(57)【要約】加湿されるべきガス流、例えば燃料電池システムに供給されるガス流を加湿するために用いられる装置であって、湿潤ガス、例えば該燃料電池システムからの湿潤排ガスは、該加湿に用いられ、それによって、排ガスは、加湿装置内で供給ガス流と共に流れる。二つのガス流は、加湿装置内の膜によって互いに分離されている。膜は、もっぱら、水蒸気に対して透過性である。本発明にしたがって、少なくとも一つのバイパスラインが提供される。少なくとも一つのガス流は、一部分が、加湿装置内の膜領域を経ずに、該バイパスラインを経て導かれる。露点は、したがって、加湿されるべきガス中で、好都合な方法で自由に調整される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのガス流、特に燃料電池システムに流れるガス流の加湿装置において、このガス流は、加湿装置を通って流れ、それを通ってさらに、湿潤ガス流、特に燃料電池システムからの湿潤排ガス流が流れ、しかも前記二つのガス流は、水蒸気に対して透過性である一つ以上の膜によって相互に分離される加湿装置であって、
少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）が存在して、それを通って前記少なくとも一つのガス流は、一部分が、前記膜（８）と接触しないように経路をとることを特徴とする加湿装置。
【請求項２】
加湿されるべき前記ガス流の部分は、前記バイパスライン（１３）に経路をとられ、加湿されるべき前記ガス流のこの部分は、前記バイパスライン（１３）の下流で、前記加湿装置（７）を通って流れている加湿されるべき前記ガス流のその部分と再度混合されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記湿潤ガス流の一部分は、前記バイパスライン（１２）に経路をとられることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
【請求項４】
加湿されるべき前記ガス流は、燃料電池システム（１）の燃料電池（２）におけるカソード空間（５）に対する供給空気であることを特徴とする請求項１、２あるいは３に記載の装置。
【請求項５】
前記湿潤ガス流は、燃料電池システム（１）の燃料電池（２）からの排ガスの少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）は、前記加湿装置（７）内で混合されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）は、前記加湿装置（７）において、集まったいかなる凝縮物も前記バイパスライン（１２、１３）を通って流出するように、配置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）を通る容積流量を変化させるための装置が、前記加湿装置（７）内に統合されることを特徴とする請求項６あるいは７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）を通る容積流量を変化させるための前記装置は、バルブプランジャー（１７）の形態で設計され、該バルブプランジャー（１７）は、前記バイパスライン（１２、１３）の入口又は出口開口までの距離により、前記バイパスライン（１２、１３）の異なる断面を開口することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）を通る容積流量を変化させるための前記装置は、可変ダイヤフラムの形態で設計され、該可変ダイヤフラムは、位置及び開口直径により、前記バイパスライン（１２、１３）の異なる断面を開口することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）を通る容積流量を変化させるための前記装置は、相互に回転可能な二枚のディスク（１８）の形態で設計され、開口（１９）を設けられ、相互の回転角度により、前記バイパスライン（１２、１３）及び／又は前記膜（８）を含む領域の異なる断面を開口することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記湿潤ガス流は、前記加湿装置（７）及び／又は前記バイパスライン（１２）を通って流れた後、類似構造のさらなる加湿装置（２４）中に経路をとって、加湿されるべきさらなるガス流が、加湿されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
加湿されるべき前記さらなるガス流は、前記燃料電池システム（１）のガス生成装置（６）中に送られる供給空気であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ガス流を、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置を用いて加湿するための方法であって、
加湿されるべき前記少なくとも一つのガストリームの所定の露点を設定するために、加湿されるべきガスの量は、前記少なくとも一つのバイパスライン（１２、１３）を通って経路をとるか、及び／又は湿潤ガスの量は、結果的に変化されることを特徴とするガス流の加湿方法。
【請求項１５】
湿潤ガス流を乾燥する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項１６】
燃料電池システム中のガス流を、請求項１４に記載の方法により、加湿及び／又は乾燥する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置の使用。
【請求項１７】
前記燃料電池システム（１）は、陸用車両、船舶及び航空機における電気エネルギー発生装置として用いられる請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
前記電気エネルギー発生装置は、駆動エネルギーを提供するのに用いられる請求項１７に記載の使用。
【請求項１９】
前記電気エネルギー発生装置は、補助電源装置（ＡＰＵ）として用いられる請求項１７あるいは１８に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に、より詳細に記載されたタイプの少なくとも一つのガス流、特に燃料電池システムに流れるガス流を加湿するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原則として、先行技術には、二つの異なるタイプのＰＥＭ燃料電池システム（ＰＥＭ＝ポリマー電解質膜）が開示される。これに関連して、ガス生成装置を有する燃料電池システム、及び水素により直接運転される燃料電池システムの間には、区別が付けられる。ガス生成装置を有する燃料電池システムの場合には、水素含有ガスは、ガス生成装置内で生成されて、燃料電池が運転される。この目的に対して、炭化水素含有化合物、例えばアルコール、ガソリン、又はディーゼル燃料は、水、更に出来れば空気と共に、一般に、水素リッチガス及び二酸化炭素に転化される。
【０００３】
上記の両燃料電池システムにおいては、ＰＥＭ燃料電池のカソード領域に供給される空気、又は他の酸素含有媒体は、適切に加湿されて、ＰＥＭが乾燥するのを防止しなければならない。加えて、ガス生成装置を有する燃料電池システムにおいては、燃料電池システムの水バランスは、できる限り連続的であって、一方ではＰＥＭは確実に湿らされ、他方では水が常時補給される必要なしに、十分な水が提供されて、ガス生成装置が運転される。水は、特に液体水で貯蔵されるが、これは、次いで、ガス生成装置において、水素を得るのに用いられる炭化水素含有化合物の高温スチーム改質又は自動熱改質に用いられる。
【０００４】
ＰＥＭ燃料電池自体においては、アノード空間（これに水素又は水素含有ガスが供給される）は、ＰＥＭ（通常、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の一部分として取付けられる）によってカソード空間（これに酸素含有媒体、特に空気が供給される）から分離される。現在の通常の構造の燃料電池においては、水は、同時に、ＰＥＭのアノード側からカソード側に移動される。同様に、生成物の水は、水素及び酸素の反応中に形成される。この生成水は、通常、排ガス流によって、カソード空間から放出される。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２には、ここに、カソード空間からの湿潤排ガス流が、水蒸気に対して透過性の膜を有する加湿装置を通って送られるプロセスが記載される。排ガス流中に含まれる水蒸気は、このようにして膜を通って送られ、加湿装置中を流れるガス流を、膜の他方の側で加湿するであろう。このガス流は、特に、カソード空間に供給された空気であろう。
【０００６】
この方法においては、加湿され、カソード空間に流れ込むガス流の露点はカソード排ガスの温度、膜の透過能力、及び燃料電池システムの負荷点に実質的に依存し、決まる。しかし、相対的に膜の透過能力が高い場合は、カソード空間に供給されるガス流の露点は高くなり、燃料電池の信頼性のある運転がもはや確実で無くなるかもしれない。有用な加湿なしには、実際には、ＰＥＭ又はその領域に配置された電極／触媒の、及び／又はカソード空間の機能は低下し、燃料電池の電力が低下する。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，００７，９３１号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０４８，３８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、少なくとも一つのガス流、特に燃料電池システムに流れるガス流を加湿するための小型設計の簡単な装置及び方法を提供することである。ここで、加湿されるべき少なくとも一つのガストリームの露点を変更すること、特にそれを所定の値に設定することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にしたがって、この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴によって達成される。
【００１０】
上記の目的を請求項１に記載の装置との組合わせで達成するための方法は、請求項１４の特徴部分から得られる。
【００１１】
上記された本発明の装置の特に好都合な使用、及び任意に、本発明による方法は、請求項１５又は１６から明らかとなる。
【００１２】
少なくとも一つのバイパスラインは、水蒸気に対して透過性である膜の少なくとも一方の側の容積流量に、特に簡単かつ効果的に影響を与えるのに用いられるであろう。
【００１３】
例えば、加湿されるべき（水蒸気を吸収する）容積流量を変化させることが可能である。この容積流量は、次いで、例えばバイパスラインを通過する部分と混合され、それにより所望の露点が、混合物に設定されるであろう。したがって、露点を、簡単な装置により、例えば比例制御バルブなどにより変化させることが可能である。
【００１４】
あるいは、また、湿潤ガスの一部分が、膜を避けバイパスラインを通る経路をとることが可能である。このようにして、水蒸気の量を変えることが可能である。これは、容積流量に、非常に簡単に同様に影響を及ぼすことによって、例えばバルブ装置により提供され、加湿されるべきガス流の加湿を変化させることもまた可能であると言う結果がもたらされる。このようにして、また、非常に簡単な手段によって、加湿されるべきガス流の露点に影響を及ぼし、また続いて、例えば燃料電池に送られることが可能である。
【００１５】
上記された本発明の特に好都合な改良形態にしたがって、湿潤排ガス流は、それが加湿装置及び／又はバイパスラインを通って流れた後に、同等設計のさらなる加湿装置中に経路をとられて、さらなるガス流が加湿される。この構造は、排ガス流中に存在する湿気又は水蒸気は全て回収され、システムに利用可能となることを確実にする。これは、例えば燃料電池システムにおいて、このシステムの水バランスに対して特に有利な効果を有するため、燃料電池システムが運転されるために水を吸収する必要がない。
【００１６】
本発明のさらに顕著に好都合な形態にしたがって、少なくとも一つのバイパスラインは、加湿装置自体内で統合される。
【００１７】
これは、非常に小型の省空間構造をもたらす。これは、特に、本発明が自動車、ボートなどの燃料電池システムで用いられる場合には有利である。
【００１８】
本発明の改良形態においては、本発明による装置はまた、ガス流を乾燥するのに用いられるであろう。
【００１９】
これは、単に、「有用な湿潤ガス流」及び「排ガス（水分を失ったガス）ストリーム」の意味が、逆転されることを示す。例えば、湿潤ガス流は、排ガスにより脱湿し、正確に設定され、排ガスは初めは乾燥しているが加湿装置の下流で加湿され湿潤ガスとなる。
【００２０】
本発明のさらに有利な形態は、残りの従属項から明らかとなり、また図面を参照して次に記載される例示的実施形態に基づいて、より詳しく説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次の文章は、燃料電池システムのためのガス流を加湿するための装置に基づいて、本発明を詳細に説明する。しかし、本発明はこの特定の適用に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、燃料電池システム１を示す。燃料電池システム１は、少なくとも一つの燃料電池２を有する。これは、個々の電池、又は特に複数の個々の電池を含む燃料電池スタックとして構成されるであろう。燃料電池２は、プロトン導電膜３（特にＰＥＭ）を有し、これは、燃料電池２のアノード空間４をカソード空間５から分離する。燃料電池２においては、電力は、アノード空間４に供給される水素含有媒体、及びカソード空間５に供給される酸素含有媒体から、本質的に知られた方法で発生される。この電力も、水素含有媒体が生成及び／又は供給される方法も、ここに示された加湿装置に関連するものではない。
【００２３】
例として、ここに示された燃料電池システム１においては、任意のガス生成装置６が示される。そこでは、水素リッチガスが、炭素及び水素を含む化合物から、水及び適切には酸素含有媒体と共に生成される。しかし、本発明の運転モードはまた、原則として、他の燃料電池システム１、例えばタンク内に貯蔵された水素ガスを用いて供給されるシステムにおいても実施されるであろう。
【００２４】
ここに示された燃料電池システム１においては、燃料電池２によって生成された生成された水は、通常、カソード空間５の領域で形成されるであろう。この生成された水は、次いで、カソード空間５から排ガス流と共に放出される。同時に、しかし、カソード空間５はまた、膜３（例えばポリマー電解質膜として設計される）を乾燥から守るために、酸素含有媒体、特に空気を供給する際に規定の水分含有量又は露点を必要とする。
【００２５】
したがって、カソード空間５からの排ガス流は、加湿装置７中に送られる。この加湿装置７においては、少なくとも一つの膜８がある。これは、本質的に、排ガスに対して非透過性であり、排ガス中に含まれる水蒸気に対して透過性である。このタイプの膜８は、先行技術から知られ、種々のポリマー材料、中空繊維膜などからなるであろう。加湿されるべきガス流は、膜８を通過する水蒸気を吸収し、ここに示される例示的実施形態においては、次いで、膜８の反対側の加湿された供給空気流としてカソード空間５に送られる。適切な送出装置９、例えばコンプレッサーは、加湿装置７の上流に配置されて、このガス流が送出される。排ガス流は、カソード空間５の領域から加湿装置７中に送られる前に、熱交換器１０により冷却され、そのため生成された水の一部分は凝縮するであろう。燃料電池の生成された水のこの凝縮された部分、及び排ガス流によって液体形態で混入された燃料電池の生成された水のさらなる一部分は、熱交換器１０及び加湿装置７の間で、液体分離装置１１において、液体形態で分離される。液体形態で分離されたこの水は、次いで、他の目的に用いられるであろう。これは、以下に説明される例示的実施形態において、より詳細に論じられるであろう。
【００２６】
このタイプの燃料電子システム１においては、したがって、簡単かつ効果的な方法で、排ガス流中で最大であるか、少なくともほぼ最大である水の少なくとも一部分が、回収されることが確実にされる。特に、排ガス流中に存在する水蒸気の一部分は、ガス流、特にカソード空間５への供給空気の必要な加湿に用いられる。これに関する欠点は、水蒸気の移送、及びしたがって加湿されるべきガス流の加湿が、一定に膜８のサイズによって予め決定されることである。加湿されるべきガス流の露点を設定可能であることが望ましい。これは、ある種の負荷条件下では、燃料電池２の性能に有害であろうことから、カソード空間５の領域における過剰の水含有量を防止するのに必要である。
【００２７】
ここに示される燃料電池システム１は、ここで、二つのバイパスライン１２、１３（この場合、点線で示される）の少なくとも一つを提供して、加湿されるべきガス流の露点が、影響を及ぼされる。これに関して、原則として、二つのバイパスライン１２、１３のそれぞれは、それだけで、極めて簡単な方法によって、加湿されるべきガス流の露点の設定が達成可能である。さらに、バイパスライン１２、１３の各個の一つに加えて、また、組合せ（すなわち、両バイパスライン１２及び１３の存在）を、燃料電池システム１中に提供することが可能である。バイパスラインの機能は、以下に詳細に説明される。
【００２８】
バイパスライン１２は、その内部を流れる容積流量を変化させるための装置（バイパスライン１２を通って流れる排ガスの容積流量の比率を設定するのに用いられるであろう）（ここには示されない）を有するが、これは、次のように機能する。水蒸気を移送する排ガス流の一部分は、バイパスライン１２中に送られ、残りの部分のみが、加湿装置７中に送られる。これは、極めて簡単な手段によって、加湿装置７における水蒸気の供給を変化させることを可能にする。そのために、加湿されるべきガス流は、単に、利用可能な水蒸気を吸収するであろう。このようにして、加湿されるべきガス流の露点を、水蒸気の供給によって設定することが可能である。この変形形態は、図１に示される燃料電池システム１からの湿潤排ガスの一部分が、未使用の燃料電池システム１を出て、その結果水がまた未使用の環境に送られるという欠点を有する。しかし、これは、図８に、以下に記載される構造によって回避されるであろう。
【００２９】
バイパスライン１３を含む別の変形形態（これはまた、適切には、さらなる手段として用いられるであろう）は、加湿されるべきガス流のほんの一部分が、加湿装置７を通って流れるように提供される。加湿装置７の下流において、この部分は、バイパスライン１３を通って流れ、その結果乾燥したままであるガス流と再度混合されるであろう。一方ではバイパスライン１３を、他方では加湿装置７を通過して、容積比を適切に設定することによって、ここに示される例示的実施形態においては、その際、カソード空間５に入るガス流の露点を変化させるか、又は設定することが可能である。
【００３０】
図２は、加湿装置７の特定の実施形態を通る断面を示す。一方では膜８の領域を、他方ではバイパスライン１２、１３の領域を通過して、容積流量を変化させるための装置はあるが、この図には示されない。
【００３１】
バイパスライン１２、１３（それは、機能に関連するものではなく、バイパスラインのそれは、ここに示される実施形態において形成される）は、加湿装置７に統合される。これは、バイパスライン１２、１３が、その際、パイプラインとして容易に統合されるであろうことから、特に、膜８が中空繊維束として設計される場合に好都合である。しかし、膜８の全ての他の変形形態もまた考えられる。また、加湿装置７及び／又はバイパスライン１２、１３の幾何学形状は、実質的にいかなる所望の方法でも変化されることが可能である。
【００３２】
ガス流の一つは、その際、加湿装置７の入口領域１４からその出口領域１５に流れる。他は、さらなるライン要素１６（単に、ここに示される）を通って、膜８の領域中に流れる。入口領域１４から出口領域１５に流れるガス流に対してバイパスライン１２、１３の領域におけるより高い流動圧力損失が、膜８の領域中に仮定される場合には、ガス流は、主として、バイパスライン１２、１３の領域を通って流れるであろう。膜８の表面積が大きいために、これは、一般的にいつもそうである。
【００３３】
ここで、容積流量を制御可能であるためには、バイパスライン１２、１３の断面は、容積流量を変化させるための装置によって変更される。図３においては、この装置は、バルブプランジャー１７として示される。軸方向に動く結果として、バイパスライン１２、１３中への、又はそこから外への残りの流入又は流出断面（流れの方向は、運転モードに対して重要なものでなない）は、連続的に、「閉鎖」及び「開口」の間で変化されるであろう。その際、もはやバイパスライン１２、１３を通って流れない容積流量の残りの部分は、その際、膜８の領域を通って流れる。そこでは、それは、加湿されるか、又はそれが含む水蒸気を放出する。
【００３４】
図４は、さらなる別の実施形態における装置を示す。これは、円形又は管形設計の加湿装置７に適切である。示された二枚のディスク１８は、開口１９を有し、入口又は出口領域１４、１５における流れ方向に、一方が他方のすぐ後ろに同一中心で配置される。それらが、その際相互に回転される場合には、開口１９間の異なる程度の重なりは、膜８及び／又はバイパスライン１２、１３の異なる領域をもたらす。これは、媒体がそれらを通って流れるように開口される。
【００３５】
図５は、装置のさらなる可能な形態を示す。その際、媒体が流れるであろう断面は、ダイヤフラムディスク２０により変化される。これは、偏心してディスク１８に固定され、媒体が流れるであろう断面の領域中に移動されるであろう。この場合には、再度、図４の第二のディスクを用いて、媒体が膜８の領域で流れるであろう断面を変化させることが可能である。
【００３６】
媒体が流れるであろう断面を変化させるためのこれらの装置（ここに示される）に加えて、また、さらなる変形形態、考えられる適切な装置（特にダイヤフラム）の組合わせなどの全てを用いることが可能である。これは、軸方向に、及び／又はそれらの直径に関して変化されるであろう。小型設計の顕著な利点は、それらが入口又は出口領域で統合されるであろうように設計される全ての実施形態をもたらす。
【００３７】
図６は、加湿装置７のさらなる例示的実施形態を示す。図２に示される例示的実施形態の変更形態として、バイパスライン１２、１３は、この場合には、偏心して配置される。バイパスライン１２、１３が、その際、加湿装置７の他の部分に比較して、重力方向に下方に配置される場合には、加湿装置の領域内で凝縮し、集まるいかなる水も、バイパスライン１２、１３を通って、理想的に送られるであろう。水は、その際、バイパスライン１２、１３自体を通って、又は任意の出口開口２１を通って放出され、次いで液体分離装置１１で製造された水に類似して、システムに再度利用可能にされるであろう。
【００３８】
図７は、燃料電池システム１の別の変形形態を示す。その際、同等の構成要素は、図１で用いられたものに類似の参照符号を提供される。ここに示される燃料電池システム１の例示的実施形態においては、ガス生成装置６は、上記に示された例示的実施形態におけるように、任意の装置というよりむしろ必要な装置である。図７に示された例示的実施形態の燃料電池システム１の場合には、加湿されるべきガス流の露点を設定するためのバイパスライン１３のみが存在する。このバイパスラインは、既に上記された原理にしたがって運転される。さらに、液体分離装置１１内の液体形態で分離された水は、ライン２２を経て、ガス生成装置６に供給して戻される。
【００３９】
ガス生成装置６においては、この水は、炭化水素含有化合物、例えばガソリン、ディーゼル燃料、アルコールなどと一緒に、本質的に知られた方法で反応されて、燃料電池２を運転するための水素リッチガスが形成される。水（ライン２２を経てガス生成装置６に供給される）、及び炭化水素含有化合物（その供給はここに示されない）に加えて、酸素含有媒体はまた、ガス生成装置６に供給される。この酸素含有媒体は、送出装置２３を経て、さらなる加湿装置２４を通ってガス生成装置６に送出される。このさらなる加湿装置２４はまた、加湿装置７と基本的に類似の構造のものである。それは、同様に、水蒸気に対する透過性だけを持つ類似の膜８を有する。この場合のガス生成装置６への供給空気を加湿するのに必要な水分は、同様に、排ガス流から発生する。これは、加湿装置７の下流で、依然として、ある種の残留水分含有量を含む。これは、さらなる加湿装置２４におけるガス生成システム６への供給空気に放出される。この構造においては、バイパスライン１３は、依然として、カソード空間５への供給空気の露点を任意に設定することにより、排ガス流中に含まれる水分を理想的に使用することが確実にされるであろう。ガス生成装置６への供給空気の露点を変化させることは、必ずしも必要ではない。何故なら、この場合には、液体水の制御された供給が、いかなる場合にも、引続いて、出発物質の理想的な反応に必要な水位を設定するのに用いられるであろうからである。加湿された供給空気中の水蒸気のレベルは、必要な水の比較的小さな比率を提供するのみである。
【００４０】
図８は、さらなる例示的実施形態を示す。この場合にはまた、機能的に等価の構成要素に対する参照符号は、前の図面で用いられたものに対応して選択された。
【００４１】
図８に示された燃料電池システム１には、上記されたバイパスライン１２を用いて、カソード空間５に供給される供給空気ストリームの露点が設定される変形形態が含まれる。既に上記されたように、この変形形態は、加湿排ガスの一部分が加湿装置７回りに流れ、それが含む水分が、したがって、原則として失われるという基本的な欠点を有する。図８に示された例示的実施形態においては、この欠点は、バイパスライン１２を通って流れる排ガス流の比率が加湿装置７の下流で排ガス流と直接混合されないことによって、しかしむしろ、さらなる加湿装置２４が間に配置されることによって回避される。バイパスライン１２を通って流れる排ガス流中に含まれる水分は、したがって、さらなる加湿装置２４においては、図７に類似して、ガス生成装置６のための供給空気中に移行されるであろう。この場合には、再度、図７に類似して、送出装置２３が示される。この装置２３は、供給空気をガス生成装置６に送出するのに必要とされる。図８に示された燃料電池システム１には、ここで、さらなる任意の送出装置２５が含まれる。これは、ガス生成装置６内の圧力が、実質的に、さらなる加湿装置２４の領域におけるより高い場合に、必要であるか、又は必要であろう。この場合には、送出装置２３は、低圧コンプッサーとして設計され、送出装置２５は、したがって、高圧コンプレッサーとして設計されて、ガス生成装置６に必要とされるであろうシステムの圧力が確実にされるであろう。
【００４２】
ここにまた示された例示的実施形態においては、ほぼ飽和状態である排ガス流中の水分の一部分は対応するガス流を加湿するのに用いられ、ガス生成装置６で必要とされる水を供給する。
【００４３】
勿論、ここに別々に示された例示的実施形態に加えて、また、全ての考えうる、かつ適切なそれらの組合わせ、ならびにガス生成装置６又は対応する貯蔵装置中に貯蔵された水素を用いることも考えられるところである。全ての燃料電池システム１について、排ガス中に存在する水蒸気は、加湿されるべきガス流、特にカソード空間５への供給空気の理想的な加湿を確実にするであろう。一方、このガス流の露点は、所望に設定されるであろう。さらに、図７及び８に示された例示的実施形態は、例えばガス生成装置６を運転するために、排ガス流中に残留する残留水分が存在するならば回収可能な方法を示す。
【００４４】
特に小型かつ強固な構造のために、加湿装置は、特に陸用車両、船舶及び航空機における燃料電池システム１に対して、及び関連して、駆動目的にエネルギーを提供する燃料電池システム１、及び特にまた補助電源装置（ＡＰＵ）として用いられる燃料電池システム１の両者に対して、加湿に特に適切である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による実施形態における燃料電池システムを示す図。
【図２】本発明による加湿装置の可能な構造を概略図の形態で示す図。
【図３】図２に示される加湿装置の構造を、バイパスラインを通る容積流量を変化させるための装置と共に示す図。
【図４】バイパスラインを通る容積流量を変化させるための装置のさらなる可能な構造を示す図。
【図５】バイパスラインを通る容積流量を変化させるための装置のさらなる別の構造を示す図。
【図６】本発明による加湿装置のさらなる可能な構造を概略図の形態で示す図。
【図７】本発明による燃料電池システムの別の実施形態を示す図。
【図８】本発明による燃料電池システムのさらなる別の実施形態を示す図。
【図１】
2005533360.tif 000003
【図２】
2005533360.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005533360.tif 000006
【図５】
2005533360.tif 000007
【図６】
2005533360.tif 000008
【図７】
2005533360.tif 000009
【図８】
2005533360.tif 000010
【国際調査報告】
2005533360.tif 000011
2005533360.tif 000012
2005533360.tif 000013
2005533360.tif 000014
2005533360.tif 000015
2005533360.tif 000016