DE10033036A1

DE10033036A1 - Brennstoffzellensystem und Verfahren für das Steuern von seinem Betriebsdruck

Info

Publication number: DE10033036A1
Application number: DE10033036A
Authority: DE
Inventors: Yasukazu Iwasaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2020-07-08
Also published as: JP3956542B2; US6497972B1; JP2001023678A; DE10033036B4

Abstract

Ein Brennstoffzellensystem ist mit einem Wassertank, einem Reformer, der ein reformiertes Gas durch das Reformieren eines Brennstoffs unter Verwendung von Wasser aus dem Wassertank erhält, und einem Kondensator, der Wasser aus dem Abgas vom Kondensator wiedergewinnt und das Wasser in den Wassertank zurückführt, versehen. Ein Verfahren für das Steuern des Betriebsdrucks wird auf ein solches Brennstoffzellensystem angewandt. Hier wird in Erwiderung auf die Abgastemperatur des Kondensators der Gleichgewichts-Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems, an dem sich das Hineinfließen und das Herausfließen von Wasser im Brennstoffzellensystem im Gleichgewicht befindet, berechnet, und es wird der Druck des maximalen Betriebswirkungsgrades, bei dem der Betriebswirkungsgrad des Brennstoffzellensystems maximal ist, berechnet. Die Steuerung des Betriebsdrucks des Brennstoffzellensystems wird so durchgeführt, daß es den höheren Druck des Gleichgewichts-Betriebsdrucks und des Drucks des maximalen Betriebswirkungsgrades annimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzel lensystem und ein Verfahren für das Steuern des Betriebs drucks eines Brennstoffzellensystems, und insbesondere auf ein Brennstoffzellensystem, in dem vorzugsweise Wasser aus dem Abgas, das aus einer Brennstoffzelle abgegeben wird, wie dergewonnen und gesammelt werden kann, und auf ein Verfahren für das Steuern von seinem Betriebsdruck.

Nach einer Untersuchung, die durch den Erfinder der vorlie genden Anmeldung durchgeführt wurde, stellt eine Konfigura tion, die in einem Brennstoffzellen-Fahrzeug 101 montiert ist, wie das in Fig. 9 gezeigt ist, eine Konfiguration eines Brennstoffzellensystems dar.

Im Brennstoffzellensystem SS des Brennstoffzellen-Fahrzeugs 101 wird Methanol 17, der als Brennstoff verwendet wird, durch einen Reformer 13 unter Verwendung von Wasser 21 mit Dampf reformiert, um somit ein reformiertes Gas 23, das Was serstoff enthält, zu erzeugen, wobei dieses zur Anodenseite der Brennstoffzelle 29 geführt wird.

Luft 27 aus einem Kompressor 29 wird zur Kathodenseite der Brennstoffzelle 29 gesandt.

In der Brennstoffzelle 29 werden der Wasserstoff, der im re formierten Gas 23 enthalten ist, und der Sauerstoff, der in der Luft 27 enthalten ist, verwendet, um elektrische Leistung zu erzeugen.

Der Wasserstoff, der im reformierten Gas 23 enthalten ist, und der Sauerstoff, der in der Luft 27 enthalten ist, werden nicht vollständig in der Brennstoffzelle 29 verbraucht, wobei ein nicht verbrauchter Teil über einen Kondensator 35 an ei nem Combustor 37 als reformiertes Abgas 31 und als Abluft 33 gesandt wird.

Im Combustor 37 werden das reformierte Abgas 31 und die Ab luft 33 zusammen mit der Luft 39 vom Kompressor 25 und dem Methanol aus einem Methanoltank 15 verbrannt, wobei die Wärme dieser Verbrennungsreaktion wieder als Wärmequelle für das Verdampfen des Methanols 17 und des Wassers 21 im Reformer 13 verwendet wird.

In einer Systemsteuervorrichtung 57 wird, basierend auf den Druckwerten der Luft und des reformierten Gases, die durch Drucksensoren 59 und 61, die der Brennstoffzelle 29 vorge schaltet sind, detektiert werden, die Öffnung der Druckein stellventile 63 und 65, die nach dem Kondensator 35 vorgese hen sind, gesteuert, um somit den Betriebsdruck des Brenn stoffzellensystems SS, der den Betriebsdruck der Brennstoff zelle 29 darstellt, zu steuern. Wenn die Betriebslast der Brennstoffzellensystems SS groß ist, so wird die Steuerung so durchgeführt, daß dieser Betriebsdruck erhöht wird, um die maximale elektrische Leistung aus dem Brennstoffzellensystem SS zu erhalten. Wenn die Betriebslast jedoch kleiner ist, so wird die Steuerung so durchgeführt, daß der Betriebsdruck vermindert wird, um den Wirkungsgrad des Brennstoffzellensy stems SS zu erhöhen.

Beim Kondensator 35 wird Kühlwasser W verwendet, um das re formierte Abgas 31 und die Abluft 33, die von der Brennstoff zelle 29 abgegeben werden, zu kühlen, wobei der Dampf, der im reformierten Abgas 31 und der Abluft 33 enthalten ist, kon densiert und wiedergewonnen wird, wobei das wiedergewonnene Wasser 43 in einen Wassertank zurückgeführt wird.

In Fig. 9 zeigt die dicke durchgezogene Linie EL die elek trische Sammelleitung an, und EXT bezeichnet das Abgas vom Combustor 37.

In einigen Fällen wird Luft A vom Kompressor 25 zum Reformer 13 gesandt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im oben erwähnten Brennstoffzellensystem stellt jedoch die Systemsteuervorrichtung 57, basierend auf den Druckwerten der Luft und des reformierten Gases, die durch Drucksensoren 59 und 61, die vor der Brennstoffzelle 29 vorgesehen sind, ge messen werden, die Öffnungen der Druckeinstellventile 63 und 65, die hinter dem Kondensator 35 vorgesehen sind, ein, um den Betriebsdruck der Brennstoffzelle 29 zu steuern.

Aus diesem Grund hängt die Wiedergewinnung des Wassers durch den Kondensator 35 vom Betriebszustand der Systemsteuervor richtung 57 ab.

Somit kann man erkennen, daß in Abhängigkeit vom Betriebszu stand der Systemsteuervorrichtung 57, eine Verminderung der Menge des Wasser, das in den Wassertank 19 vom Kondensator 35 rückgeführt wird, auftritt.

Um unter Berücksichtigung des obigen Sachverhalts zu verhin dern, daß das Wasser im Wassertank 19 ausgeht, kann man des sen Kapazität erhöhen. Dies ist jedoch beim Installieren des Brennstoffzellensystems SS in einem Fahrzeug nicht wünschens wert.

Beim Brennstoffzellensystem SS ist es notwendig, den Wasser tank 19 mit Wasser aufzufüllen, bevor er leer ist, was jedoch beispielsweise passieren kann, während das Fahrzeug betrieben wird, was problematisch ist.

Somit wurde die vorliegende Erfindung unter Erwägung der obi gen Untersuchung durchgeführt, wobei ihre Aufgabe darin liegt, ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren für das Steuern des Betriebsdrucks dieses Systems zu liefern, so daß im wesentlichen kein Auffüllen des Wassers, das im Brenn stoffzellensystem verwendet wird, notwendig ist, und somit der praktische Betrieb erleichtert wird.

Ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt: einen Wassertank, einen Reformer, der reformiertes Gas erhält, indem er Brennstoff unter Verwendung von Wasser aus dem Wassertank reformiert, eine Brennstoffzelle, die elektrische Leistung unter Verwendung von reformiertem Gas vom Reformer und Gas, das Sauerstoff einschließt, erzeugt, einen Kondensator, der Wasser aus dem Abgas der Brennstoff zelle wieder gewinnt, wobei das durch den Kondensator wieder gewonnene Wasser in den Wassertank rückgeführt wird, einen Abgastemperaturdetektor für das Detektieren der Temperatur des Abgases vom Kondensator, und eine Betriebsdrucksteuervor richtung, die den Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems steuert. Hier berechnet die Betriebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf die Temperatur des Abgases vom Kondensator, die durch den Abgastemperaturdetektor detektiert wird, einen Gleichgewichts-Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems, bei dem das Einfließen und das Herausfließen von Wasser im Brenn stoffzellensystems sich im Gleichgewicht befindet, in Erwide rung auf die Betriebslast des Brennstoffzellensystems, sie berechnet den Druck des maximalen Betriebswirkungsgrades, bei dem der Betriebswirkungsgrad des Brennstoffzellensystems ma ximal ist, und sie führt eine Steuerung des Betriebsdrucks des Brennstoffzellensystems durch, um einen höheren Druck des Gleichgewichts-Betriebsdrucks und des Betriebsdrucks für den maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.

Anders ausgedrückt, umfaßt ein Brennstoffzellensystem gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes: einen Wassertank, einen Reformer, der reformiertes Gas durch das Reformieren von Brennstoff unter Verwendung von Wasser vom Wassertank erhält, eine Brennstoffzelle, die elektrische Leistung unter Verwen dung von reformiertem Gas vom Reformer und Gas, das Sauer stoff enthält, erzeugt, einen Kondensator, der Wasser aus dem Abgas der Brennstoffzelle wiedergewinnt, wobei das durch den Kondensator wieder gewonnene Wasser in den Wassertank rückge führt wird, eine Abgastemperaturdetektionsvorrichtung für das Detektieren der Temperatur des Abgases vom Kondensator, und eine Betriebsdrucksteuervorrichtung für das Steuern des Be triebsdrucks des Brennstoffzellensystems. Hier berechnet die Betriebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf die Tempera tur des Abgases vom Kondensator, die durch die Abgastempera turdetektionsvorrichtung detektiert wird, einen Gleichge wichts-Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems, bei dem sich das Hineinfließen und Herausfließen von Wasser im Brenn stoffzellensystem in einem Gleichgewicht befindet, in Erwide rung auf die Betriebslast des Brennstoffzellensystems, sie berechnet den Betriebsdruck für einen maximalen Wirkungsgrad, bei dem der Betriebswirkungsgrad des Brennstoffzellensystems ein Maximum aufweist, und sie führt eine Steuerung des Be triebsdrucks des Brennstoffzellensystems durch, um beim Gleichgewichts-Betriebsdruck und beim Betriebsdruck für den maximalen Wirkungsgrad einen höheren Druck zu erzielen.

Andererseits wird ein Verfahren für das Steuern des Betriebs drucks eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Brennstoffzellensystem angewandt, das einen Wassertank, einen Reformer, der reformiertes Gas durch das Reformieren eines Brennstoffs unter Verwendung von Wasser aus einem Wassertank erhält, eine Brennstoffzelle, die elektri sche Leistung unter Verwendung reformierten Gases vom Refor mer und eines Gases, das Sauerstoff enthält, erzeugt, und ei nen Kondensator, der Wasser aus dem Abgas von der Brennstoff zelle wiedergewinnt und das Wasser in den Wassertank zurück führt, umfaßt. Hier detektiert das Verfahren die Temperatur des Abgases vom Kondensator, berechnet in Reaktion auf die Temperatur des Abgases vom Kondensator einen Gleichgewichts- Betriebsdruck der Brennstoffzelle, bei dem das Hineinfließen und das Herausfließen des Wassers im Brennstoffzellensystem ausgeglichen ist, berechnet die Betriebslast des Brennstoff zellensystems, berechnet den Betriebsdruck des maximalen Wir kungsgrades, bei dem der Wirkungsgrad des Betriebs des Brenn stoffzellensystems maximal ist, und steuert den Druck des Brennstoffzellensystems, um einen höheren Druck beim Gleich gewichts-Betriebsdruck und beim Betriebsdruck für einen maxi malen Wirkungsgrad zu erzielen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Zeichnung, die ein Brennstoffzellen-Fahrzeug zeigt, in welchem ein Brennstoffzellensystem gemäß einer er sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist.

Fig. 2 ist eine Zeichnung, die ein Diagramm A für das Be stimmen des Betriebsdrucks maximalen Wirkungsgrades Plod, an welchem der Systemwirkungsgrad maximal ist, in Erwiderung auf die Betriebslast L des Brennstoffzellensystems gemäß der vor liegenden Ausführungsform zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm B, das die gegenseitige Beziehung zwischen der Ausflußtemperatur T des Kondensators und dem Gleichgewichts-Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems Pcnd, bei welchem sich das Hineinfließen und das Herausflie ßen von Wasser im Brennstoffzellensystem im Gleichgewicht be findet, gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb des Brennstoff zellensystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

Fig. 5 ist eine Zeichnung, die ein Brennstoffzellen-Fahrzeug zeigt, in welches ein Brennstoffzellensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm C für das Bestimmen der Wasserwie dergewinnungsgeschwindigkeit v aus der Wasserpegeldifferenz, bis der Wasserpegel H des Wassertanks optimal gemacht ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

Fig. 7 ist ein Diagramm D, das die gegenseitige Beziehung zwischen der Ausflußtemperatur T des Kondensators, der Was serwiedergewinnungsgeschwindigkeit v im Brennstoffzellensy stem und dem Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd gemäß der vor liegenden Ausführungsform zeigt.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb eines Brenn stoffzellensystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

Fig. 9 ist eine Zeichnung, die die Konfiguration einer Brennstoffzelle, die durch den vorliegenden Erfinder unter sucht wurde, zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen eines Brennstoffzellensystems und eines Verfahrens für das Steuern von seinem Betriebsdruck gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail beschrie ben, wobei auf die relevanten begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird.

Eine erste Ausführungsform eines Brennstoffzellensystems und eines zugehörigen Betriebsdrucksteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Brennstoffzellen-Fahrzeug 11, in welchem ein Brennstoffzellensystem S1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert ist.

In Fig. 1 verwendet ein Reformer 13 Wasser, das von einem Wassertank 19 geliefert wird, um als Brennstoff von einem Me thanoltank 15 zugeführtes Methanol 17 mit Dampf zu reformie ren, um ein reformiertes Gas 23 zu erzeugen, das Wasserstoff enthält. Die Dampfreformierung stellt eine endotherme Reakti on dar.

In einigen Fällen verwendet der Reformer 13 Luft A, die vom Kompressor 25 geliefert wird, um das Methanol 17, das vom Me thanoltank 15 geliefert wird, teilweise zu oxidieren, um so mit ein reformiertes Gas zu erzeugen. Diese Oxidationsrefor mation ist eine exotherme Reaktion.

Reformiertes Gas 23, das vom Reformer 13 geliefert wird, und Luft 27, die vom Kompressor 5 geliefert wird, werden zur An odenseite beziehungsweise Kathodenseite der Brennstoffzelle geliefert, um somit Elektrizität, das heißt, elektrische Lei stung unter Verwendung des Wasserstoffs im reformierten Gas 23 und des Sauerstoffs in der Luft 27 zu erzeugen.

Der Wasserstoff im reformierten Gas 23 und der Sauerstoff im der Luft 27 werden nicht vollständig in der Brennstoffzelle 29 verbraucht; ein Teil von ihnen bleibt übrig und wird abge führt. Das heißt, das reformierte Abgas 31 und die Abluft 33 werden über den Kondensator 35 zum Combustor 37 gesandt.

Im Combustor 37 werden das reformierte Abgas 31 und die Ab luft 33 zusammen mit der Luft 39, die vom Kompressor 25 ge liefert wird, und dem Methanol 17, das vom Methanoltank 15 geliefert wird, verbrannt.

Die Hitze der Verbrennungsreaktion im Combustor 37 wird wie der verwendet, um das Methanol 17 und das Wasser im Reformer 13 zu verdampfen, und als eine Hitzequelle für die endotherme Reaktion der Dampfreformation.

Der Kondensator 35 verwendet Kühlwasser W aus einem Radiator 41 um mittels eines Wärmetausches das reformierte Abgas 31 und die Abluft 33, die jeweils von der Brennstoffzelle 29 ab gegeben werden, zu kühlen, wobei der darin enthaltene Dampf kondensiert und wiedergewonnen wird und als wiedergewonnenes Wasser 43 in den Wassertank 19 rückgeführt wird.

Eine Batterie 45 sammelt elektrische Leistung, die durch die Brennstoffzelle 29 erzeugt wird, und regenerativ erzeugte elektrische Leistung, die durch einen Motor 47 erzeugt wird, wenn das Fahrzeug sich verlangsamt.

Eine Einstellvorrichtung 49 für die elektrische Leistung führt in Erwiderung auf ein Steuersignal von einer elektri schen Leistungssteuerung 51 in dem Fall, bei dem es für die elektrische Leistung, die durch die Brennstoffzelle 29 er zeugt wird, nicht möglich ist, genügend elektrische Leistung für den Verbrauch durch den Motor 47 beim Fahren und für den Verbrauch der Hilfsausrüstung, wie dem Kompressor 25, dem Re former 13 und dem Combustor 29 zu liefern, eine passende elektrische Leistungsverteilung vor, wie beispielsweise eine Lieferung von elektrischer Leistung an den Motor 47 von der Batterie 45, und elektrischer Leistung an eine Hilfsausrü stung, wie den Kompressor 25, um die ungenügende elektrische Leistung zu vermehren.

Die elektrische Leistungssteuerung 51 sendet auf der Basis eine Detektionssignals, das der Größe des Niederdrückens des Gaspedals 53, die durch einen Positionssensor 55 detektiert wird, entspricht, ein Steuersignal an eine elektrische Lei stungseinstellvorrichtung 49, um so die elektrische Leistung mittels der elektrischen Leistungseinstellvorrichtung 49 pas send zu verteilen.

Innerhalb der elektrischen Leistungseinstellvorrichtung 49 sind ein Spannungssensor SV und ein Stromsensor SI vorgese hen, die die Spannung und den Strom, der durch die Brenn stoffzelle 29 erzeugt wird, detektieren, wobei das Detektion sergebnis an eine Systemsteuerung 57 ausgegeben wird.

Ein Luftdrucksensor 59 detektiert den Druck der Luft 27, die vom Kompressor 25 zur Brennstoffzelle 29 geliefert wird, wo bei der gemessene Luftdruckwert an die Systemsteuervorrich tung 57 ausgegeben wird.

Ein Drucksensor 61 für das reformierte Gas detektiert den Druck des reformierten Gases, das an die Brennstoffzelle 29 vom Reformer 13 geliefert wird, wobei der detektierte Druck wert des reformierten Gases an die Systemsteuervorrichtung 57 ausgegeben wird.

Ein Ventil 63 zum Einstellen des Drucks des reformierten Ab gases stellt den Druck des reformierten Abgases, das an den Combustor 37 vom Kondensator 35 gesendet wird, ein.

Ein Ventil 65 für das Einstellen des Abluftdruckes stellt den Druck der Abluft, die vom Kondensator 35 an den Combustor 37 gesandt wird, ein.

Ein Temperatursensor 67 ist nahe dem Auslaß des Kondensators 35 angeordnet und detektiert die Auslaßtemperatur der Abluft, die aus dem Kondensator 35 ausgegeben wird, wobei diese zur Systemsteuervorrichtung 57 gesandt wird. Die Montageposition des Temperatursensors 67 kann, um die Temperatur des refor mierten Abgases des Kondensators 35 zu detektieren, in der Nähe des Auslasses des reformierten Abgases (gestrichelte Li nie in Fig. 1) des Kondensators 35 angeordnet sein. In die ser Ausführungsform befindet sich die Montageposition, um die typische Auslaßtemperatur der Abluft zu detektieren, nahe dem Auslaß der Abluft des Kondensators 35 (durchgezogene Linie in Fig. 1).

Die Systemsteuerung 57 überwacht den Luftdruck, der durch den Drucksensor 59 detektiert wird, und den Druckwert des refor mierten Gases, der durch den Drucksensor 61 detektiert wird, und stellt die Öffnung der Druckeinstellventile 63 und 65 so ein, daß der Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems ge steuert wird, insbesondere um den Betriebsdruck der Brenn stoffzelle 29 zu steuern. Die Systemsteuerung 57 berechnet auf der Basis der Spannung V und des Stroms I, die durch den Spannungssensor SV und den Stromsensor SI in der elektrischen Leistungseinstellvorrichtung 49 detektiert werden, die Be triebslast des Brennstoffzellensystems S1. Zusätzlich berech net die Systemsteuervorrichtung 57 in Erwiderung auf die Tem peratur T der Abluft, die aus dem Kondensator 35 abgegeben wird, und die durch den Temperatursensor 67 detektiert wird, den Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd der Brennstoffzelle 29, bei welchem das Hineingeben und Herauslassen von Wasser im Brennstoffzellensystem S1 sich im Gleichgewicht befindet, und sie berechnet in Erwiderung auf die Betriebslast des Brenn stoffzellensystems S1 den Betriebsdruck Plod für den maxima len Wirkungsgrad, an dem der Wirkungsgrad des Betriebs des Brennstoffzellensystems S1 maximal ist, und sie führt weiter eine Steuerung des Betriebsdrucks der Brennstoffzelle 29 so durch, daß sie den höheren Druck des Gleichgewichts-Betriebs druckes Pcnd und des Drucks Plod des maximalen Betriebswir kungsgrades erzielt. Die Systemsteuervorrichtung 57 hat in sich eine Vielzahl von Verzeichnissen oder Diagrammen, die nachfolgend beschrieben werden, um das Brennstoffzellensystem S1 zu steuern, wobei diese Verzeichnisse im Vorhinein in ei nem Steuer-ROM gespeichert werden.

Das Diagramm A, das in Fig. 2 gezeigt ist, stellt den Druck Plod für einen maximalen Betriebswirkungsgrad dar, wobei an diesem der Betriebswirkungsgrad der Brennstoffzelle 29 maxi mal ist, in Erwiderung auf die Betriebslast des Brennstoff zellensystems S1, wobei dieses Diagramm im Vorhinein in einem ROM der Systemsteuervorrichtung 57 gespeichert ist.

Insbesondere führt die Systemsteuervorrichtung 57 in Erwide rung auf eine Betriebslast L des Brennstoffzellensystems S1 eine Steuerung des Brennstoffzellensystems S1 durch, um den Druck Plod für den maximalen Betriebswirkungsgrad, der aus dem Diagramm A bestimmt wird, zu erzielen, wobei das Diagramm A die gegenseitige Beziehung zwischen der Betriebslast L und dem Druck Plod für den maximalen Betriebsdruck darstellt, in Erwiderung auf die Betriebslast des Brennstoffzellensystems S1. Dieser Druck Plod für den maximalen Betriebswirkungsgrad wird so errichtet, daß in dem Fall, bei dem die Betriebslast L groß ist, der Betriebsdruck höher gemacht wird, um eine ma ximale elektrische Leistung vom Brennstoffzellensystems S1 zu erreichen, und in dem Fall, in welchem die Betriebslast nied rig ist, der Betriebsdruck niedriger gemacht wird, um den Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems S1 zu erhöhen, indem der Systemwirkungsgrad des Brennstoffzellensystems S1 in Er widerung auf die Betriebslast L maximiert wird.

Das Diagramm B, das in Fig. 3 gezeigt ist, stellt die gegen seitige Beziehung zwischen der Auslaßtemperatur T des Konden sators 35, wobei dies insbesondere die Auslaßtemperatur der Abluft des Kondensators ist, und dem Gleichgewichts-Betriebs druck Pcnd der Brennstoffzelle 29, bei dem das Hineingeben von Wasser und das Abgeben von Wasser im Brennstoffzellensy stem S1 ausgeglichen ist, dar, wobei dieses Diagramm im Vor hinein in einem ROM in der Systemsteuervorrichtung 57 gespei chert wird. Pmin, das in Fig. 3 gezeigt ist, ist der untere Grenzwert des Druckes, an dem eine normale Lieferung von re formiertem Gas und Luft möglich ist. Dies ergibt sich durch einen Druckverlust, der beispielsweise im Combustor 37 und den Rohren auftritt.

Um den Betrieb durch das Wiedergewinnen von Wasser durch den Kondensator 35 fortzusetzen, so daß das Wasser im Brennstoff zellensystem S1 nicht ausgeht, kann insbesondere der Be triebsdruck der Brennstoffzelle 29 in Erwiderung auf die Aus laßtemperatur T des Kondensators 35 auf einen Wert einge stellt werden, der größer als der Gleichgewichts-Betriebs druck Pcnd auf der Leitung RD für den Nennbetrieb ist, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.

In diesem Fall wird, wenn die Einstellung auf einen Betriebs druck, der höher als die Leitungs-RD für den Nennbetrieb ist, Wasser durch den Kondensator 35 wiedergewonnen und gesammelt.

Im mittleren Lastzustand kann die Leitung MD für den Betrieb bei mittlerer Last verwendet werden, und für einen Schwachla stbetrieb kann die Leitung LD für einen Schwachlastbetrieb verwendet werden.

Als nächstes wird nachfolgend der Betrieb eines Brennstoff zellensystems S1 gemäß dieser Ausführungsform im Detail be schrieben, wobei man dem Flußdiagramm der Fig. 4 folgt.

Das Steuerprogramm, das durch dieses Flußdiagramm dargestellt wird, wird in einem internen ROM der Systemsteuervorrichtung 57 gespeichert, wobei diese gemäß diesem Steuerprogramm ar beitet. Die Bearbeitung dieses Steuerprogramms wird in einem vorgeschriebenen Zeitintervall gestartet, und es erfolgt eine Multitask-Verarbeitung.

Zuerst führt, wenn die Verarbeitung begonnen wird, die Sy stemsteuerung 57 in den Schritten S10 und S30 eine parallele Verarbeitung durch.

In Schritt S10 wird auf der Basis der Spannung V und des Stroms I, die durch den Spannungssensor SV und den Stromsen sor SI in der elektrischen Einstellvorrichtung 49 detektiert werden, die Betriebslast L des Brennstoffzellensystems S1 be rechnet.

Die Betriebslast L% des Brennstoffzellensystems S1 wird ins besondere aus der elektrischen Leistung VI, die durch den Brennstoffzelle 29 erzeugt wird, und der elektrischen Lei stung Σvi der Hilfsausrüstung folgendermaßen bestimmt:

L = {(VI - Σvi)/VI)} × 100

Die elektrische Leistung Σvi der Hilfsausrüstung kann alter nativ durch das Bereitstellen eines Spannungssensors und ei nes Stromsensors in jedem Stück der Hilfsausrüstung, wie dem Kompressor 25, und dem Berechnen des Gesamtwertes bestimmt werden. Wenn die elektrische Leistung zum Motor 47 von der Batterie 4 geliefert wird, so wird der Ausdruck des elektri schen Leistungsverbrauchs durch den Motor 45 aus der elektri schen Leistung Σvi der Hilfsausrüstung entfernt.

Als nächstes wird im nächsten Schritt S20 nach dem Schritt S10 auf ein Diagramm A, das in Fig. 2 gezeigt ist, Bezug ge nommen, und der Druck Plod des maximalen Betriebswirkungsgra des, bei dem der Systemwirkungsgrad maximal ist, wird in Er widerung auf die Betriebslast des Brennstoffzellensystems S1 daraus ausgelesen.

Als nächstes wird im nächsten Schritt S30 nach dem Schritt S20 die Auslaßtemperatur T vom Temperatursensor 67, der am Auslaß des Kondensators 35 montiert ist, eingelesen.

Als nächstes wird im nächsten Schritt S40 nach dem Schritt S30, auf das Diagramm B, das in Fig. 3 gezeigt ist, Bezug genommen, und der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd, der der Auslaßtemperatur T des Kondensators 35 während des Betriebs entspricht, wird ausgelesen.

Im Schritt S50, der auf die Schritte S20 und S40 folgt, wird ein Vergleich durchgeführt, ob der Gleichgewichts-Betriebs druck Pcnd großer als der Druck Plod des maximalen Betriebs wirkungsgrades ist.

Insbesondere wenn der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd nied riger ist (Ergebnis NEIN), so geht der Programmfluß zu Schritt S60, wenn jedoch der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd höher ist (Ergebnis JA), so geht der Programmfluß zu Schritt S70.

Wenn der Programmfluß zu Schritt S60 weiter geht, so wird der Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems S1, das heißt der Betriebsdruck der Brennstoffzelle 29 auf den Druck Plod des maximalen Betriebswirkungsgrades gesetzt.

Insbesondere wird der Druck der Luft 27, die der Brennstoff zelle 29 vom Kompressor 29 zugeführt wird, durch den Druck sensor 59 überwacht und die Öffnung des Druckeinstellventils 65 wird gesteuert, um einen Betriebsdruck der Luft 27, der durch den Drucksensor 59 gemessen wird, zu erzielen, der dem Druck Plod des maximalen Betriebswirkungsgrades entspricht, und der Druck der Abluft, die vom Kondensator 35 zum Combu stor 37 gesandt wird, wird eingestellt. Gleichzeitig wird der Druck des reformierten Gases 23, das der Brennstoffzelle 29 vom Reformer 13 geliefert wird, durch den Drucksensor 61 überwacht, und die Öffnung des Druckeinstellventils 63 wird so gesteuert, daß man einen Betriebsdruck des reformierten Gases 23, der durch den Drucksensor 61 gemessen wird, er zielt, der dem Druck Plod des maximalen Betriebswirkungsgra des entspricht, und der Druck des reformierten Abgases, das vom Kondensator 37 zum Combustor 37 gesandt wird, wird einge stellt.

Wenn der Programmfluß jedoch zum Schritt S70 weitergeht, wird der Betriebsdruck der Brennstoffzellensystems S1 auf den Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd eingestellt.

Insbesondere wird der Druck der Luft 27, die zur Brennstoff zelle 29 vom Kompressor 25 geliefert wird, durch den Druck sensor 59 überwacht, und die Öffnung des Druckeinstellventils 65 wird gesteuert, um einen Betriebsdruck der Luft 27, der durch den Drucksensor 59 gemessen wird, zu erzielen, der dem Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd entspricht, und der Druck des Abgases, das vom Kondensator 35 zum Combustor 37 gesandt wird, wird eingestellt. Gleichzeitig wird der Druck des re formierten Gases 23, das vom Reformer 13 zur Brennstoffzelle 29 geliefert wird, durch den Drucksensor 61 überwacht, und die Öffnung des Druckeinstellventils 63 wird gesteuert, um einen Betriebsdruck des reformierten Gases, der durch den Drucksensor 61 gemessen wird, zu erzielen, der dem Gleichge wichts-Betriebsdruck Pcnd entspricht, und der Druck des re formierten Abgases, das vom Kondensator 35 zum Combustor 37 gesandt wird, wird eingestellt.

Nach dem Durchführen der Bearbeitung des Schrittes S60 oder des Schrittes S70 in der oben angegebenen Art, wird wieder zum Beginn der Verarbeitung zurückgekehrt.

Gemäß der oben angegebenen Konfiguration ist es in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, da es möglich ist, den Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems zuverlässig zu steuern, so daß er über dem Gleichgewichts-Be triebsdruck liegt, Wasser aus der Abluft im Kondensator, die den Gleichgewichts-Betriebsdruck überschritten hat, wieder zu gewinnen, und das Wasser im Wassertank zu sammeln.

Somit wird eine Erneuerung des Wassers im Tank im wesentli chen unnötig, und es ist möglich, einen kleinen Wassertank zu verwenden, um somit die Gestaltung des Systems zu verbessern, und seine Anwendung in der Praxis zu erleichtern.

Zusätzlich wird eine Verbesserung der Starteigenschaften un terhalb des Gefrierpunkts von Wasser erzielt, was es möglich macht, ein Brennstoffzellensystem zu erhalten, das nur eine kleine Menge Energie für einen Start unterhalb des Gefrier punkts von Wasser benötigt.

Wie in Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist, zeigt in Bezug auf die Auslaßtemperatur des Kondensators 35 der Gleichgewichts- Betriebsdruck Pcnd, bei dem das Hineinfließen und das Heraus fließen von Wasser im Brennstoffzellensystems S1 ausgeglichen ist, einige Unterschiede in Abhängigkeit von der Betriebslast des Brennstoffzellensystems S1. Aus diesem Grund ist es mög lich, den Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd nicht nur auf der Basis der Auslaßtemperatur T des Kondensators 35 einzustel len, sondern auch auf der Basis der Betriebslast des Brenn stoffzellensystems S1. Beispielsweise wird in Fig. 3 der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd als RD, MD und LD für einen Nennbetrieb, einen Betrieb bei mittlerer Last beziehungsweise einen Betrieb bei niedriger Last eingestellt. Durch das Vor nehmen dieser Einstellungen gemäß der Betriebslast wird in dem Fall, bei dem die Außenlufttemperatur niedrig ist, und die Wasserwiedergewinnungskapazität des Kondensators 35 hoch ist, das Wasser angesammelt wird, eine Einstellung vorgenom men, um dem Systemwirkungsgrad eine Priorität zu geben. In dem Fall, bei dem die Außentemperatur hoch ist, und die Was serwiedergewinnungskapazität des Kondensators 35 erniedrigt ist, wird eine Einstellung vorgenommen, um ein Gleichgewicht des Wassers zu erzielen, und um auch eine Verschlechterung des Systemwirkungsgrades so gut wie möglich zu unterdrücken.

Es ist auch möglich, basierend auf der Auslaßtemperatur T des Kondensators 35 und der Betriebslast L des Brennstoffzellen systems S1 den passenden Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd aus einem Diagramm, das dem Diagramm A entspricht, einzustel len, und den Druck Pcnd für einen maximalen Betriebswirkungs grad aus einem Diagramm, das dem Diagramm B entspricht, zu bestimmen, wobei diese beiden dann verglichen werden und der höhere der beiden eingestellt wird.

Es wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform eines Brenn stoffzellensystems und eines dafür geeigneten Betriebsdruck steuerverfahrens gemäß der Erfindung im Detail unter Bezug auf die Fig. 5 bis 8 beschrieben.

Wie man aus Fig. 5 sieht, ist in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Konfiguration des gesamten Brenn stoffzellensystems S2 ähnlich der, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei der Unterschied darin besteht, daß in dieser Aus führungsform beim Wassertank 19 ein Wasserpegelsensor 73 hin zugefügt wurde.

Der Wasserpegelsensor 73 mißt den Wasserpegel innerhalb des Wassertanks 19 und gibt den Wasserpegelwert H an die System steuervorrichtung 75, basierend auf der Wasserwiedergewin nungsgeschwindigkeit v, die durch das Diagramm C, das in Fig. 6 gezeigt ist, errichtet ist, und der Auslaßtemperatur T des Kondensators 35, die getrennt gemessen wird, aus, führt einen Vergleich des Gleichgewichts-Betriebsdruckes Pcnd, der unter Verwendung des Diagramms D, das in Fig. 7 gezeigt ist, aufgestellt wird, und des Drucks Plod des maximalen Betriebs wirkungsgrades, der aus dem Diagramm der Fig. 2 errichtet wird, durch, wie das in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde, und stellt den Betriebsdruck des Brenn stoffzellensystems S2 ein.

Das Diagramm C, das in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Diagramm, das verwendet wird, um die Wasserwiedergewinnungsgeschwin digkeit durch die Wasserpegeldifferenz vom Wasserpegelwert H des Wassertanks 19 zum optimalen Wert Hp zu bestimmen. Der ideale Wert Hp, der hier verwendet wird, entspricht dem Zu stand, in welchem nicht zu viel und nicht zu wenig Wasser im Brennstoffzellensystem S2 vorhanden ist.

Das Diagramm D, das in Fig. 7 gezeigt ist, stellt die gegen seitige Beziehung zwischen der Auslaßtemperatur T des Konden sators 35, der Wasserwiedergewinnungsgeschwindigkeit v im Brennstoffzellensystem S2 und dem Gleichgewichts-Betriebs druck Pcnd der Brennstoffzelle dar. Diese Diagramm ist für einen Nennbetrieb ausgelegt.

Insbesondere entspricht im Diagramm D die Linie der Wasser wiedergewinnungsgeschwindigkeit v für +-0 (10³ kg/Sekunde) dem Zustand, bei dem ein Gleichgewicht zwischen dem Hinein fließen und dem Herausfließen von Wasser herrscht, wobei die ses gleich wie im Diagramm B, das in Fig. 3 gezeigt ist, ist. In der positiven Richtung der Wasserwiedergewinnungsge schwindigkeit v, beispielsweise +A, geht die Wasserwiederge winnung gut voran, und es besteht die Neigung, daß die Menge des Wassers im Wassertank 19 steigt. In der negativen Rich tung der Wasserwiedergewinnungsgeschwindigkeit v ist die Wie dergewinnung des Wassers jedoch nicht schnell genug, so daß die Neigung besteht, daß die Menge des Wassers im Tank ab nimmt.

Der Betrieb des Brennstoffzellensystems S2 gemäß dieser Aus führungsform wird nachfolgend unter Bezug auf das Flußdia gramm, das in Fig. 8 gezeigt ist, beschrieben. Da das Steu erprogramm, das in diesem Flußdiagramm gezeigt ist, eine teilweise Variation des Steuerprogramms ist, das in Fig. 4 gezeigt ist, werden die entsprechenden Schritte nur kurz be schrieben oder bei der nachfolgenden Beschreibung ganz wegge lassen.

Bei der Verarbeitung des Schrittes S30 und der nachfolgenden Schritte besteht eine Differenz dieser Ausführungsform in Be zug auf die erste Ausführungsform, da in Schritt S30 die Aus laßtemperatur T vom Temperatursensor 67, der am Auslaß des Kondensators 35 vorgesehen ist, eingelesen wird, und im Schritt S210 der Wasserpegelwert H im Wassertank 19 vom Was serpegelsensor 73, der im Wassertank 19 vorgesehen ist, ein gelesen wird.

Dann wird im nächsten Schritt S220 auf das Diagramm C, das in Fig. 6 gezeigt ist, Bezug genommen, und eine Wasserwiederge winnungsgeschwindigkeit v, die diesem Wasserpegelwert H ent spricht, wird eingelesen, wobei diese Geschwindigkeit als ak tuelle Wasserwiedergewinnungsgeschwindigkeit v eingestellt wird.

Dann wird in einem nächsten Schritt S230 auf das Diagramm D, das in Fig. 7 gezeigt ist, Bezug genommen, und eine Linie im Diagramm D, die der aktuell eingestellten Wasserwiedergewin nungsgeschwindigkeit v entspricht, wird aufgestellt, und aus dieser Linie wird ein Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd, der der Auslaßtemperatur T des Kondensators 35 im Betrieb ent spricht, eingelesen.

Nachfolgend geht in derselben Weise, wie das für die erste Ausführungsform beschrieben wurde, der Programmfluß zu Schritt S50 weiter, an dem ein Vergleichstest durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd größer als der Druck Plod des maximalen Betriebswir kungsgrades ist. Wenn der Gleichgewichtsdruck Pcnd kleiner ist (Ergebnis NEIN), so geht das Verfahren zu Schritt S60, an dem der Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems S2 auf den Druck Plod des maximalen Betriebswirkungsgrades eingestellt wird. Wenn jedoch der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd grö ßer ist, so geht das Verfahren zu Schritt S70, bei welchem der Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems S2 auf den Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd eingestellt wird.

Nach dem Durchführung des Schrittes S60 oder des Schrittes S70 in der oben beschriebenen Art wird wieder zum Beginn der Bearbeitung zurück gegangen.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird zusätzlich zur Wirkung, die in der ersten Ausführungsform erzielt wurde, in Erwiderung auf die Wasserpegeldifferenz vom Wasserpegelwert H im Wassertank zum optimalen Wert Hp die Wasserwiedergewin nungsgeschwindigkeit v im Brennstoffzellensystem S2 berech net, und in Erwiderung auf die Abgastemperatur T vom Konden sator 35 und die Wasserwiedergewinnungsgeschwindigkeit v wird der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd des Brennstoffzellensy stems S2, bei dem das Hineinfließen und das Herausfließen des Wassers in das Brennstoffzellensystem S2 ausgeglichen ist, berechnet, wobei man das Ergebnis erhält, daß es möglich ist, eine verbesserte Steuerung durchzuführen, so daß der Be triebsdruck des Brennstoffzellensystem S2 den Gleichgewichts- Betriebsdruck Pcnd überschreitet.

Somit wird durch die Tätigkeit des Kondensators 35, der sich auf einem Druck befindet, der den Gleichgewichts-Betriebs druck Pcnd übersteigt, Wasser aus dem Abgas wiedergewonnen, um somit wirksam Wasser im Wassertank 19 bis zum optimal Was serpegel Hp anzusammeln.

Zusätzlich wird die Einstellung so vorgenommen, daß obwohl der Leistungsverbrauch des Kompressors 35 desto größer ist, je größer der Betriebsdruck ist, in dem Fall, in dem der Was serpegel H im Wassertank 19 niedriger als der optimale Wert Hp ist, wenn der Wasserpegel H sich dem optimalen Wert Hp nä hert, der Gleichgewichts-Betriebsdruck Pcnd kleiner wird, so daß es möglich ist, den Betriebswirkungsgrad des Brennstoff zellensystems S2 zu erhöhen.

Obwohl diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für ein Beispiel beschrieben wurde, in welchem die Wasserwieder gewinnungsgeschwindigkeit v in Erwiderung auf die Wasserpe geldifferenz zwischen dem Wasserpegelwert H im Wassertank und dem optimalen Wert Hp unter Verwendung einer linearen Funkti on, wie sie in Diagramm C gezeigt ist, berechnet wurde, ist es offensichtlich, daß ein anderer Typ einer kontinuierlichen Funktion verwendet werden kann. In einigen Fällen ist es mög lich, eine diskrete Funktion zu verwenden, wie beispielsweise eine Funktion, die einen positiven Wert annimmt, wenn der Wasserpegel im Wassertank einen vorgeschriebenen unteren Pe gelwert annimmt, und einen negativen Wert, wenn er einen vor geschriebenen oberen Pegelwert annimmt.

Es ist weiter möglich, das Diagramm D der zweiten Ausfüh rungsform ähnlich wie in dem Fall beim Diagramm B in der er sten Ausführungsform gemäß der Betriebslast des Brennstoff zellensystems zu kompensieren.

Der Wassertank kann ein Tank sein, der eine gemischte Flüs sigkeit, die Wasser enthält, sammelt.

Zusätzlich ist es natürlich möglich, auch wenn in den voran gegangen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Auslaßtemperatur des Kondensators verwendet wurde, beispiels weise die Rohrtemperatur am Auslaß des Kondensators zu ver wenden.

Während in den vorangehenden Ausführungsformen das Gas, das Sauerstoff enthält, Luft ist, kann im Prinzip ein anderes Gas, das Sauerstoff enthält, verwendet werden, so daß keine Beschränkung auf die Verwendung von Luft besteht.

Während die oben beschriebenen Ausführungsformen Methanol als Brennstoff verwenden, kann im Prinzip ein anderer Brennstoff, der Wasserstoff enthält, verwendet werden, und natürlich ist der Brennstoff nicht auf die Verwendung von Methanol be grenzt.

Der gesamte Inhalt einer Patentanmeldung Nr. TOKUGANHEI 11- 196058 mit einem Einreichungsdatum vom 9. Juli 1999 in Japan wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezug auf gewisse Ausfüh rungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfin dung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen be grenzt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden im Licht der Lehre für den Fachmann deutlich. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Brennstoffzellensystem, umfassend:
einen Wassertank;
einen Reformer, der reformiertes Gas durch das Reformie ren eines Brennstoffs unter Verwendung von Wasser aus dem Wassertank erhält;
eine Brennstoffzelle, die elektrische Leistung unter Verwendung des reformierten Gases vom Reformer und eines Ga ses, das Sauerstoff enthält, erzeugt;
einen Kondensator, der Wasser aus dem Abgas der Brenn stoffzelle wiedergewinnt, wobei das durch den Kondensator wieder gewonnene Wasser in den Wassertank rückgeführt wird;
einen Abgastemperaturdetektor, der die Temperatur des Abgases vom Kondensator mißt; und
eine Betriebsdrucksteuervorrichtung die den Betriebs druck des Brennstoffzellensystems steuert,
wobei die Betriebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf die Temperatur des Abgases vom Kondensator, das durch den Abgastemperaturdetektor gemessen wird, einen Gleichgewichts- Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems berechnet, bei wel chem das Hineinfließen und das Herausfließen von Wasser im Brennstoffzellensystem sich in einem Gleichgewicht befindet, in Erwiderung auf die Betriebslast des Brennstoffzellensy stems, sie einen Druck für einen maximalen Betriebswirkungs grad, bei dem der Betriebswirkungsgrad des Brennstoffzellen systems maximal ist, berechnet, und sie eine Steuerung des Betriebsdrucks des Brennstoffzellensystems durchführt, um ei nen höheren Druck des Gleichgewichts-Betriebsdrucks und des Drucks eines maximalen Betriebswirkungsgrades zu erzielen.

2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei es weiter einen Combustor umfaßt, der das reformierte Gas, das im Abgas des Kondensators eingeschlossen ist, verbrennt, um die Ver brennungswärme zu erhalten, die als Wärmequelle für den Re former verwendet wird.

3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei es weiter einen Wasserpegeldetektor, der den Wasserpegelwert im Wasser tank ermittelt, umfaßt, wobei die Betriebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf den Wasserpegelwert, der durch den Wasserpegeldetektor detektiert wurde, eine Wasserwiedergewinnungsgeschwindigkeit im Brennstoffzellensystem berechnet.

4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei die Be triebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf die Temperatur des Abgases des Kondensators, die durch den Abgastemperatur detektor detektiert wird, und der Wasserwiedergewinnungsge schwindigkeit im Brennstoffzellensystem, den Gleichgewichts- Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems berechnet.

5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Be triebsdrucksteuervorrichtung unter Berücksichtigung der Be triebslast des Brennstoffzellensystems den Gleichgewichts-Be triebsdruck des Brennstoffzellensystems berechnet.

6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Abga stemperaturdetektor eine Temperatur eines Gases, das Sauer stoff enthält und das vom Kondensator abgegeben wird, mißt.

7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Abga stemperaturdetektor die Temperatur des reformierten Gases, das vom Kondensator abgegeben wird, mißt.

8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Be triebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf die elektri sche Leistung, die durch die Brennstoffzelle erzeugt wird, und die elektrische Leistung der Hilfsausrüstung die Be triebslast des Brennstoffzellensystems berechnet.

9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei die Be triebsdrucksteuervorrichtung den Betriebsdruck der Brenn stoffzelle steuert.

10. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das Gas, das Sauerstoff enthält, Luft ist.

11. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei der Brenn stoff Methanol ist.

12. Brennstoffzellensystem, umfassend:
einen Wassertank;
einen Reformer, der reformiertes Gas durch das Reformie ren eines Brennstoffs unter Verwendung von Wasser aus dem Wassertank erhält;
eine Brennstoffzelle, die elektrische Leistung unter Verwendung des reformierten Gases vom Reformer und des Gases, das Sauerstoff enthält, erzeugt;
einen Kondensator, der Wasser aus dem Abgas von der Brennstoffzelle wiedergewinnt, wobei das durch den Kondensa tor wiedergewonnene Wasser in den Wassertank zurück geführt wird;
eine Abgastemperaturdetektionsvorrichtung für das Detek tieren der Temperatur des Abgases vom Kondensator; und
eine Betriebsdrucksteuervorrichtung für das Steuern des Betriebsdrucks des Brennstoffzellensystems,
wobei die Betriebsdrucksteuervorrichtung in Erwiderung auf die Temperatur des Abgases vom Kondensator, die durch die Abgastemperaturdetektionsvorrichtung detektiert wird, den Gleichgewichts-Betriebsdruck des Brennstoffzellensystems be rechnet, an dem das Hineinfließen und das Herausfließen von Wasser im Brennstoffzellensystem sich im Gleichgewicht befin det, in Erwiderung auf die Betriebslast des Brennstoffzellen systems, sie den Druck des maximalen Betriebswirkungsgrades, an dem der Betriebswirkungsgrad des Brennstoffzellensystems maximal ist, berechnet, und sie die Steuerung des Betriebs drucks des Brennstoffzellensystems so durchführt, daß ein hö herer Druck des Gleichgewichts-Betriebsdrucks und des Drucks des maximalen Betriebswirkungsgrades erzielt wird.

13. Verfahren zur Steuerung des Betriebsdrucks eines Brenn stoffzellensystems, das einen Wassertank, einen Reformer, der ein reformiertes Gas durch das Reformieren eines Brennstoffs unter Verwendung von Wasser aus dem Wassertank erzielt, eine Brennstoffzelle, die elektrische Leistung unter Verwendung des reformierten Gases vom Reformer und eines Gases, das Sau erstoff enthält, erzeugt, und einen Kondensator, der Wasser aus dem Abgas der Brennstoffzelle wiedergewinnt, und das Was ser in den Wassertank zurückführt, aufweist, wobei das Ver fahren folgende Schritte umfaßt:
Detektieren der Temperatur des Abgases vom Kondensator;
Berechnen des Gleichgewichts-Betriebsdruckes der Brenn stoffzelle, bei dem das Hineinfließen und das Herausfließen des Wassers im Brennstoffzellensystem ausgeglichen ist, in Erwiderung auf die Temperatur des Abgases vom Kondensator;
Berechnen der Betriebslast des Brennstoffzellensystems;
Berechnen des Drucks des maximalen Betriebswirkungsgra des, bei dem der Betriebswirkungsgrad des Brennstoffzellensy stems maximal ist; und
Steuern des Betriebsdruckes des Brennstoffzellensystems, um einen höheren Druck des Gleichgewichts-Betriebsdruckes und des Druckes des maximalen Betriebswirkungsgrades zu erzielen.