DE10160474A1 - Process for switching off a methanol fuel cell system composed of a vaporizer, a reformer and a water separator, comprises reducing the water to fuel mixing ratio and/or lowering the operating temperature - Google Patents

Process for switching off a methanol fuel cell system composed of a vaporizer, a reformer and a water separator, comprises reducing the water to fuel mixing ratio and/or lowering the operating temperature

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Abstract

Process for switching off a methanol fuel cell system composed of a vaporizer, a reformer and a water separator comprises reducing the water to fuel mixing ratio and/or lowering the operating temperature. Preferred Features: The switching off process is carried out while the ignition of the vehicle is switched off. A fuel content of at least 3 vol.% is adjusted by additionally adding a fuel before or after the water separator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschalten eines Methanol-Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a method for switching off a Methanol fuel cell system with the features according to the Preamble of claim 1.

Für die Alltagstauglichkeit von Brennstoffzellensystemen, insbesondere beim Einsatz in Fahrzeugen, sind Frostsicherheit und Kaltstarttauglichkeit wesentliche Kriterien. Für Brennstoffzellensysteme bedeutet dies wegen der vorhandenen Mengen an Wasser ein Problem. For the everyday usability of fuel cell systems, especially when used in vehicles, frost resistance and Cold-start capability essential criteria. For Fuel cell systems means this because of the amounts available Water a problem.

Aus der JP 10223249 A1 ist eine Methode bekannt, um bei tiefen Außentemperaturen das Einfrieren des in der Abgasleitung der Brennstoffzelle befindlichen auskondensierten Produktwassers zu verhindern. Hierzu wird aus einem Methanol-Vorratstank über eine Methanol-Zuführungsleitung, die mit der Abgasleitung verbunden ist, Methanol zudosiert, welches sich mit dem auskondensierten Produktwasser vermischt und damit dessen Gefrierpunkt senkt. From JP 10223249 A1 a method is known to at low Outside temperatures, the freezing of the exhaust pipe in the Fuel cell located condensed product water to prevent. For this purpose, from a methanol storage tank over a methanol feed line connected to the exhaust pipe is connected, added methanol, which is with the condensed product water mixed and thus its Freezing point lowers.

Aus der DE 199 28 068 A1 ist weiterhin ein Brennstoffzellensystem beschrieben, mit einer Brennstoffzelle, die eine Zuleitung für einen Brennstoff und eine Zuleitung für ein Oxidationsmittel aufweist. Um eine ausreichende Befeuchtung der Brennstoffzellen-Membran auch während des Anfahrens der Brennstoffzelle zu gewährleisten, ist ein Flüssigkeitsspeicher mit einer darin befindlichen Flüssigkeit vorgesehen, über die der Brennstoff und/oder das Oxidationsmittel vor dem Eintritt in die Brennstoffzelle befeuchtet werden. Dadurch wird auch beim Anfahren der Brennstoffzelle eine ausreichende Befeuchtung der Brennstoffzellen-Membran gewährleistet. Um bei niedrigen Temperaturen ein Einfrieren der Flüssigkeit zu verhindern, ist weiterhin eine Heizeinrichtung vorgesehen, die eine als geschlossenes System ausgebildete Strömungsleitung aufweist. Die Strömungsleitung wird von einem Heizmedium durchströmt, das vor dem Eintritt in den Flüssigkeitsspeicher über einen Brenner erwärmt wird. From DE 199 28 068 A1 is still a Fuel cell system described with a fuel cell, the one Supply line for a fuel and a supply line for a Having oxidizing agent. To ensure adequate humidification Fuel cell membrane even during startup of the To ensure fuel cell is a liquid storage with provided therein a liquid, via which the Fuel and / or the oxidizing agent before entering into the fuel cell be moistened. This is also the case Approaching the fuel cell sufficient humidification of Ensures fuel cell membrane. To be at low Temperatures to prevent freezing of the liquid is Furthermore, a heating device provided as an having closed system trained flow line. The Flow line is traversed by a heating medium, the before entering the liquid storage via a Burner is heated.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Abschalten eines Methanol-Brennstoffzellensystems anzugeben, durch die ein verbessertes Kaltstartverhalten sowie ein ausreichender Frostschutz gewährleistet sind. It is an object of the present invention to provide a method for Shut down a methanol fuel cell system indicate through the improved cold start behavior as well adequate frost protection are ensured.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is achieved by the characterizing Characteristics of claim 1 solved.

Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine ausreichend hohe Konzentration an Brennmittel im Wasserabscheider und/oder den Leitungselementen und/oder im Anodenraum der Brennstoffzelle aufgebaut. Hierbei wird der Gefrierpunkt des Brennmittel/Wassergemisches erniedrigt und somit Frostschutz gewährleistet. Der Wirkungsgrad im Normalbetrieb des Systems wird dadurch günstigerweise nicht beeinträchtigt. Gleichzeitig verbessert sich in vorteilhafter Weise das Startverhalten des Brennstoffzellensystems durch eine schnellere Erwärmung der Brennstoffzelle erheblich. Dies führt zu einer deutlichen Beschleunigung des Kaltstartvorgangs. Als ein weiterer Vorteil kann die während des Shutdown-Prozesses anfallende Brennstoffzellenleistung zum Betrieb eines Kompressors benutzt werden. In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es dabei vorgesehen sein, daß das im Kathodenraum vorhandene Produktwasser durch Betreiben des Brennstoffzellensystems mit hohem Luftüberschuß weitgehend ausgetragen wird und somit ebenfalls zu einem optimalen Frostschutz beiträgt. Damit ist sichergestellt, daß das gesamte Brennstoffzellensystem beim Abstellen des Fahrzeugs frostsicher ist. Advantageously, by the inventive method a sufficiently high concentration of fuel in the Water separator and / or the line elements and / or in Anode space of the fuel cell constructed. Here is the Freezing point of the fuel / water mixture is lowered and thus Frost protection guaranteed. The efficiency in normal operation of the system is favorably not affected. At the same time, this improves in an advantageous manner Starting behavior of the fuel cell system by a faster Heating the fuel cell considerably. This leads to a significant acceleration of the cold start process. As a Another advantage may be the during the shutdown process resulting fuel cell power to operate a compressor to be used. In a particularly favorable embodiment of the The method according to the invention can be provided that the product water present in the cathode compartment Operating the fuel cell system with high excess air is largely discharged and thus also to an optimal Frost protection contributes. This ensures that the entire fuel cell system when parking the vehicle is frost-proof.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung, die den Prinzipaufbau eines vereinfacht dargestellten Brennstoffzellensystems zeigt, näher beschrieben. Further advantages and embodiments go out of the Subclaims and the description forth. The invention is Below with reference to a drawing, the principle of a simplified illustrated fuel cell system shows, closer described.

Fig. 1 zeigt schematisch den an sich bekannten Aufbau eines Brennstoffzellensystems. Fig. 1 shows schematically the known structure of a fuel cell system.

Das insgesamt mit 1 bezeichnete Methanol- Brennstoffzellensystem, in dem Wasserstoff zum Betreiben der Brennstoffzelle mittels eines Reformierungsprozesses in einem Gaserzeugungssystem gewonnen wird, enthält ein nicht näher gezeigtes Dosiersystem für ein Wasser/Brennmittelgemisch, das in einen mit 3 bezeichneten Verdampfer eingespritzt wird. Bei dem anschließenden Reformierungsschritt 4 wird das verdampfte Gemisch in ein wasserstoffhaltiges Gas überführt. Dieses wasserstoffhaltige Gas wird dann einer Brennstoffzelle 7, enthaltend eine Anode 8, eine Kathode 9 und eine dazwischenliegende Membran, zugeführt, welche den darin enthaltenen Wasserstoff zusammen mit dem Sauerstoff, beispielsweise aus der Luft, in einem katalytischen Prozeß in elektrische Energie und Wasser umwandelt. In dem Brennstoffzellensystem 1 befindet sich zwischen der Reformierungseinheit 4 und der Brennstoffzelle 7 eine oder mehrere selektive Oxidationseinheit(en) 5 zur Oxidation von Kohlenmonoxid sowie ein Abscheider 6, der das in dem wasserstoffhaltigen Gas (Reformat) enthaltene Wasser teilweise entfernt. The generally designated 1 methanol fuel cell system, in which hydrogen is recovered to operate the fuel cell by means of a reforming process in a gas generating system containing a not shown in detail dosing system for a water / fuel mixture, which is injected into a designated 3 evaporator. In the subsequent reforming step 4 , the vaporized mixture is transferred to a hydrogen-containing gas. This hydrogen-containing gas is then supplied to a fuel cell 7 containing an anode 8 , a cathode 9 and an intermediate membrane, which converts the hydrogen contained therein into electrical energy and water together with the oxygen, for example from the air, in a catalytic process. In the fuel cell system 1 is located between the reforming unit 4 and the fuel cell 7, one or more selective oxidation unit (s) 5 for the oxidation of carbon monoxide and a separator 6 , which partially removes the water contained in the hydrogen-containing gas (reformate).

Im Normalbetrieb wird das flüssige Brennmittel und Wasser 2 mit einem vorgegebenen Mischungsverhältnis Wasser zu Brennmittel von λN in den Verdampfer 3 gegeben. Das verdampfte Gemisch wird dann im Reformer 4 bei einer vorgegebenen Betriebstemperatur TN nahezu vollständig zu einem wasserstoffreichen Gas umgesetzt. Anschließend findet eine Gasreinigung mittels einer oder mehrerer selektiver Oxidationsstufen 5 statt. Nach der CO-Reinigung wird überschüssiges Wasser durch einen Wasserabscheider 6 aus dem Reformat abgeschieden. Anschließend gelangt der wasserstoffhaltige Reformatgasstrom in die Anode 8 der Brennstoffzelle 7 und wird von dieser in an sich bekannter und deshalb nicht näher erläuterter Weise in elektrische Energie und Abwärme verwandelt. In normal operation, the liquid fuel and water 2 is given with a predetermined mixing ratio of water to fuel of λ N in the evaporator 3 . The vaporized mixture is then almost completely converted in the reformer 4 at a predetermined operating temperature T N to a hydrogen-rich gas. Subsequently, a gas purification by means of one or more selective oxidation stages 5 takes place. After CO cleaning, excess water is separated from the reformate by a water separator 6 . Subsequently, the hydrogen-containing reformate gas stream enters the anode 8 of the fuel cell 7 and is converted by this in a known per se and therefore not explained in more detail way into electrical energy and waste heat.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Abschalten eines Methanol-Brennstoffzellensystems mit einem vorgeschalteten Verdampfer, einem Reformer und einem Wasserabscheider, wobei dem Verdampfer im Normalbetrieb ein Wasser/Brennmittel-Gemisch mit einem vorgegebenen Mischungsverhältnis λN zugeführt wird und wobei der Reformer im Normalbetrieb bei einer vorgegebenen Temperatur TN betrieben wird, wird während einer Abschaltprozedur das Mischungsverhältnis auf den Wert λSD < λN verringert und die Betriebstemperatur auf den Wert TSD < TN reduziert. Die Reduzierung der Reformertemperatur führt zu einer unvollständigen Umsetzung des angebotenen Brennmittels, welches sich in den dem Reformer nachfolgend angeordneten Systemkomponenten verteilt. Durch die gleichzeitige Reduzierung des Wasseranteils bei der Verdampfung, sinkt der Anteil Wasser im Reformat, welches bei Abkühlung des Systems auskondensieren kann. Die Kombination der beiden Schritte - Verringerung der Reformertemperatur auf TSD und Reduzierung des Wasseranteils in der Gaserzeugung - führt dazu, daß im Produktgas neben H2O auch ein erhöhter Brennmittelanteil enthalten ist. Dieses sammelt sich u. a. im Kondensat, in den Leitungselementen und/oder im Anodenraum der Brennstoffzelle. Hierdurch wird der Gefrierpunkt erniedrigt, so daß das Kondensat nicht einfrieren kann. By the inventive method for switching off a methanol fuel cell system with an upstream evaporator, a reformer and a water separator, wherein the evaporator in normal operation, a water / fuel mixture with a predetermined mixing ratio λ N is fed and wherein the reformer in normal operation at a predetermined temperature T N is operated, during a shutdown procedure, the mixing ratio is reduced to the value λ SD <λ N and the operating temperature is reduced to the value T SD <T N. The reduction of the reformer temperature leads to an incomplete implementation of the proposed fuel, which is distributed in the system components arranged downstream of the reformer. By simultaneously reducing the proportion of water in the evaporation, the proportion of water in the reformate, which can condense on cooling of the system decreases. The combination of the two steps - reducing the reformer temperature to TSD and reducing the proportion of water in the gas production - means that in addition to H 2 O, the product gas also contains an increased proportion of combustible material. This accumulates, inter alia, in the condensate, in the line elements and / or in the anode compartment of the fuel cell. As a result, the freezing point is lowered, so that the condensate can not freeze.

Ist das Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug eingebaut, so kann diese Abschaltprozedur beim Ausschalten der Zündung durchgeführt werden. If the fuel cell system is installed in a vehicle, so This shutdown procedure can turn off the ignition be performed.

Bevorzugt wird die Abschaltprozedur nur dann durchgeführt, wenn eine Erreichung oder Unterschreitung eines vorgegebenen Temperaturgrenzwertes TGrenz gegenüber einer ermittelten Temperatur Tist festgestellt wird. Preferably, the switch-off procedure is only carried out if a reaching or falling below a predetermined temperature limit T limit with respect to a determined temperature T is detected.

Zur Temperaturermittlung können übliche Temperatursensoren vorgesehen werden. Die Temperaturüberwachung und die daran angebundene Abschaltprozedur erfolgt bevorzugt im Zusammenhang mit dem Abstellen des Fahrzeugs und zwar im noch betriebswarmen Zustand. Die Umgebungstemperatur wird mittels Temperatursensor gemessen. Die so ermittelte Temperatur Tist wird dann beispielsweise mittels eines Steuergerätes mit einem vorgegebenen Temperaturgrenzwert TGrenz verglichen. Bei Erreichen bzw. Unterschreiten des festgelegten Grenzwertes wird die Abschaltprozedur gestartet. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Erreichen oder Unterschreiten des für die Umgebungstemperatur festgelegten Grenzwertes bevorzugt von etwa 0°C die Abschaltprozedur gestartet. Dies bedeutet, daß der Reformer während der Abschaltprozedur unter geänderten Betriebsbedingungen, d. h. nicht unter Normalbetriebsbedingungen, betrieben wird. Die geänderten Bedingungen betreffen zum einen die Betriebstemperatur des Reformers TSD, die jetzt unter den sonst üblichen 250°C bis 300°C (TN) zu liegen kommt, und die Reduzierung des Wasseranteils bei der Verdampfung, die somit zu einer Verringerung des Mischungsverhältnises Wasser zu Brennmittel λSD im Reformat führen. Im Normalbetrieb liegt der Rest-Methanolgehalt im Reformat bei max. 1 Vol-%. Durch die Abschaltprozedur wird bevorzugt ein Brennmittelgehalt von mindestens 3 Vol-% eingestellt. For temperature determination conventional temperature sensors can be provided. The temperature monitoring and the connected shutdown procedure is preferably carried out in connection with the parking of the vehicle and that while still warm. The ambient temperature is measured by means of a temperature sensor. The thus determined temperature T ist is then compared, for example by means of a control unit with a predetermined temperature limit T limit . When the specified limit value is reached or fallen below, the shutdown procedure is started. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the shutdown procedure is started upon reaching or falling below the limit value set for the ambient temperature, preferably from about 0 ° C. This means that the reformer is operated during the shutdown procedure under changed operating conditions, ie not under normal operating conditions. The changed conditions relate firstly to the operating temperature of the reformer T SD , which now comes to rest below the usual 250 ° C to 300 ° C (T N ), and the reduction of the water content in the evaporation, thus reducing the mixing ratio Lead water to fuel λ SD in the reformate. In normal operation, the residual methanol content in the reformate is at max. 1% by volume. The shutdown procedure preferably sets a fuel content of at least 3% by volume.

Die zum optimalen Frostschutz erforderliche Menge an Brennmittel wird in Abhängigkeit von der ermittelten Außentemperatur und der jeweils im Wasserabscheider und/oder den Leitungselementen und/oder im Anodenraum der Brennstoffzelle vorherrschenden Brennmittelkonzentration in an sich bekannter Weise ermittelt. Die Abschaltprozedur wird dann solange durchgeführt, bis sich eine ausreichend hohe Konzentration an Brennmittel im Wasserabscheider und/oder den Leitungselementen und/oder im Anodenraum der Brennstoffzelle aufgebaut bzw. verteilt hat. Beispielhaft seien hier nur einige Mischungsverhältnisse zwischen H2O und Methanol genannt, die zur Senkung des Gefrierpunktes eingesetzt werden:


The amount of combustion medium required for optimal antifreeze is determined in a manner known per se as a function of the determined outside temperature and the prevailing fuel concentration in the water separator and / or the line elements and / or in the anode space of the fuel cell. The switch-off procedure is then carried out until a sufficiently high concentration of combustion agent has built up or distributed in the water separator and / or the line elements and / or in the anode chamber of the fuel cell. By way of example, only a few mixing ratios between H 2 O and methanol are mentioned here, which are used to lower the freezing point:


In punkto verbessertes Startverhalten und Frostschutz bei optimalem Wirkungsgrad kommt der Reduzierung des Wasseranteils bei der Verdampfung eine besondere Bedeutung zu. Für die Gewinnung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoff-Derivaten kann beispielsweise die sogenannte endotherme Dampfreformierung herangezogen werden. Veranschaulicht durch die allgemeine Gleichung

CnHm + nH2O → (n + m/2)H2 + nCO2

läßt sich auf einfache Weise am Beispiel der Methanolreformierung verdeutlichen, daß bei einem stöchiometrischen Wasseranteil von 1,5 ein Wasserüberschuß im Reformatgas auftritt:

C3HOH + 1,5H2O → 3H2 + CO2 + 0,5H2O,

im Vergleich bei einem stöchiometrischen Wasseranteil von 1:

C3HOH + H2O → 3H2 + CO2.
In terms of improved starting behavior and frost protection with optimum efficiency, the reduction of the water content in the evaporation is of particular importance. For the recovery of hydrogen from hydrocarbon derivatives, for example, the so-called endothermic steam reforming can be used. Illustrated by the general equation

C n H m + nH 2 O → (n + m / 2) H 2 + nCO 2

can be illustrated in a simple manner using the example of methanol reforming, that at a stoichiometric water content of 1.5, an excess of water in the reformate gas occurs:

C 3 HOH + 1.5H 2 O → 3H 2 + CO 2 + 0.5H 2 O,

in comparison with a stoichiometric water content of 1:

C 3 HOH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 .

In der Praxis liegt jedoch ein gewisser Anteil an Kohlenmonoxid vor, da CO und CO2 durch die Wassergas-Shift-Reaktion ineinanderübergehen können. Um das Gleichgewicht auf die Seite des Kohlendioxids zu verschieben, wird üblicherweise Wasser im Überschuß zugegeben. Damit jedoch der Anteil Wasser im Reformat sinkt, wird der stöchiometrische Wasseranteil auf einen Bereich zwischen 1,0 und 1,3 eingestellt, bevorzugt < 1,1. Je weniger Feuchte sich im Reformat befindet, desto weniger kann bei Abkühlung des Systems auskondensieren. Dies bedeutet weniger Probleme beim Kaltstart durch geflutete Zellen, d. h. auf den Katalysator liegt kein Wasserfilm, der durch Kondensation entstanden ist und behindert den Startvorgang. Dies bedeutet aber auch einen verbesserten Frostschutz. In practice, however, a certain amount of carbon monoxide is present, since CO and CO 2 can pass into each other through the water gas shift reaction. In order to shift the equilibrium to the side of the carbon dioxide, water is usually added in excess. However, so that the proportion of water in the reformate decreases, the stoichiometric water content is set to a range between 1.0 and 1.3, preferably <1.1. The less moisture in the reformate, the less it can condense on cooling the system. This means fewer problems with the cold start by flooded cells, ie the catalyst is no water film, which has formed by condensation and hinders the starting process. But this also means an improved frost protection.

Bei kleinerem Wasseranteil steigt jedoch die CO-Konzentration nach dem Reformer. Vorteilhafterweise erhöht dies die CO- Selektivität in der ersten Stufe der CO-Oxidation 4. Bei gleicher Luftzufuhr wird somit nochmals weniger Wasser produziert. Schematisch kann das wie folgt veranschaulicht werden:

2H2+ CO + 1,5 O2 → 2 H2O + CO2

bei 1% CO und stöchiometr. O2-Anteil von 1,5

2H2 + 2CO + 1,5 O2 → H2 + H2O + 2 CO2

bei 2% CO und stöchiometr. O2-Anteil von 1,5
With smaller amounts of water, however, the CO concentration after the reformer increases. Advantageously, this increases the CO selectivity in the first stage of the CO oxidation 4. Thus, with the same air supply, less water is once again produced. Schematically, this can be illustrated as follows:

2H 2 + CO + 1.5 O 2 → 2 H 2 O + CO 2

at 1% CO and stoichiometry. O 2 content of 1.5

2H 2 + 2CO + 1.5 O 2 → H 2 + H 2 O + 2 CO 2

at 2% CO and stoichiometry. O 2 content of 1.5

Außerdem kann die Abschaltprozedur bei 3 bis 20 fachem Luftüberschuß auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle gefahren werden, so daß das bei der Reaktion entstandene Produktwasser weitestgehend aus der Brennstoffzelle 7 ausgetragen werden kann. Dies trägt ebenfalls vorteilhafterweise zu einem effizienten Frostschutz bei. Optional kann noch vor oder nach dem Wasserabscheider 6 zusätzlich Brennmittel zudosiert werden. In addition, the shutdown procedure can be run at 3 to 20 times the excess air on the cathode side of the fuel cell, so that the product water formed during the reaction can be discharged as far as possible from the fuel cell 7 . This also advantageously contributes to efficient frost protection. Optionally, fuel can also be metered in before or after the water separator 6 .

Durch die Abschaltprozedur wird erfindungsgemäß eine ausreichend hohe Konzentration an Brennmittel im Wasserabscheider und/oder den Leitungselementen und/oder im Anodenraum der Brennstoffzelle aufgebaut. Hierbei wird der Gefrierpunkt des Brennmittel/Wassergemisches erniedrigt und somit Frostschutz gewährleistet. Der Wirkungsgrad im Normalbetrieb des Systems verschlechtert sich dadurch nicht. Gleichzeitig verbessert sich das Startverhalten des Methanol-Brennstoffzellensystems durch eine schnellere Erwärmung der Brennstoffzelle erheblich, da das Brennmittel aufgrund der erhöhten Konzentration vermehrt durch die Membran diffundiert und dort nach dem Start der Luftversorgung sofort katalytisch unter Wärmeabgabe oxidiert wird. Dies führt zu einer deutlichen Beschleunigung des Kaltstartvorgangs. Als ein weiterer Vorteil kann die während des Shutdown-Prozesses anfallende Brennstoffzellenleistung zum Betrieb eines Kompressors benutzt werden. Vorteilhafterweise wird das Brennstoffzellensystem mit hohem Luftüberschuß betrieben, so daß im Kathodenraum vorhandenes Produktwasser aus der Brennstoffzelle weitgehend ausgetragen wird. Dies verhindert ebenso ein Einfrieren des im System vorhandenen Wassers und damit auch einen Abfall in der Brennstoffzellenleistung bis hin zum kompletten Ausfall des Systems. Due to the shutdown procedure according to the invention a sufficiently high concentration of fuel in the water separator and / or the line elements and / or in the anode compartment of the Fuel cell constructed. Here, the freezing point of Fuel / water mixture lowers and thus frost protection guaranteed. The efficiency in normal operation of the system this does not worsen. Simultaneously improved the starting behavior of the methanol fuel cell system by a faster heating of the fuel cell considerably, because the fuel due to the increased concentration increasingly diffused through the membrane and there after the start the air supply immediately catalytically under heat release is oxidized. This leads to a significant acceleration of the Cold startup. As another advantage, the during the shutdown process resulting fuel cell power to Operation of a compressor can be used. advantageously, becomes the fuel cell system with high air excess operated, so that in the cathode compartment existing product water the fuel cell is largely discharged. This also prevents freezing of existing water in the system and thus also a drop in fuel cell performance up to the complete failure of the system.

Als Brennmittel können Kohlenwasserstoffderivate, wie beispielsweise Methanol, Ethanol oder dergleichen gewonnener Wasserstoff verwendet werden. Entscheidend ist deren Mischbarkeit mit Wasser. Bevorzugt wird Methanol verwendet. Als Oxidationsmittel kann Luft oder Sauerstoff zum Einsatz gelangen. As fuel can hydrocarbon derivatives, such as For example, methanol, ethanol or the like obtained Hydrogen can be used. The decisive factor is their miscibility with water. Preferably, methanol is used. As Oxidizing agent can be used air or oxygen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Abschalten eines Methanol- Brennstoffzellensystems mit einem vorgeschalteten Verdampfer, einem Reformer und einem Wasserabscheider, wobei dem Verdampfer im Normalbetrieb ein Wasser/Brennmittel-Gemisch mit einem vorgegebenen Mischungsverhältnis Wasser zu Brennmittel von λN zugeführt wird und wobei der Reformer im Normalbetrieb bei einer vorgegebenen Temperatur TN betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Abschaltprozedur das Mischungsverhältnis λSD < λN erniedrigt und/oder die Betriebstemperatur TSD < TN reduziert wird. 1. A method for switching off a methanol fuel cell system with an upstream evaporator, a reformer and a water separator, wherein the evaporator is fed in normal operation, a water / fuel mixture with a predetermined mixing ratio of water to fuel of λ N and wherein the reformer in normal operation at a predetermined temperature T N is operated, characterized in that during a shutdown procedure, the mixing ratio λ SD <λ N is lowered and / or the operating temperature T SD <T N is reduced. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltprozedur beim Ausschalten der Zündung eines Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the shutdown procedure when switching off the ignition of a Motor vehicle is performed. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltprozedur nur dann durchgeführt wird, wenn eine Unterschreitung eines vorgegebenen Temperatursollwertes TGrenz gegenüber einer ermittelten Temperatur Tist festgestellt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that the shutdown procedure is only performed when a shortfall of a predetermined temperature setpoint T limit against a detected temperature T is detected. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltprozedur bei 3 bis 20 fachem Luftüberschuß auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle durchgeführt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the shutdown procedure at 3 to 20 times excess air the cathode side of the fuel cell is performed. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zusätzliche Brennmitteldosierung vor oder nach dem Wasserabscheider ein Brennmittelgehalt von mindestens 3 Vol-% eingestellt wird. 5. The method according to claim 1, characterized in that by an additional fuel dosing before or after the water separator a fuel content of at least 3 vol.% Is set. 6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltprozedur solange durchgeführt wird, bis eine ausreichend hohe Konzentration an Brennmittel im Wasserabscheider und/oder den Leitungselementen und/oder im Anodenraum der Brennstoffzelle aufgebaut ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the shutdown procedure is performed until a sufficiently high concentration of fuel in the Water separator and / or the line elements and / or in Anode space of the fuel cell is constructed.
DE10160474A 2001-12-08 2001-12-08 Process for switching off a methanol fuel cell system composed of a vaporizer, a reformer and a water separator, comprises reducing the water to fuel mixing ratio and/or lowering the operating temperature Withdrawn DE10160474A1 (en)

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