DE10141903A1

DE10141903A1 - Vorrichtung zur Versorgung eines Brennstoffzellensystems mit einem sauerstoffhaltigen Medium

Info

Publication number: DE10141903A1
Application number: DE10141903A
Authority: DE
Inventors: Lars Kaufmann
Original assignee: Ballard Power Systems AG; Siemens VDO Electric Drives Inc
Current assignee: Mercedes Benz Fuel Cell GmbH
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2003-03-27
Also published as: US7405016B2; WO2003021701A3; US20050014052A1; WO2003021701A2

Abstract

Eine Vorrichtung dient zur Versorgung eines Brennstoffzellensystems mit einem sauerstoffhaltigen Medium. Das Brennstoffzellensystem weist wenigstens eine Brennstoffzelle und wenigstens ein Gaserzeugungssystem auf, in welchem wenigstens eine Komponente während des Betriebs Luft benötigt. Eine Verdichtungseinrichtung ist zur Versorgung eines Kathodenraums der Brennstoffzelle mit dem sauerstoffhaltigen Medium, insbesondere mit Luft, vorgesehen. Aus dem Bereich zwischen der Verdichtungseinrichtung und dem Kathodenraum zweigt wenigstens eine Versorgungsleitung ab, welche sauerstoffhaltiges Medium zu der wenigstens einen Komponente, die während des Betriebs des Gaserzeugungssystems Luft benötigt, leitet. Die Abgase des Kathodenraums und eines Anodenraums der Brennstoffzelle sind nach der Brennstoffzelle zusammengeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung eines Brennstoffzellensystems mit einem sauerstoffhaltigen Medium nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Brennstoffzellensysteme mit einem Gaserzeugungssystem und wenigstens einer Brennstoffzelle, welche beispielsweise als PEM-Brennstoffzelle ausgebildet sein kann, sind allgemein bekannt. In dem Gaserzeugungssystem wird aus einem Ausgangsstoff, welcher Kohlenstoff und Wasserstoff enthält, ein wasserstoffhaltiges Gas für die Brennstoffzelle erzeugt. Als Ausgangsstoffe können dabei Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Erdgas oder dergleichen, genauso verwendet werden, wie Kohlenwasserstoffderivate oder höherwertige Kohlenwasserstoffketten, wie Benzin oder dergleichen. Die flüssigen Kohlenwasserstoffderivate, wie Methanol oder Ethanol, sind insbesondere für die Anwendung in Kraftfahrzeugen aufgrund der leichten Transportierbarkeit und der vergleichsweise hohen Energiedichte zu bevorzugen.

Die Versorgung von derartigen Brennstoffzellensystemen mit einem sauerstoffhaltigen Medium, sehr häufig kann hier einfach Luft verwendet werden, erfolgt im allgemeinen über eine Verdichtungseinrichtung, beispielsweise einem Kompressor, welcher Luft zu der Kathodenseite der Brennstoffzelle fördert. Wenn nun in dem Gaserzeugungssystem ebenfalls sauerstoffhaltiges Medium oder Luft benötigt wird, kann diese über einen eigenen Verdichter dem Gaserzeugungssystem zugeführt werden. Der Verdichter bezieht seine Luft dabei entweder aus der Umgebung oder bezieht vorverdichtete Luft aus dem Bereich der Luftzuführung zu der Kathodenseite der Brennstoffzelle. Die Luft in dem Gaserzeugungssystem wird im allgemeinen für selektive Oxidationseinrichtungen benötigt, welche Reste an Kohlenmonoxid in dem wasserstoffhaltigen Gas zu Kohlendioxid oxidieren, da Kohlenmonoxid die katalytischen Elemente der Brennstoffzelle schädigen könnte.

Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE 197 55 116 C1 bekannt, wobei hier des weiteren aufgezeigt ist, daß die Abgase aus dem Kathodenraum der Brennstoffzelle (Luft und H₂O) und aus dem Anodenbereich der Brennstoffzelle (H₂ und CO₂) beide einem katalytischen Brenner zugeführt werden.

Der oben genannte Aufbau einer entsprechenden Vorrichtung zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems weist den Nachteil auf, daß zwei Verdichtungseinrichtungen benötigt werden. Jede der Verdichtungseinrichtungen ist mit dem entsprechenden Aufwand an Kosten, Gewicht und Geräuschentwicklung verbunden, was insbesondere beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug einen entscheidenden Nachteil darstellt. Des weiteren ist die Luftzuführung in das Gaserzeugungssystem bei derartigen Anlagen gemäß dem Stand der Technik sehr aufwendig, da hier entsprechende Regelungen des zweiten bzw. zusätzlichen Verdichters sowie eine Dosierung des sauerstoffhaltigen Mediums über aufwendige Düsenmittel, wie z. B. Lavaldüsen oder dergleichen, notwendig wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Versorgung eines Brennstoffzellensystems mit einem sauerstoffhaltigen Medium zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet und einen einfachen, leichten und selbstregelnden Aufbau zur Verfügung stellt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die unmittelbare Versorgung des Gaserzeugungssystems mit sauerstoffhaltigem Medium zusammen mit der Kathodenseite der Brennstoffzelle durch die eine Verdichtungseinrichtung, wird eine entsprechende Einsparung an teuren, aufwendigen, schweren und lauten Komponenten erreicht. Um dies zu ermöglichen, werden die Abgase der Anodenseite und der Kathodenseite der Brennstoffzelle nach der Brennstoffzelle, und gegebenenfalls nach weiteren dazwischen liegenden Komponenten, zusammengeführt. Im Bereich dieser Zusammenführung ist damit sichergestellt, daß sowohl im anodenseitigen Aufbau für das sauerstoffhaltige Medium als auch im kathodenseitigen Aufbau für das sauerstoffhaltige Medium nach der jeweils letzten Komponente das gleiche Druckniveau vorliegt. Damit ist sichergestellt, daß in Abhängigkeit der Druckverluste der einzelnen Komponenten eine jeweils festgesetze Dosiermenge für das sauerstoffhaltige Medium in die jeweilige Komponente dosiert wird.

In einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung ist das Brennstoffzellensystem dabei so ausgelegt, daß der Druckverlust der kathodenseitig vor der Zusammenführung der Abgase von sauerstoffhaltigem Medium durchströmten Komponenten in seiner Summe größer ist als die Summe des Druckverlusts der anodenseitig vor der Zusammenführung der Abgase von sauerstoffhaltigem Medium durchströmten Komponenten.

Somit erhält man ein vollkommen selbstregelndes System, welches mit dem einen zur Sauerstoffversorgung der Kathodenseite ohnehin erforderlichen Verdichter oder einer vergleichbaren Gasverdichtungseinrichtung auszukommen vermag. Die Dosierung erfolgt, aufgrund der kathodenseitig höheren Druckverluste, vollautomatisch, ohne daß hier eine Steuerung oder Regelung notwendig wäre, die wiederum Aufwand hinsichtlich ihrer Entwicklung, der erforderlichen Komponenten und dergleichen verursachen würde.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung, welche als Alternative zu der eben genannten Aufteilung der Druckverluste in den Komponenten, jedoch auch als zusätzliche Weiterbildung und Unterstützung dieser Ausführung gesehen werden kann, weist die wenigstens eine Versorgungsleitung wenigstens ein Gebläse auf.

Mit diesem Gebläse kann erreicht werden, daß der Druck des in das Gaserzeugungssystem eindosierten sauerstoffhaltigen Mediums geringfügig, beispielsweise im Rahmen der bei Gebläsen üblichen 50 bis 300 mbar erhöht wird. Dies ist dabei mit sehr einfachen, mit konstanter Drehzahl laufenden und sehr leise arbeitenden leichten Gebläsen möglich, so daß auch hier der Aufwand nur minimal gegenüber dem oben genannten Ausführungsbeispiel steigt, wobei hier geringfügige Abweichungen in den Druckverlusten der einzelnen Komponenten kompensiert werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:
Fig. 1 eine erste mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine alternative Möglichkeit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
Fig. 3 ein Detail einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1 mit einer Brennstoffzelle 2, welche in dem hier dargestellten Beispiel als PEM-Brennstoffzelle 2 ausgebildet ist, bei der eine Membran 3 einen Kathodenraum 4 von einem Anodenraum 5 trennt. Des weiteren weist das hier prinzipmäßig dargestellte Brennstoffzellensystem 1 ein Gaserzeugungssystem 6 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das an sich bekannte Gaserzeugungssystem 6 mehrere Einzelkomponenten auf. Die Einzelkomponenten können beispielsweise ein Verdampfer 7, ein Reaktor 8 und eine selektive Oxidationseinrichtung 9 sein. Der Reaktor 8 soll gemäß Fig. 1 hier entweder als autothermer Reformierungsreaktor oder als partielle Oxidationsstufe 8 ausgebildet sein.
Die Versorgung des Gaserzeugungssystems 6 mit einem Ausgangsstoff zur Erzeugung des wasserstoffhaltigen Gases, beispielsweise einem Gemisch aus einem Alkohol und Wasser, soll dabei über eine prinzipmäßig angedeutete Fördereinrichtung 10 erfolgen. Da weitere Einzelheiten des Gaserzeugungssystems, wie Energieversorgung und dergleichen, allgemein bekannt sind, soll an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen werden.
Die Versorgung der Kathode bzw. des Kathodenraums 4 der Brennstoffzelle 2 mit sauerstoffhaltigem Medium, im Falle der oben genannten PEM-Brennstoffzelle 2 kann dies Luft sein, erfolgt über eine Verdichtungseinrichtung 11 und eine Luftversorgungsleitung 12 zwischen der Verdichtungseinrichtung 11 und dem Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2.
Aus dem Bereich der Luftversorgungsleitung 12 zweigen in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel drei Versorgungsleitungen 13a, 13b, 13c ab, welche jeweils in den anodenseitigen Teil des Brennstoffzellensystems 1, insbesondere in den Bereich des Gaserzeugungssystems 6 führen.
Des weiteren werden aus dem Anodenraum 5 und dem Kathodenraum 4 austretende Abgase nach der Brennstoffzelle 2 zusammengeführt. An diesem Punkt der Zusammenführung 14 schließt sich in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Druckhalteventil 15 an, über welches der Systemdruck in dem Brennstoffzellensystem 1 auf dem jeweils gewünschten Niveau gehalten werden kann. Das Abgas kann dann nach dem Druckhalteventil 15 wieder an die Umgebung entlassen werden, oder zuvor eine Reinigung oder eine Nachverbrennung der in ihm noch enthaltenen brennbaren Stoff in einem Katbrenner oder dergleichen erfahren. Diese Punkte sind jedoch für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung und aus dem allgemeinen Stand der Technik ohnehin bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden soll.
Die hier dargestellten Versorgungsleitungen 13a, 13b und 13c ermöglichen aufgrund der Verbindung zwischen dem Gaserzeugungssystem 6 und der Luftversorgungsleitung 12 die Luftzufuhr von dem kathodenseitigen Teil des Brennstoff zellensystems 1 in den anodenseitigen Teil des Brennstoffzellensystems 1, insbesondere in das Gaserzeugungssystem 6.
Die erste Versorgungsleitung 13a stellt dabei den sogenannten "Air Bleed" sicher, dies bedeutet, daß dem wasserstoffhaltigen Gas vor dem Eintritt in den Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 2 nochmals Sauerstoff zugeführt wird. Die Funktionsweise dieses "Air Bleed" ist dabei an sich bekannt und für die Erfindung nicht relevant, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden soll. Die zweite Versorgungsleitung 13b versorgt die selektive Oxidationseinrichtung 9 des Gaserzeugungssystems 6 mit dem notwendigen Sauerstoff, um das in dem wasserstoffhaltigen Gasstrom nach dem Reformierungsreaktor 8 enthaltene Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid aufzuoxidieren.
Die dritte Versorgungsleitung 13c soll in dem hier dargestellten Fall die Luftzufuhr zu dem Reaktor 8 sicherstellen, welche dementsprechend als partielle Oxidationsstufe oder autothermer Reformer ausgeführt ist, da diese Komponenten Sauerstoff benötigen.
Damit die von der Verdichtungseinrichtung 11 komprimierte Luft in den Bereich des Gaserzeugungssytems 6 strömen kann, muß hier ein entsprechendes Druckgefälle sichergestellt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Abgase der Brennstoffzelle 2 nach derselben zusammengeführt werden. In dem Bereich dieser Zusammenführung 14 wird damit in beiden Abgasströmen ein gleicher Druck p₁ vorliegen. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall wird dieser Druck p₁ dabei zusätzlich durch das Druckhalteventil 15 auf den gewünschten Systemdruck des Brennstoffzellensystems 1 eingeregelt.
Um die Funktionsweise sicherzustellen, muß gewährleistet sein, daß die Summe der Druckverluste der anodenseitig von dem sauerstoffhaltigen Medium, hier also der Luft, durchströmten Komponenten jeweils kleiner ist als die Summe der Druckverluste von den Komponenten, welche die Luft kathodenseitig durchströmt. Dies bedeutet in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel, daß die Druckverluste, welche durch den Kathodenraum 4 erzeugt werden, höher sind als die Druckverluste, welche durch den Anodenraum 5, die selektive Oxidationsstufe 9 und den Reformierungsreaktor 8 zusammen erzeugt werden. Bei anodenseitig und kathodenseitig gleichem Druck p₁ im Bereich der Zusammenführung 14 muß ein Druck p₂ im Bereich der Luftversorgungsleitung 12 also jeweils größer sein als die Drücke p₃, p₄, p₅ im Bereich des Gaserzeugungssytems 6. Durch eine entsprechende Konstruktion der durchströmten Querschnitte erreicht man so einen Aufbau des Brennstoffzellensystems 1, dessen Luftversorgung als automatisch ablaufendes selbstregelndes System ausgebildet ist, welches mit minimalem Aufwand an Komponenten und ohne die Erfordernis einer Steuerung bzw. Regelung auszukommen vermag.
Des weiteren können die einzelnen Luftströme in den Bereich des Gaserzeugungssystems 6 über Drosselelemente 16, welche beispielsweise als Ringblenden ausgelegt sein können, beeinflußt werden. Das Verhältnis der einzelnen erforderlichen Luftströme für die jeweiligen Komponenten 8, 9 des Gaserzeugungssystems 6 bzw. den Air Bleed zueinander ist über das gesamte Lastspektrum des Brennstoffzellensystems 1 wenigstens annähernd gleich. Deshalb reicht es aus, wenn als Drosselelemente 16 die oben bereits erwähnten starren Ringblenden eingesetzt werden. Um eventuellen kleinen Abweichungen in dem Verhältnis über den Lastzustand gerecht zu werden, können die Ringblenden außerdem als turbulente oder gegebenenfalls auch als laminare Drosselelemente 16 ausgelegt werden, welche verschiedene Kennlinien zur Verfügung stellen. Damit kann eine Anpassung an die bei der Systementwicklung zuvor ermittelten Anforderungen an die Luftdosierung leicht vorgenommen werden.
Im allgemeinen wird dabei jedoch so vorgegangen, daß eine Auslegung bei 100% Last des Brennstoffzellensystems 1 erfolgt. Die eventuell auftretenden Abweichungen bei anderen Lastzuständen, welche sich durch eine entsprechende Anpassung der Kennlinien der Drosselelemente 16 als laminare oder turbulente Drosseln nicht ausgleichen lassen, werden dementsprechend in Kauf genommen.
Die weitere in dem kathodenseitigen Abgasstrang dargestellte Komponente ist eine Drosseleinrichtung 17. Diese Drosseleinrichtung 17, welche in besonders günstiger Ausgestaltung schaltbar ausgeführt ist und wenigstens zwei diskrete Strömungsdurchmesser zur Verfügung stellen kann, findet ihren besonderen Einsatzzweck im Kaltstartfall eines derartigen Brennstoffzellensystems 1. Die Drosseleinrichtung 17 wird im Falle des Kaltstarts zugeschaltet, so daß sie den kathodenseitigen Druckverlust erhöht. Dadurch wird erreicht, daß das System im Kaltstartfall mehr Sauerstoff in den Bereich des Gaserzeugungssystems 6 fördert als im regulären Betrieb, wenn die Drosseleinrichtung 17 einen größeren Strömungsquerschnitt freigibt. Da die Dosierung des Sauerstoffs in das Gaserzeugungssystem 6 ausschließlich von den konstruktiv auszulegenden Druckverlusten der Komponenten abhängt, kann so eine höhere Sauerstoffdosierung im Kaltstartfall des Brennstoffzellensystems 1 erreicht werden. Durch diese höhere Sauerstoffdosierung, insbesondere im Bereich der autothermen Reformierung bzw. der partiellen Oxidationsstufe 8 kann eine weitaus schnellere Erwärmung des Gaserzeugungssystems 6 erreicht werden. Durch diese einfache Maßnahme kann also die Kaltstartzeit eines derartigen Brennstoffzellensystems 1 verkürzt werden.
Fig. 2 zeigt nun eine alternative Ausführungsform, welche jedoch das gleiche Funktionsprinzip beinhaltet. Die jeweils gleichen Komponenten sind mit den analogen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen.
Ein erster Unterschied ist im Bereich des Gaserzeugungssystems 6 zu erkennen. Der Reaktor 8 ist hier als reiner Dampfreformierungsreaktor 8' ausgebildet, welcher endotherm arbeitet und - wie dies allgemein bekannt ist - keinen Sauerstoff benötigt, um die Reformierungsreaktion sicherzustellen. Auf die Versorgungsleitung 13c kann hier entsprechend verzichtet werden. Die beiden anderen Versorgungsleitungen 13a für den Air Bleed und 13b zur Versorgung der selektiven Oxidationsstufe 9 sind wieder dargestellt. Grundsätzlich ließe sich auf den Air Bleed gegebenenfalls auch verzichten, da dies zwar die Funktionsweise der Brennstoffzelle 2 verbessert, für ihre unbedingte Funktion jedoch nicht notwendig ist. Dementsprechend ließe sich in einer sehr einfachen Ausführungsform die Anzahl der Versorgungsleitungen 13 auf eine einzige reduzieren, so daß ausschließlich die selektive Oxidationsstufe 9 versorgt werden könnte. Diese besonders einfache Ausgestaltung ist hier jedoch nicht dargestellt, da sie für die Praxis aufgrund des allgemeinen, meist vorhandenen Air Bleeds von untergeordneter Bedeutung ist.
Die weiteren Unterschiede des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 gegenüber dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel liegen darin, daß der Abgasstrom zwischen dem Kathodenraum 4 und der Zusammenführung 14 eine weitere Komponente 18 aufweist. Diese Komponente 18 kann beispielsweise ein Wärmetauscher sein, mit dem in dem Abgas enthaltene thermische Energie für die Weiternutzung in dem Brennstoffzellensystem 1 oder in anderen Systemen, beispielsweise der Fahrgastraumheizung oder dergleichen, zurückgewonnen wird. Dieser Wärmetauscher 18 ist für die Funktionsweise des Brennstoffzellensystems 1, welche analog zu dem oben bereits beschriebenen abläuft, von besonderem Vorteil, da auch diese Komponente 18 Druckverluste erzeugt, so daß es leichter ist, die kathodenseitigen Druckverluste durch konstruktive Maßnahmen größer zu bekommen als die anodenseitigen Druckverluste.
Des weiteren ist in Fig. 2 auf das Druckhalteventil 15 verzichtet worden, da auch dies zum Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 nicht unbedingt notwendig ist.
Sollte es nun aus Gründen der konstruktiven Ausgestaltung des Brennstoffzellenssystems 1 nicht möglich oder sehr schwierig sein, die Druckverluste der einzelnen Komponenten 4, 5, 8, 9 und gegebenenfalls 18 so zu konzipieren, daß die ideale Dosierung des sauerstoffhaltigen Mediums in das Gaserzeugungssystem 6 automatisch und selbstregelnd erfolgt, so kann ein zusätzliches Gebläse 19 eingesetzt werden.
Dabei kann in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung die Oxidationsstufe 9 auch mehrstufig ausgebildet sein, wobei eine Zudosierung von Sauerstoff über entsprechende Versorgungsleitungen 13a etc. in einzelne oder alle Stufen der Oxidationsstufe 9 möglich ist.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird dieses Gebläse 19 in den Bereich zwischen der Luftversorgungsleitung 12 und den Versorgungsleitungen 13a, 13b, 13c in eine Hauptversorgungsleitung 13d eingesetzt, aus welcher die jeweiligen Versorgungsleitungen 13a, 13b, 13c versorgt werden. Dieses Gebläse 19 kann in der für Gebläse üblichen Weise eine Drucksteigerung von ca. 50 bis 300 mbar bewirken, so daß eventuelle Unterschiede in den kathodenseitigen und anodenseitigen Druckverlusten entsprechend ausgeglichen werden können. Bei diesem Gebläse 19 muß es sich dabei nicht um ein aufwendiges Gebläse 19 mit Steuerung oder Regelung handeln, es reicht vielmehr ein sehr einfaches Gebläse aus, welches mit konstanter Drehzahl läuft und eine konstante Druckerhöhung bewirkt. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, daß nur einzelne der Versorgungsleitungen 13a, 13b, 13c jeweils mit einem eigenen Gebläse 19 ausgerüstet wären, da gegebenenfalls - je nach Anzahl der bis zur Zusammenführung 14 zu durchströmenden Komponenten - unterschiedliche Druckverluste anfallen, welche gegebenenfalls ausgeglichen werden müssen oder auch nicht.

Claims

1. Vorrichtung zur Versorgung eines Brennstoffzellensystems mit einem sauerstoffhaltigen Medium, wobei das Brennstoffzellensystem wenigstens eine Brennstoffzelle und wenigstens ein Gaserzeugungssystem, in welchem wenigstens eine Komponente während des Betriebs Luft benötigt, aufweist, und wobei eine Verdichtungseinrichtung zur Versorgung eines Kathodenraums der Brennstoffzelle mit dem sauerstoffhaltigen Medium, insbesondere mit Luft, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Bereich (Luftversorgungsleitung 12) zwischen der Verdichtungseinrichtung (11) und dem Kathodenraum (4) wenigstens eine Versorgungsleitung (13a, 13b, 13c, 13d) abzweigt, welche sauerstoffhaltiges Medium zu der wenigstens einen Komponente (8, 9), die während des Betriebs des Gaserzeugungssystems (6) Sauerstoff benötigt, leitet, wobei die Abgase des Kathodenraums (4) und eines Anodenraums (5) der Brennstoffzelle (2) nach der Brennstoffzelle (2) zusammengeführt (Zusammenführung 14) sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverlust der kathodenseitig vor der Zusammenführung (14) der Abgase von sauerstoffhaltigem Medium durchströmten Komponenten (4, 18) in seiner Summe größer ist als die Summe des Druckverlusts der anodenseitig vor der Zusammenführung (14) der Abgase von sauerstoffhaltigem Medium durchströmten Komponenten (8, 9, 5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kathodenraum (4) und der Zusammenführung (14) der Abgase wenigstens eine weitere Komponente, insbesondere ein Wärmetauscher (18), angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Versorgungsleitung (13a, 13b, 13c, 13d) ein Drosselelement (16) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c, 13d) in den Bereich des Gaserzeugungssystems (6) führen, wobei über die erste Versorgungsleitung (13c) sauerstoffhaltiges Medium zu einer Komponente (8) gelangt, in welcher eine Reformierungsreaktion oder eine partielle Oxidation abläuft, wobei über die zweite Versorgungsleitung (13b) sauerstoffhaltiges Medium zu einer selektiven Oxidationsstufe (9) gelangt, und wobei über die dritte Versorgungsleitung (13a) sauerstoffhaltiges Medium in eine Zuleitung des erzeugten wasserstoffhaltigen Gases zu dem Anodenraum (6) gelangt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der wenigstens drei Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) Drosselelemente (16) aufweisen, so daß das Verhältnis der Volumenströme in den Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) zueinander durch die Drosselelemente (16) festgelegt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente (16) als starre Ringblenden ausgebildet sind, welche so ausgelegt sind, daß das Verhältnis der Volumenströme in den Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) bei Vollast der Brennstoffzelle (2) im gewünschten Bereich ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß kathodenseitig vor der Zusammenführung (14) der Abgase eine Drosseleinrichtung (17) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (17) wenigstens zwei diskrete Strömungsquerschnitte aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zusammenführung (14) der Abgase ein Druckhalteventil (15) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Versorgungsleitung (13a, 13b, 13c) wenigstens ein Gebläse (19) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) eine Hauptversorgungsleitung (13d), welche das Gebläse (19) aufweist, aus dem Bereich (Luftversorgungsleitung 12) zwischen der Verdichtungseinrichtung (11) und dem Kathodenraum (4) abzweigt, wobei sich die Hauptversorgungsleitung (13d) nach dem Gebläse (19) in die einzelnen, gegebenenfalls die Drosselelemente (16) aufweisenden, Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) aufteilt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) zumindest einige der Versorgungsleitungen (13a, 13b, 13c) jeweils ein Gebläse (19) aufweist.

14. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Brennstoffzellensystem (1), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches mit Luft als sauerstoffhaltigem Medium und mit einem Kohlenstoff und Wasserstoff aufweisenden Medium als Ausgangsstoff für die Erzeugung des wasserstoffhaltigen Gases in dem Gaserzeugungssystem (6) betrieben wird.