    スロットルエレメント
２１    リングノズル
２２    リングスペース
２３    開口部
２４    バッフルプレート
２５    ガイドエレメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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