Die Erfindung betrifft eine Gasstrahlpumpe zum Fördern eines Gasstroms durch einen eingespritzten Treibgasstrom nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einer solchen Gasstrahlpumpe.

Aus der gattungsgemäßen DE 10 2004 049 165 B4 ist ein Brennstoffzellensystem bekannt. Zur Rezirkulation eines Abgases, insbesondere des Anodenabgases des Brennstoffzellensystems, ist eine Gasstrahlpumpe angegeben, welche zur Förderung eines Gasstroms durch einen eingespritzten Treibgasstrom ausgebildet ist. In der Erfindung ist dabei der Teil der Gasstrahlpumpe, in welcher der Energieeintrag von dem Treibgasstrom auf den zu fördernden Gasstrom durch Impulsaustausch und/oder einen Ansaugunterdruck erfolgt, als Ejektor bezeichnet, der Teil, über welchen der

Treibgasstrom in die Gasstrahlpumpe eingespritzt wird, als Injektor. Dieser bereits aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Aufbau wird gemäß der Erfindung in der gattungsgemäßen Schrift über einen Treibgasstrom angetrieben, welcher der

Gasstrahlpumpe über eine Pulsationseinrichtung in Strömungsrichtung des

Treibgasstrahls vor der Einspritzung durch den Injektor geleitet wird. Durch die

Pulsationseinrichtung wird der Druck und/oder der Volumenstrom des Treibgasstroms verändert, sodass dieser pulsiert eingespritzt wird. Dadurch wird eine Verbesserung der Förderleistung der Gasstrahlpumpe erzielt. In der gattungsgemäßen Patentschrift ist dabei als beispielhafte Pulsationseinrichtung lediglich ein Ventil angegeben, welches pulsiert betrieben wird. Dem Fachmann ist klar, dass es sich hierbei vermutlich um ein pulsiert angesteuertes Magnetventil handelt, wie es bei derartigen Aufbauten üblich ist. Ein solches Ventil als Pulsationseinrichtung weist dabei ein bewegliches Element, den Ventilkörper, auf, welches den durchströmbaren Querschnitt in dem Ventil entweder vollkommen freigibt oder durch ein Anschlagen des Ventilkörpers an einem Ventilsitz verschließt. Zwischenstellungen des Ventils sind zwar nicht vorgesehen, wären aber prinzipiell möglich und sind bei anderen Ventiltypen aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt.

Dieser Aufbau in der gattungsgemäßen Schrift hat nun den Nachteil, dass er zur Erzeugung eines pulsierenden Treibgasstroms eine aktiv angesteuerte

Pulsationseinrichtung benötigt, welche über einen Ventilkörper oder dergleichen den Querschnitt pulsierend verschließt und freigibt. Dies ist hinsichtlich der Ansteuerung sehr komplex, da ein aktives Ansteuern der Pulsation dieser Pulsationseinrichtung erfolgen muss. Um diese entsprechend den Anforderungen des Systems einstellen zu können, bedarf es ferner einer entsprechenden Sensorik. All dies ist aufwändig und teuer.

Sensorik und Steuerung haben darüber hinaus den Nachteil, dass diese entsprechend fehleranfällig sind und im Falle eines Defekts von Sensorik und/oder Steuerung die Funktionalität der Gasstrahlpumpe nicht mehr gegeben ist. Zusätzlich wird hierfür eine externe Energiequelle benötigt.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Gasstrahlpumpe anzugeben, welche durch eine Pulsation des Treibgasstroms einen hohen Wirkungsgrad erzielt und die genannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gasstrahlpumpe mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst ein Brennstoffzellensystem mit einer derartigen Gasstrahlpumpe die Aufgabe. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon ergeben sich aus dem abhängigen Unteranspruch.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht es vor, dass das bewegliche Element sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine Gegenkraft pulsierend bewegt.

Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erlaubt also die Erzeugung eines pulsierenden Treibgasstroms, ohne dass aktiv durch eine Steuerung

beziehungsweise Regelung in die Strömung des Treibgasstroms eingegriffen werden muss. Der pulsierende Treibgasstrom kann damit vollkommen unabhängig von der Dosierung, welche idealerweise vorgelagert ausgebildet ist, realisiert werden. Über ein bewegliches Element, welches sich aufgrund einer durch die Strömung verursachten veränderlichen Kraft und einer Gegenkraft, welche gegeneinander wirken und eine schwankende Kraft beziehungsweise Druckdifferenz einmal in Richtung der einen Kraft und einmal in Richtung der anderen Kraft verursachen, pulsierend bewegt.

Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der

erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe ist es dabei vorgesehen, dass das bewegliche Element als Klappe ausgebildet ist, welche an einem in Strömungsrichtung des

Treibgasstroms vorderen Ende außerhalb der Mitte der Strömung des Treibgasstroms drehbeweglich befestigt ist. Eine solche außermittig befestigte Klappe wird immer eine resultierende Kraft aufgrund der An- bzw. Umströmung in eine Richtung erfahren.

Dadurch wird die Klappe zunächst in der einen Richtung abgelenkt, bis sich ein

Kräftegleichgewicht einstellt. Von der Trägheit wird sie etwas über dieses

Kräftegleichgewicht hinausbewegt und wird dann eine resultierende Kraft in die andere Richtung erfahren und sich so wieder zurückbewegen. Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung kann dabei zusätzlich die Gewichtskraft der Klappe und/oder die Kraft einer Feder als Gegenkraft ausgebildet sein, um die Klappe in die Strömung zu drücken. Damit ergibt sich eine pulsierende Bewegung der Klappe. Sie gibt dadurch den durchströmbaren Querschnitt abwechselnd mehr oder weniger stark frei, sodass dies einen pulsierenden Treibgasstrom zur Folge hat.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe kann es vorgesehen sein, dass die Pulsationseinrichtung eine Austrittsdüse und ein Lenkelement aufweist, welches in seinem Abstand zur Austrittsdüse zumindest zwischen einer die Austrittsdüse verschließenden und einer von der Austrittsdüse beabstandeten Position frei beweglich ist, wobei die Austrittsdüse eine Austrittsöffnung und einen mit dem Umlenkelement korrespondierenden Fortsatz aufweist, sodass sich zwischen dem Umlenkelement und dem Fortsatz der Austrittsdüse in Abhängigkeit der sich selbsttätig verändernden Position des Umlenkelements ein mehr oder weniger großer durchströmter Spalt ausbildet.

Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe nutzt dabei das sogenannte hydrodynamische Paradoxon, um eine pulsierende Strömung zu erzielen. Das Umlenkelement ist so vor der Austrittsdüse angeordnet, dass es die Strömung umlenkt, wodurch diese durch einen schmalen Spalt zwischen dem Umlenkelement und der Austrittsdüse strömt. Je schmaler dieser Spalt ist, desto höher ist die

Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch ergibt sich im Bereich zwischen dem Spalt und dem Fortsatz der Austrittsdüse ein geringerer Druck als in der Umgebung. Das

Umlenkelement wird dadurch in Richtung der Austrittsöffnung der Austrittsdüse bewegt, wodurch der Spalt noch kleiner und die Wirkung noch weiter verstärkt wird. Irgendwann verschließt das Umlenkelement die Austrittsdüse. Die Strömung bricht dann schlagartig ab, es stellt sich überall der Umgebungsdruck ein, wodurch das Umlenkelement wieder von dem Fortsatz der Austrittsdüse abgehoben wird. Der sich wieder ausbildende Strömungsspalt wird dann wieder von Gas durchströmt, der beschriebene Vorgang beginnt von Neuem. Der Vorgang ruft dadurch eine pulsierende Strömung des

Treibgasstroms hervor, die mit steigender Strömungsgeschwindigkeit des Gases hochfrequenter wird.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe, welche für beide oben beschriebenen Ausführungsformen der

Pulsationseinrichtung verwendbar ist, ist es vorgesehen, dass vor der

Pulsationseinrichtung ein Proportionalventil als Dosierventil angeordnet ist. Ein solches Proportionalventil, welches als Dosierventil hinsichtlich der Ansteuerung der verursachten Geräuschemissionen und der Exaktheit des dosierten Volumenstroms ideal ist, kann mit der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe kombiniert werden, ohne dass hierdurch Wirkungsgradnachteile entstehen, da durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der selbsttätig wirkenden Pulsationseinrichtung unabhängig von der Dosierung ein pulsierter Treibgasstrom erzielt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe kann es auch vorgesehen sein, dass eine Feststelleinrichtung zur Fixierung des beweglichen Elements vorgesehen ist. Über eine solche Feststelleinrichtung, welche insbesondere aktiv schaltbar ausgestattet sein kann, kann das bewegliche Element fixiert werden. Damit ist eine Abschaltung der Pulsation in der oben genannten Art und Weise möglich. Dies kann beispielsweise bei höheren Lasten beziehungsweise höheren Volumenströmen sinnvoll sein. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung hiervon ist es dementsprechend vorgesehen, dass die Fixierung des beweglichen Elements in einer die Strömung weitgehend freigebenden Position erfolgt. Die Fixierung erfolgt also so, dass das bewegliche Element vorzugsweise in seiner den maximalen Strömungsquerschnitt freigebenden Endposition fixiert wird, umso von einem pulsierenden Gasstrom auf einen kontinuierlichen Gasstrom wechseln zu können.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe ist es ferner vorgesehen, dass der Treibgasstrom nach der Pulsationseinrichtung über wenigstens zwei parallele Düsen in einen Bereich für den zu fördernden Gasstrom einbringbar ist. Das an sich bekannte und aus dem Stand der Technik beschriebene Ejektorkonzept wird in dieser besonders günstigen Ausgestaltung der Gasstrahlpumpe um wenigstens eine zweite Düse erweitert. Die Verwendung von mehreren Düsen hat dabei den Vorteil, dass diese einzeln angesteuert werden können. Sie können dann so geschaltet werden, dass je nach benötigtem Fördervolumenstrom und je nach zur Verfügung stehendem Treibgasstrom entweder die eine, oder die andere oder beide der Düsen durchströmt werden. Hierdurch entsteht eine hohe Flexibilität der Gasstrahlpumpe, sodass diese nicht nur bei einer vordefinierten Last ideal arbeitet, sondern dass innerhalb einer einzigen Gasstrahlpumpe mehrere Lastenpunkte eingestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Gasstrahlpumpe ist hochflexibel und erlaubt mit gutem

Wirkungsgrad die Förderung eines Gasstroms durch einen Treibgasstrom. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist daher ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle, wobei zumindest ein Abgas der Brennstoffzelle von einem Ausgang der Brennstoffzelle über eine Rezirkulationsleitung zu einem Eingang der Brennstoffzelle zurückgeführt ist, und wobei in der Rezirkulationsleitung wenigstens eine Rezirkulationsfördereinrichtung angeordnet ist. Dieser Aufbau eines

Brennstoffzellensystems mit einer Anodenrezirkulation und/oder einer

Kathodenrezirkulation lässt sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen

Gasstrahlpumpe als zumindest eine der Rezirkulationsfördereinrichtungen ideal ergänzend. Sie bietet einen hohen Wirkungsgrad bei einfacher und zuverlässiger

Dosierbarkeit des Treibgasstroms und lässt sich dadurch ideal in dem

Brennstoffzellensystem einsetzen. Der bevorzugte Einsatz innerhalb des Brennstoffzellensystems liegt dabei in der

Verwendung als Rezirkulationsfördereinrichtung zur Rezirkulation des Abgases aus einem Anodenraum der Brennstoffzelle, wobei frischer der Brennstoffzelle zugeführter Brennstoff den Treibgasstrom für die Gasstrahlpumpe bildet. Dieser bevorzugte Einsatz als Rezirkulationsfördereinrichtung in einer sogenannten Anodenrezirkulation

beziehungsweise einem Anodenloop ist ideal, da hier der hohe Wirkungsgrad eine entscheidende Rolle spielt und der typischerweise unter Druck mitgeführte Brennstoff, normalerweise Wasserstoff, ohnehin mit hohem Druck zur Verfügung steht, sodass der Antrieb der Gasstrahlpumpe innerhalb des Brennstoffzellensystems sehr energieeffizient erfolgen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gasstrahlpumpe sowie des Brennstoffzellensystems gemäß der Erfindung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine mögliche Ausführungsform einer Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung einer Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine mögliche alternative Ausführungsform einer Pulsationseinrichtung einer

Gasstrahlpumpe gemäß der Erfindung; und

Fig. 5 eine mögliche Ausführungsform einer Feststelleinrichtung.

In der Darstellung der Figur 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 dargestellt. Es soll in einem beispielhaft angedeuteten Fahrzeug 2 angeordnet sein. Der Kern des

Brennstoffzellensystems bildet eine Brennstoffzelle 3. Diese ist als PEM- Brennstoffzellenstack ausgebildet. Die Brennstoffzelle 3 umfasst einen Anodenraum 4 sowie einen Kathodenraum 5. Über eine angedeutete Luftfördereinrichtung 6 soll dem Kathodenraum 5 Luft als Sauerstofflieferant in an sich bekannter Art und Weise zugeführt werden. Die Abluft aus dem Kathodenraum 5 gelangt dann an die Umgebung. Dies ist sehr stark vereinfacht und rein beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich könnte zwischen Zuluft und Abluft noch ein Modul zum Austausch von Wärme und/oder Feuchtigkeit angeordnet sein, oder es kann im Bereich der Abluft eine Turbine angeordnet sein, um Energie aus der Abluft zurückzugewinnen.

Dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wird als Brennstoff Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 7 zugeführt. Der Wasserstoff gelangt über ein Dosierventil 8, welches als Proportionalventil ausgebildet ist, in den Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3. Nicht verbrauchter Wasserstoff gelangt zusammen mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, welcher durch die Membranen der Brennstoffzelle vom Kathodenraum 5 in den

Anodenraum 4 diffundiert ist, und zusammen mit einem Teil des Produktwassers der Brennstoffzelle 3 über eine Rezirkulationsleitung 9 zurück zum Eingang des

Anodenraums 4, welchem das rezirkulierte Abgas zusammen mit frischem Wasserstoff zugeführt wird. Um die Druckverluste im Anodenraum 4 und in der Rezirkulationsleitung 9 auszugleichen, ist in an sich bekannter Art und Weise eine

Rezirkulationsfördereinrichtung 10 vorgesehen. Diese ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Gasstrahlpumpe 10 ausgebildet. Die Gasstrahlpumpe 10 wird dabei von dem Wasserstoff aus dem Druckgasspeicher 7 als Treibgasstrom angetrieben und sorgt durch Impulsaustausch und/oder einen durch den Treibgasstrom erzeugten Unterdruck dafür, dass das Abgas aus der Rezirkulationsleitung 9 zusammen mit dem Treibgasstrom dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wieder zugeführt wird. Nun ist es so, dass sich in einer solchen Anodenrezirkulation mit der Zeit Wasser und inerte Gase anreichern. Diese müssen beispielsweise von Zeit zu Zeit oder in Abhängigkeit von entstandenen Stoffmengen und/oder Stoffkonzentrationen abgelassen werden. Hierfür ist in der Darstellung der Figur 1 ein Ablassventil 11 vorgesehen. Da dies für die hier vorliegende Erfindung nicht weiter relevant ist, wird darauf nachfolgend nicht näher eingegangen.

Die Gasstrahlpumpe 10 selbst kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der Darstellung der Figur 2 zu erkennen ist. Sie weist einen Düsenkörper 12 auf, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Düsenöffnungen 13 umfasst. Über diese Düsenöffnungen 13 wird der Treibgasstrom nach dem Dosierventil 8, über eine später noch näher beschriebene Pulsationseinrichtung 14, und zwei optionale Ventile 15 in die Gasstrahlpumpe 10 eingedüst. Der in der Darstellung in der Figur 2 mit A bezeichnete Abgasstrom strömt durch die Rezirkulationsleitung 9 in einen Beschleunigungsbereich I, welche in Strömungsrichtung des Treibgasstroms nach der Düse angeordnet ist. Über eine sogenannte Fangdüse II strömen die Gase dann vermischt ab. Zur Förderung des Gasstroms kommen nun zwei physikalische Prinzipien zum Tragen. Einerseits kommt es zu einem Impulsaustausch des in den Beschleunigungsbereich I eingedüsten

Treibgasstroms und der Partikel des Abgases A, welche das Abgas A beschleunigen. Außerdem kann durch die Querschnittsverengung im Bereich der Fangdüse II bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit des Treibgasstroms ein Unterdruck aufgebaut werden, welcher ebenfalls einen Ansaugeffekt auf das Abgas A ausübt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Gasstrahlpumpe 10 ist es nun speziell so, dass durch die zwei Düsenöffnungen 13 in der Düse 12 bei unterschiedlichen Lasten aufgrund der Schalteinrichtungen 15 entweder die eine Düsenöffnung 13 oder die andere Düsenöffnung 13 oder beide der Düsenöffnungen verwendet werden können. Dadurch lassen sich verschiedene Lastzustände der Gasstrahlpumpe 10 einstellen.

Für die hier vorliegende Erfindung ist nun insbesondere die bereits erwähnte und in den Figuren 1 und 2 dargestellte Pulsationseinrichtung 14 von entscheidender Bedeutung. Sie dient dazu, den Treibgasstrom nach dem Dosierventil 8 in einen pulsierenden

Treibgasstrom zu verwandeln, um den Wirkungsrad der Gasstrahlpumpe 10 zu verbessern. Die Ausgestaltung der Pulsationseinrichtung 14 ist dabei so ausgebildet, dass ein bewegliches Element sich selbsttätig durch eine über die Strömung verursachte veränderliche Kraft und eine sich dann aufbauende Gegenkraft pulsierend bewegt.

In der Darstellung der Figur 3 ist ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel für eine solche Pulsationseinrichtung 14 zu erkennen. Die Pulsationseinrichtung 14 in der Ausgestaltung gemäß Figur 3 besteht im Wesentlichen aus einer Klappe 16, welche das bewegliche Element bildet. Die Klappe 16 ist in idealer Weise auf einer Seite, und zwar aus Richtung des anströmenden Treibgasstroms vorne, kugelgelagert drehbeweglich befestigt. Über ihre Gewichtskraft und eventuell die Kraft einer hier beispielhaft angedeuteten Feder 17, welche vorzugsweise als Torsionsfeder im Bereich der Lagerung ausgebildet ist, wird sich die Klappe 16 im Stillstand des Brennstoffzellensystems 1 nach unten bewegen. Sie ragt dann aus der Stoßdruckkammer 18, in welcher sie angeordnet ist, über die Verbindung zu dem Leitungselement 19 für den Treibgasstrom in die Strömung des Treibgasstroms hinein. Sie staut die Strömung des Treibgasstroms dadurch auf. Mit höherem sich ausbildendem Staudruck nimmt die Kraft auf die Klappe 16 entgegen der Gewichtskraft und der Federkraft entsprechend zu, sodass die Klappe 16, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, in Richtung der Stoßdruckkammer 18 nach oben und in diese hinein bewegt wird. Dadurch kann der Treibgasstrom frei durch das Leitungselement 19 strömen und der Staudruck, welcher sich in Strömungsrichtung vor der Klappe 16 aufgebaut hat, baut sich entsprechend ab. Dadurch gewinnt wieder die Gegenkraft, hier also die

Gewichtskraft und die Federkraft auf die Klappe, die Überhand, sodass die Klappe wiederum in die Strömung hineingedrückt wird und der Ablauf von vorne beginnt.

Dadurch ergibt sich ein pulsierender Treibgasstrom. Bei niedrigen Lasten funktioniert dies hervorragend und die Klappe 16 führt eine pulsierende Bewegung aus, welche den pulsierenden Treibgasstrom erzielt. Bei höheren Lasten, bei denen eine Pulsation des Treibgasstroms nicht mehr unbedingt notwendig und teilweise sogar unerwünscht ist, wird die Klappe 16 durch den Strömungsdruck weitgehend offengehalten und verbleibt überwiegend im Bereich der Stoßdruckkammer 18. Sie beeinflusst die Strömung des Treibgasstroms dann nur noch minimal, sodass die Druckpulsationen mit höherer Strömungsgeschwindigkeit und höherem Volumenstrom des Treibgasstroms

selbstregelnd abnehmen. Die Pulsationseinrichtung 14 ist dabei selbsttätig und benötigt keinerlei Einfluss über eine Steuerung oder Regelung von außen. Lediglich Federkraft und Gewichtskraft der Klappe 16 müssen auf den jeweiligen Anwendungsfall bei der Konstruktion der Pulsationseinrichtung 14 abgestimmt und ausgelegt werden.

In der Darstellung der Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer

Pulsationseinrichtung 14 zu erkennen. Diese nutzt das sogenannte hydrodynamische Paradoxon. An das Leitungselement 19 für den anströmenden Treibgasstrom schließt sich hierbei eine Austrittsdüse 20 an. Diese besteht aus einer Düsenöffnung 21 , hier praktisch das Ende des Leitungselements 19, sowie einem als Fortsatz 22 bezeichneten Teil. Dieser kann beispielsweise als kreisringförmige Scheibe ausgebildet sein. Es wäre auch denkbar, dass der Fortsatz 22 eine andere Form, beispielsweise die Form eines Trichters, aufweist. In Strömungsrichtung auf die Austrittsöffnung folgend befindet sich ein Umlenkelement 23. Dieses korrespondiert in seiner Form mit dem Fortsatz 22, ist also in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als kreisförmige Scheibe ausgebildet. Bei der prinzipiell ebenso möglichen Ausgestaltung des Fortsatzes 22 in der Art des bereits erwähnten Trichters müsste das Umlenkelement 23 dann dementsprechend in der Art eines Kegels ausgebildet sein.

Die Funktionalität der Pulsationseinrichtung 14 ist nun die, dass durch das

Umlenkelement 23 die Strömung nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung 22 entsprechend umgelenkt wird. Die umgelenkte Strömung strömt dann durch den in Figur 4 erkennbaren Spalt 24 zwischen dem Umlenkelement 23 und dem Fortsatz 22 der Austrittsdüse 21 hindurch. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit in dem Spalt 24 herrscht im Bereich des Spalts 24 ein kleinerer Druck als in der Umgebung des Aufbaus, und insbesondere im Bereich des Umlenkelements 23 auf seiner der

Austrittsöffnung 21 abgewandten Seite. Das Umlenkelement 23 wird dadurch mit steigender Strömungsgeschwindigkeit zunehmend in Richtung der Austrittsöffnung 21 gedrückt. Sobald der Druck so hoch wird, dass das Umlenkelement 23 den Fortsatz 22 berührt, verschließt es die Austrittsöffnung 21 und der Spalt 24 fällt weg. Dadurch gleicht sich der Druck zwischen dem Fortsatz 22 und dem Umlenkelement 23 sofort auf den in der Umgebung herrschenden Druck an. Das Umlenkelement 23 wird dadurch nicht mehr in Richtung des Fortsatzes 22 gedrückt, sodass der Spalt 24 wieder entsteht und die Strömung durch den Spalt 24 von Neuem beginnt. Mit zunehmender Strömung verringert sich dann der Druck im Spalt 24 wieder, dieser wird entsprechend kleiner und der beschriebene Vorgang wiederholt sich. Das Ergebnis ist ein nach der

Pulsationseinrichtung 14 pulsierender Treibgasstrom, welcher dann entsprechend über die Düse 12 in die Gasstrahlpumpe 10 eingespritzt werden kann.

Die Pulsationseinrichtung 14 in beiden Varianten kann dabei unmittelbar in den Aufbau der Gasstrahlpumpe 10 mit integriert sein, beispielsweise indem das entsprechende Bauteil dort angeflanscht ist. Genau so gut ist es denkbar, die Pulsationseinrichtung 14 und die Gasstrahlpumpe 10 örtlich voneinander zu trennen und über ein mehr oder weniger langes Leitungselement miteinander zu verbinden.

In beiden beschriebenen Ausführungsformen der Pulsationseinrichtung 14 ist es denkbar und möglich, eine Feststelleinrichtung 25 vorzusehen, über welche sich das bewegliche Element, also die Klappe 16 oder das Umlenkelement 23, fixieren lässt. Beispielsweise könnte die Feststelleinrichtung 25 als Elektromagnet ausgebildet sein, wenn das bewegliche Element 16, 23 aus einem magnetisierbaren Material besteht. So könnte beispielsweise die Klappe 16 in ihrer oberen Position festgehalten werden, oder das Umlenkelement 23 in der den maximalen durchströmbaren Spalt 24 freigebenden

Position. Alternativ zu einer solchen Feststelleinrichtung 25 ist in der Darstellung der Figur 5 eine mögliche Ausführungsform einer mechanischen Feststelleinrichtung 25 dargestellt. Eine solche Feststelleinrichtung 25 kann beispielsweise bei der Ausgestaltung des beweglichen Elements als Klappe 16 auf der der drehbaren Lagerung der Klappe 16 abgewandten Seite der Stoßdruckkammer 18 angeordnet sein. Bei der Ausgestaltung des beweglichen Elements als Umlenkelement 23 wären idealerweise drei oder mehr gleichmäßig über den Umfang des Umlenkelements 23 verteilt angeordnete Feststelleinrichtungen 25 möglich. In der Darstellung der Figur 5 ist die Ausrichtung der Darstellung so gewählt, dass diese im Wesentlichen der Darstellung in Figur 3 entspricht. Bei der Verwendung mit dem Umlenkelement 23 als beweglichem Element wäre der Spalt 24 in der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform unterhalb des dort in seiner Endposition gezeichneten beweglichen Elements 16, 23 zu verstehen. Die Pulsation des beweglichen Elements 16, 23 ist durch den Doppelpfeil angedeutet. Die

Feststelleinrichtung 25 weist eine Sperrklinke 26 auf, welche beispielsweise durch die Kraft einer Feder 27 in Richtung des beweglichen Elements 16, 23 gedrückt wird, wenn das bewegliche Element 16, 23 fixiert werden soll. Da typischerweise die Position des beweglichen Elements 16, 23 zum Zeitpunkt der Aktivierung der Feststelleinrichtung 25 nicht bekannt ist, ist der in Figur 5 dargestellte Aufbau von besonderem Vorteil. Befindet sich das bewegliche Element 16, 23 bereits oberhalb der Sperrklinke 26, dann wird es dort verbleiben. Befindet es sich noch unterhalb der Sperrklinke 26, dann wird es nach oben gegen eine schräge Fläche 28 der Sperrklinke 26 bewegt. Die Sperrklinke 26 wird gegen die Kraft der Feder 27 zurückgeschoben und das bewegliche Element 16, 23 kann die Sperrklinke 26 passieren. Durch die Kraft der Feder 27 wird die Sperrklinke dann wieder in die in Figur 5 dargestellte Position gedrückt und das bewegliche Element 23 wird oberhalb der Sperrklinke 26 festgehalten. Zusätzlich kann über einen Aktuator 29 eine aktive Ansteuerung der Sperrklinke 26 erfolgen, sodass diese beispielsweise gegen die Kraft der Feder 27 aus dem Eingriffsbereich des beweglichen Elements 16, 23 bewegt werden kann, wenn die Pulsation nicht unterbrochen werden soll. Auch eine Bewegung in die in Figur 5 dargestellte Position durch den Aktuator 29 bei Bedarf ist möglich.

Die Feststelleinrichtung 25 kann nun vorzugsweise so verwendet werden, dass diese ab einem gewissen vorgegebenen Volumenstrom, welcher typischerweise einer

vorgegebenen Last der Brennstoffzellensystems 1 entspricht, in die in Figur 5 dargestellte Position bewegt wird. Sobald das bewegliche Element 16, 23 die Sperrklinke 26 passiert, wird das bewegliche Element fixiert und kann nicht wieder in den Bereich der Strömung zurückfallen. Die Pulsation der Strömung in dem Leitungselement 19 wird dann aufgehoben und es kommt zu einer kontinuierlichen Durchströmung des

Leitungselements 19. Sinkt der Volumenstrom in dem Leitungselement 19

beziehungsweise die Last der Brennstoffzelle 3 wieder ab, dann kann über den Aktuator 29 das bewegliche Element 16, 23 wieder freigegeben werden und es kann wieder ein pulsierter Treibgasstrom durch die Pulsationseinrichtung 14 in dem Leitungselement 19 bereitgestellt werden. Der beschriebene Aufbau lässt sich dabei selbstverständlich nicht nur bei einer

Gasstrahlpumpe 10, wie sie in der Darstellung der Figur 2 beschrieben ist, einsetzen, sondern auch bei einer Gasstrahlpumpe mit einer einzigen Düsenöffnung, oder mehreren nebeneinander angeordneten Gasstrahlpumpen, welche jeweils für unterschiedliche Strömungsleistungen ausgebildet sind und in der Art eines Registers miteinander verschaltet werden.

Das Brennstoffzellensystem 1 mit der Gasstrahlpumpe 10, welche die

Pulsationseinrichtung 14 in einer der beschriebenen Ausführungsformen aufweist, ermöglicht mit minimalem Aufwand und bei minimalem Bauraum einen sehr guten Wirkungsgrad. Es ist daher insbesondere für die Anwendung in dem bereits erwähnten Fahrzeug 2 geeignet. Das Fahrzeug 2 kann dabei insbesondere ein Personenkraftwagen, jedoch auch ein schienengetriebenes Fahrzeug, ein unbemanntes Logistikfahrzeug, ein Schiff oder dergleichen sein. Die Brennstoffzelle 3 kann die elektrische Leistung für dieses Fahrzeug 2 bereitstellen. Die Leistung kann einerseits für die Elektronik eines Bordnetzes verwendet werden. Sie soll jedoch insbesondere als Antriebsleistung für das Fahrzeug 2 bereitgestellt werden.