[发明专利]动态清扫腔

说明书

本发明涉及一种冲扫布置系统(100)，用于在燃料电池单元的阳极侧(200A)冲扫(清扫)燃料电池单元(200)和/或在电解单元的阴极侧(300K)冲扫电解单元(300)。所述冲扫布置系统(100)具有冲扫通道(20、21)，所述冲扫通道具有第一冲扫通道部段(20)和第二冲扫通道部段(21)，所述第一冲扫通道部段和第二冲扫通道部段能通过冲扫布置系统(100)的放气阀(10)相互流体连通，并且所述冲扫布置系统还具有与冲扫通道(20、21)流体连通并且设置在放气阀(10)下游的缓冲存储器(30)，所述缓冲存储器具有存储腔(31)，所述存储腔设定为用于临时存储脉冲式地利用冲扫质量流(M1)从燃料电池单元(200)和/或电解单元(300)中冲扫出来的流体物质，而所述流体物质能随小于冲扫质量流(M1)的排放质量流(M2)从与第二冲扫通道部段(21)流体连通的流出元件(40)中排出。

本发明涉及一种冲扫布置系统，用于在燃料电池单元的阳极侧冲扫(清扫)燃料电池单元和/或在电解单元的阴极的冲扫电解单元。本发明还涉及一种家用能源中心以及一种用于运行家用能源中心的方法。

用于在燃料电池单元的阳极侧冲扫燃料电池单元和/或在电解单元的阴极的冲扫电解单元的布置系统原理上是由现有技术已知的。为了将可能影响燃料电池和/或电解池的工作能力和使用寿命的不希望的外来气体成分以及局部地在电池结构中积聚的液态水导出，进行冲扫是必要的。

本发明的目的是，给出一种在H₂安全性、运行特性和相关物料流的设计方面有所改进的冲扫布置系统、一种具有冲扫布置系统的家用能源中心以及一种用于运行家用能源中心的方法。

在冲扫布置系统方面，所述目的通过一种冲扫布置系统来实现，所述冲扫布置系统用于在燃料电池单元的阳极侧冲扫(清扫)燃料电池单元和/或在电解单元的阴极侧冲扫(清扫)电解单元，所述冲扫布置系统具有冲扫通道，所述冲扫通道具有第一冲扫通道部段和第二冲扫通道部段，所述第一冲扫通道部段和第二冲扫通道部段能通过冲扫布置系统的放气阀相互流体连通，并且所述冲扫布置系统还具有与冲扫通道流体连通并且设置在放气阀下游的缓冲存储器，所述缓冲存储器具有存储腔，所述存储腔设定为用于临时存储要脉冲式地利用冲扫质量流从燃料电池单元和/或电解单元中冲扫出来的流体物质，使得所述流体物质能够以小于冲扫质量流的排放质量流从与第二冲扫通道部段流体连通的流出元件中排出。通常大部分由H₂组成的排放质量流可以混合到空气质量流中，从而所形成的气体混合物的H₂浓度在所有运行状态下都明显低于H₂在空气中的点燃下限。通过这种稀释效应可以实现设备更为安全的运行。

流出元件可以构造成孔板、节流阀、喷嘴、喷射泵、文杜里喷嘴或复合器。缓冲存储器可以由第二冲扫通道部段分支出来。第二冲扫通道部段可以至少局部地延伸通过缓冲存储器。

本发明包含这样的认知，即在根据现有技术进行冲扫时，所述冲扫脉冲式地用冲扫质量流来进行，通常在几分之一秒内就将较大量的氢气从燃料电池单元和/或电解单元中冲扫出。紧接着这种脉冲式的冲扫之后，有较长时间不再释放氢气。由此可以在混入排风时，可能局部以及暂时地出现危险的高氢气浓度、特别是还可能出现高于点燃下限的浓度，这种浓度可能导致危险的爆鸣气反应。因此，至少在具有高冲扫质量流(量)的所述脉冲期间要提高排风质量流(量)，以便确保充分的稀释效应。

由于根据本发明在放气阀的下游设置了带有存储腔的缓冲存储器，脉冲式地随冲扫质量流排出的流体物质可以与小于所述冲扫质量流的排放质量流一起排出。由此，可以有利地得到对脉冲式冲扫质量流的平缓作用，这有利地在排风质量流较小的同时实现了避免出现临界的氢气浓度。