DE102005015874A1 - Fuel cell system for a vehicle comprises a fuel cell, a feed line on the cathode side for connecting to the inlet on the cathode side, a feed line on the anode side for connecting to the inlet on the anode side and a removal line - Google Patents

Fuel cell system for a vehicle comprises a fuel cell, a feed line on the cathode side for connecting to the inlet on the cathode side, a feed line on the anode side for connecting to the inlet on the anode side and a removal line Download PDF

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Wolfram Dr. Kaiser
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Abstract

Fuel cell system comprises a fuel cell having an inlet on the cathode side, an inlet on the anode side and an outlet, a feed line on the cathode side for connecting to the inlet on the cathode side, a feed line on the anode side for connecting to the inlet on the anode side and a removal line connected to the outlet and to the feed lines via a return line.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a fuel cell system according to the preamble of claim 1.

Die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie mittels Brennstoffzellen stellt eine effiziente und umweltfreundliche Methode zur Gewinnung von elektrischem Strom aus den Betriebsmedien Wasserstoff und Sauerstoff dar. Dabei finden üblicherweise zwei räumlich getrennte Elektrodenreaktionen statt, bei denen Elektronen freigesetzt bzw. gebunden werden. Ein Beispiel für zwei korrespondierende Elektrodenreaktionen in einer Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) sind folgende Reaktionen: H2 + O2– ⇒ H2O + 2e– (Anodische Reaktion I) CO + O2– ⇒ CO2 + 2e– (Anodische Reaktion II) O2 + 4e– ⇒ 2O2– (Kathodische Reaktion) The conversion of chemical into electrical energy by means of fuel cells is an efficient and environmentally friendly method for obtaining electricity from the operating media hydrogen and oxygen. In this case, usually two spatially separated electrode reactions take place, in which electrons are released or bound. An example of two corresponding electrode reactions in a solid oxide fuel cell (SOFC) are the following reactions: H 2 + O 2- ⇒ H 2 O + 2e - (Anodic Reaction I) CO + O 2- ⇒ CO 2 + 2e - (Anodic Reaction II) O 2 + 4e - ⇒ 2O 2- (cathodic reaction)

Andere Brennstoffzellentypen weisen zum Teil andere Reaktionen auf. Ein weiteres Beispiel für zwei korrespondierende Elektrodenreaktionen sind folgende Reaktionen: H2 ⇒ 2H+ + 2e– (Anodische Reaktion) 2H+ + 2e– + ½O2 ⇒ H2O (Kathodische Reaktion) Other fuel cell types sometimes have other reactions. Another example of two corresponding electrode reactions are the following reactions: H 2 ⇒ 2H + + 2e - (Anodic reaction) 2H + + 2e - + ½O 2 ⇒ H 2 O (cathodic reaction)

Gemeinsam ist jeweils der Transport einer Spezies in elektrisch geladenem Zustand durch einen Elektrolyten und den parallel hierzu verlaufenden Transport von Elektronen durch einen äußeren Leiter, um die Spezies nach dem Transportvorgang in einen elektrisch neutralen Zustand zurückzuversetzen. Durch elektrische Verbindung der räumlich getrennten Reaktionszonen kann zumindest ein Teil der dabei umgesetzten Reaktionsenthalpie direkt als elektrischer Strom gewonnen werden. Üblicherweise werden mehrere elektrisch in Serie geschaltete Brennstoffzellen aufeinandergestapelt und ein Brennstoffzellenstapel als Stromquelle verwendet.Together is each the transport of a species in electrically charged Condition by an electrolyte and parallel to this transport of electrons through an outer conductor, around the species after the transport process into an electrically neutral Restore condition. By electrical connection of the spatially Separate reaction zones may be at least a portion of the reacted Reaction enthalpy be obtained directly as an electric current. Usually several electrically series-connected fuel cells piled up and uses a fuel cell stack as a power source.

Eine Brennstoffzelle umfaßt dabei eine Elektrolyteinheit, welche die Reaktanden, insbesondere Wasserstoff beziehungsweise Kohlenmonoxid und Sauerstoff voneinander trennt und eine Ionenleitfähigkeit, insbesondere eine Protonen- oder Sauerstoffionenleitfähigkeit, aufweist, sowie aus zwei mit Katalysatormaterial belegten Elektroden, die unter anderem zum Abgriff des von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Stroms erforderlich sind.A Fuel cell includes while an electrolyte unit containing the reactants, in particular hydrogen or carbon monoxide and oxygen separates from each other and an ionic conductivity, in particular a proton or oxygen ion conductivity, and two electrodes coated with catalyst material, among other things, for tapping the generated by the fuel cell electric current are required.

Die Reaktanden Wasserstoff und Sauerstoff und das Reaktionsprodukt Wasser sowie gegebenenfalls ein Kühlmittel zum Abtransport überschüssiger Reaktionswärme strömen durch Fluidkanäle, wobei die Reaktanden nicht notwendigerweise in reiner Form vorliegen müssen. Beispielsweise kann das Fluid auf der Kathodenseite Luft sein, deren Sauerstoff an der Reaktion teilnimmt. Insbesondere bei Verwendung eines Kühlmittels wird durch eine thermische Verbindung der jeweiligen Fluidkanäle für einen ausreichenden Wärmeübertrag zwischen den jeweiligen Fluiden gesorgt.The Reactants are hydrogen and oxygen and the reaction product is water and optionally a coolant to remove excess heat of reaction flow through Fluid channels, wherein the reactants are not necessarily in pure form have to. For example, the fluid can be air on the cathode side, whose Oxygen participates in the reaction. Especially when using a coolant is due to a thermal connection of the respective fluid channels for a sufficient heat transfer provided between the respective fluids.

In der DE 100 15 360 A1 wird eine Separatorplatte für Brennstoffzellen beschrieben, die aus zwei geprägten Platten besteht. Eine Fläche der geprägten Platten weist jeweils eine positive Kanalstruktur auf und eine andere Fläche weist eine korrespondierende negative Kanalstruktur auf. Durch Verbin den beider Platten ergibt sich ein platteninneres Kanalsystem für ein Kühlmittel und an den Außenflächen jeder Platte ein Kanalsystem für Gasströme.In the DE 100 15 360 A1 a separator plate for fuel cells is described, which consists of two embossed plates. One surface of the embossed plates each has a positive channel structure and another surface has a corresponding negative channel structure. By Verbin the two plates results in a plate-internal channel system for a coolant and on the outer surfaces of each plate a channel system for gas streams.

Da die Ionenleitfähigkeit der bei Brennstoffzellen verwendeten Elektrolyten gewissen physikalischen Randbedingungen unterworfen ist (beispielsweise einer Betriebstemperatur von > ca. 600°C bei einer Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) beziehungsweise einem definierten Befeuchtungszustand bei einer Polymerelektrolytbrennstoffzelle), muss insbesondere eine SOFC in einen Temperaturbereich gebracht werden, in dem der Elektrolyt eine ausreichend hohe Leitfähigkeit aufweist und zum anderen die Reaktionsgase hinsichtlich ihrer Eintrittstemperatur in die Brennstoffzelle entsprechend konditionierbar sind.There the ionic conductivity the electrolyte used in fuel cells certain physical Subject to boundary conditions (for example, an operating temperature of> approx. 600 ° C at one Solid oxide fuel cell (SOFC) or a defined Humidification condition in a polymer electrolyte fuel cell), In particular, a SOFC must be brought into a temperature range in which the electrolyte has a sufficiently high conductivity and on the other hand, the reaction gases with respect to their inlet temperature can be conditioned accordingly in the fuel cell.

Üblicherweise werden Festoxidbrennstoffzellen bei einer Temperatur von ca. 650..1000°C betrieben, wobei von Kathodengaseingang zu Kathodengasausgang ein Temperaturanstieg von 100..150°C stattfindet. Unter anderem für eine Temperierung von SOFCs wird die Kathode mit einem Luftstrom beaufschlagt, der deutlich grösser ist, als für die Versorgung der Brennstoffzellenreaktion mit Sauerstoff erforderlich wäre. Häufig verwendet man Luftstöchiometrien von 10–20, um die entstehende Abwärme über den Luftstrom auszutragen. Eine Luftstöchiometrie von 10 bedeutet hierbei beispielsweise, daß die Brennstoffzelle mit 10 Mal so viel Sauerstoff beaufschlagt wird wie bei der Brennstoffzellenreaktion verbraucht wird.Usually solid oxide fuel cells are operated at a temperature of about 650..1000 ° C, wherein a temperature increase from cathode gas inlet to cathode gas outlet from 100..150 ° C takes place. For, among other a tempering of SOFCs becomes the cathode with a flow of air charged, the significantly larger is as for the supply of the fuel cell reaction with oxygen required would. Often used one air stoichiometries from 10-20, to the resulting waste heat over the Discharge airflow. An air stoichiometry of 10 means Here, for example, that the Fuel cell is charged with 10 times as much oxygen as consumed in the fuel cell reaction.

Zur gewünschten Temperierung des Kathodeneingangs-Luftstroms ist es bekannt, Frischluft mit Hilfe von Wärmeübertragern, die aufgrund des Temperaturniveaus in der Regel aus Edelstahl oder anderen chromhaltigen Materialien hergestellt werden, vorzuwärmen. 3 zeigt ein Brennstoffzellensystem 11, mit einer Brennstoffzelle 12, der über eine Zuströmleitung 14 mit einer Fluidfördervorrichtung P und einen kathodenseitigen Einlaß 15 ein Fluid zuführbar ist. Ein Kathodenabgas wird über einen kathodenseitigen Aus laß 16 und eine Abströmleitung 17 durch einen Wärmeübertrager WÜ geleitet, um das frische Fluid vorzuheizen. Das Kathodenabgas ist dem Wärmeübertrager WÜ entweder direkt (A) oder indirekt über einen zwischengeschalteten Brenner V, der das Kathodenabgas mit einem Anodenabgas aus einer anodenseitigen Abströmleitung 18 nachverbrennt (B), zuführbar. Nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers WÜ wird das Abgas zumeist an die Umgebung abgegeben.For the desired temperature of the cathode inlet air flow, it is known to preheat fresh air by means of heat exchangers, which are usually made of stainless steel or other chromium-containing materials due to the temperature level. 3 shows a fuel cell system 11 , with a fuel cell 12 that has an inflow line 14 with a fluid delivery device P and a cathode-side inlet 15 a fluid can be supplied. A cathode exhaust gas let on a cathode side off 16 and a discharge line 17 passed through a heat exchanger WÜ to preheat the fresh fluid. The cathode exhaust gas is the heat exchanger WÜ either directly (A) or indirectly via an intermediate burner V, which is the cathode exhaust gas with an anode exhaust gas from an anode-side discharge line 18 afterburning (B), can be fed. After flowing through the heat exchanger WÜ the exhaust gas is usually discharged to the environment.

Bei den erforderlichen Temperaturen findet ein verstärktes Abdampfen von Chromverbindungen aus der Wärmeübertrageroberfläche statt, das zu einem Eintrag von Chrom beziehungsweise Chromverbindungen in die Brennstoffzelle und zu einer Ablagerung von Chrom oder Chromverbindungen in fester Form in der Nähe der sogenannten Dreiphasengrenze führt. Unter Umständen wird dadurch beispielsweise in SOFCs das Anlagern und der Einbau von Sauerstoff in den Elektrolyten behindert und der Wirkungsgrad der Zelle dauerhaft beeinträchtigt.at the required temperatures is an increased evaporation of chromium compounds the heat exchanger surface instead, that to an entry of chromium or chromium compounds into the fuel cell and to a deposit of chromium or chromium compounds in solid form nearby the so-called three-phase boundary leads. May be thus, for example, in SOFCs, the deposition and the incorporation of oxygen obstructed in the electrolyte and the efficiency of the cell permanently impaired.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensystem mit gesteigertem Gesamtwirkungsgrad und/oder verringertem Platzbedarf bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Eintrag von Chrom bzw. Chromverbindungen in die Brennstoffzelle zu verringern. Ebenso ist es insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffzellensystem mit verringertem Frischluft- und/oder Energiebedarf bereitzustellen.A The object of the invention is a fuel cell system with increased To provide overall efficiency and / or reduced footprint. In particular, it is an object of the invention to provide an entry of Chrome or chrome compounds in the fuel cell to reduce. Likewise, it is a particular object of the invention to provide a fuel cell system provide with reduced fresh air and / or energy requirements.

Diese Aufgabe wird durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is by a fuel cell stack with the features of claim 1.

Grundgedanke der Erfindung ist es, ein von einer Brennstoffzelle abströmendes Fluid einem der Brennstoffzelle zuströmenden Fluid beizumischen. Dadurch wird unter Umständen zumindest eine physikalische Größe des der Brennstoffzelle zuströmenden Fluids, beispielsweise dessen Temperatur oder die Konzentration eines oder mehrerer dessen Bestandteile, vorteilhaft beeinflußt. Insbesondere wird das zuströmende Fluid erfindungsgemäß aufgewärmt, so daß der Aufwand für dessen Vorwärmung reduzierbar ist.basic idea The invention is a fluid flowing from a fuel cell one of the fuel cell inflowing To add fluid. This may result in at least one physical Size of the Fuel cell incoming Fluids, such as its temperature or concentration one or more of its components, advantageously influenced. Especially will be the inflowing Fluid warmed up according to the invention, so that the Effort for its preheating reduced is.

Ein Fluid im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine strömfähige Substanz, wie beispielsweise ein unter- oder überkritisches Gas oder eine Flüssigkeit. Ein mögliches Fluid ist ein Element, eine Verbindung, ein Gemisch aus Elementen und/oder Verbindungen, die unter Umständen jeweils in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen.One Fluid in the sense of the present invention is a fluid substance, such as a subcritical or supercritical gas or a liquid. A possible Fluid is an element, a compound, a mixture of elements and / or compounds, which may each be different states of matter available.

Ein Brennstoffzellensystem gemäß der Erfindung weist zumindest eine Brennstoffzelle mit einem kathodenseitigen und einem anodenseitigen Einlaß für die der Brennstoffzelle zuzuführenden Fluide sowie zumindest einen Auslaß auf. Bevorzugt weist die Brennstoffzelle einen kathodenseitigen und einen anodenseitigen Auslaß auf. Ferner weist das Brennstoffzellensystem eine kathodenseitige und eine anodenseitige Zuströmleitung auf, die für eine Zuführung der Fluide mit dem kathodenseitigen beziehungsweise mit dem anodenseitigen Einlaß verbindbar sind. Für eine Abführung zumindest eines der Brennstoffzelle abzuführenden Fluids ist zumindest eine Abströmleitung vorgesehen, die mit dem zumindest einen Auslaß verbindbar ist. Vorzugsweise ist jeder Auslaß mit einer ihm zugeordneten Abströmleitung verbindbar.One Fuel cell system according to the invention has at least one fuel cell with a cathode side and an anode-side inlet for the Fuel cell to be supplied Fluids and at least one outlet. Preferably, the fuel cell a cathode-side and an anode-side outlet. Further the fuel cell system has a cathode-side and an anode-side inflow on that for a feeder of Fluids with the cathode side or with the anode side Inlet connectable are. For a discharge at least one of the fuel cell to be discharged fluid is at least a discharge line provided, which is connectable to the at least one outlet. Preferably is every outlet with an associated discharge line connectable.

Die Aufgabe der Erfindung wird vorzugsweise dadurch gelöst, daß zumindest eine Abströmleitung mit einer Zuströmleitung verbindbar ist, so daß ein Fluid von der Abströmleitung in die Zuströmleitung oder umgekehrt leitbar ist. Dadurch ist unter Umständen zumindest eine physikalische Große des der Brennstoffzelle zuströmenden Fluids, beispielsweise dessen Temperatur oder die Konzentration eines oder mehrerer dessen Bestandteile, vorteilhaft beeinflußbar.The The object of the invention is preferably achieved in that at least a discharge line with an inflow line is connectable, so that a Fluid from the discharge line in the inflow line or vice versa is leitbar. This may be at least a physical greatness of the fuel cell inflowing Fluids, such as its temperature or concentration one or more of its components, advantageously influenced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine kathodenseitige Abströmleitung mit einer kathodenseitigen Zuströmleitung und/oder eine anodenseitige Abströmleitung mit einer anodenseitigen Zuströmleitung verbindbar. Hierdurch wird unter Umständen ermöglicht, daß ein für die Brennstoffzellenreaktion als Edukt vorgesehener Bestandteil eines der Fluide, der in der Brennstoffzelle nicht oder nicht vollständig verbraucht wurde, der Brennstoffzelle erneut zuführbar ist. Unter Umständen ist dadurch ein energetischer oder konstruktiver Aufwand für eine Bereitstellung des jeweiligen Edukts reduzierbar. Insbesondere ist in einer Zuströmleitung eine Fluidfördereinrichtung mit verringerter Förderleistung anordbar. Unter Umständen ist ein Verbrauch des bereitzustellenden Edukts reduzierbar.According to one advantageous embodiment of the The invention is a cathode-side outflow line with a cathode-side Inflow line and / or an anode-side outflow line with an anode-side inflow line connectable. This will possibly allow one for the fuel cell reaction provided as starting material component of one of the fluids, which in the Fuel cell was not or not completely consumed, the fuel cell re-deliverable is. In certain circumstances This is an energetic or constructive effort for a deployment the respective reactant reducible. In particular, in an inflow line a fluid delivery device with reduced capacity locatable. In certain circumstances is a consumption of the educt to be provided reduced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der kathodenseitigen und/oder in der anodenseitigen Zuströmleitung ein Wärmeübertrager anordbar. Dadurch ist ein oder mehrere Edukte unter Umständen zusätzlich temperierbar, was sich insbesondere während einer Warmlaufphase der Brennstoffzelle beziehungsweise des Brennstoffzellensystems vorteilhaft auswirkt. Beispielsweise ist die Warmlaufphase verkürzbar.According to one advantageous embodiment in the cathode-side and / or in the anode-side inflow line a heat exchanger locatable. As a result, one or more educts may additionally be temperature-controlled, especially during a warm-up phase of the fuel cell or the fuel cell system advantageous effect. For example, the warm-up phase can be shortened.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Strömung eines Fluids von der Abströmleitung zu der Zuströmleitung mittels eines Strömungsverstärkers verstärkbar. Hierdurch wird unter Umständen ein gegebenenfalls vorhandener Druckunterschied zwischen der Abströmleitung und der Zuströmleitung, der beispielsweise unter anderem durch einen Druckabfall der Brennstoffzelle hervorgerufen wird, überbrückbar.According to an advantageous embodiment, a flow of a fluid from the discharge line to the inflow line can be amplified by means of a flow amplifier. As a result, possibly an existing pressure difference between the discharge line and the Zu strömleitung, which is caused, inter alia, by a pressure drop of the fuel cell, bridgeable.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid mit einem durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömenden Fluid stromaufwärts der Fluidfördervorrichtung und/oder stromaufwärts des Wärmeübertragers mischbar. Eine Strömungsverbindung der Abströmleitung mit einer Saugseite der Fluidför dervorrichtung erleichtert unter Umständen eine Fluidströmung von der Abströmleitung zu der Zuströmleitung. Eine Mischung der beiden Fluide stromaufwärts des Wärmeübertragers ermöglicht unter Umständen eine genauere Temperierung des in die Brennstoffzelle eintretenden Fluidgemisches.According to one advantageous embodiment a through the discharge line streaming Fluid having a fluid communicable with the outflow conduit inflow flowing Fluid upstream the fluid delivery device and / or upstream of the heat exchanger miscible. A flow connection the discharge line with a suction side of the Fluidför dervorrichtung may facilitate a fluid flow from the discharge line to the inflow line. A mixture of the two fluids upstream of the heat exchanger allows under circumstances a more accurate temperature of the entering into the fuel cell Fluid mixture.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid mit einem durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömenden Fluid stromabwärts der Fluidfördervorrichtung und/oder stromabwärts des Wärmeübertragers mischbar. Beispielsweise bei einer Mischung eines kalten Fluids in der Zuströmleitung mit einem heißen Fluid in der Abströmleitung ist eine Beaufschlagung der Fluidfördervorrichtung mit dem kalten Fluid anstelle des warmen Gemisches unter Umständen deshalb vorteilhaft, weil eine thermische Belastung der Fluidfördervorrichtung reduzierbar ist, so daß deren Lebensdauer erhöhbar und/oder der konstruktive Aufwand für deren Herstellung verringerbar ist. Eine Beaufschlagung des Wärmeübertragers mit einem kalten Fluid anstelle eines warmen Gemisches bewirkt unter Umständen einen vergrößerten Temperaturgradienten in dem Wärmeübertrager und damit eine Anhebung dessen Wirkungsgrads.According to one advantageous embodiment a through the discharge line streaming Fluid having a fluid communicable with the outflow conduit inflow flowing Fluid downstream the fluid delivery device and / or downstream of the heat exchanger miscible. For example, when mixing a cold fluid in the inflow line with a hot one Fluid in the discharge line is an impingement of the fluid delivery device with the cold Fluid instead of the warm mixture under certain circumstances advantageous because a thermal load of the fluid delivery device reduced is, so that their Lifespan increase and / or the design effort for their production reducible is. An admission of the heat exchanger with a cold fluid instead of a warm mixture causes circumstances an increased temperature gradient in the heat exchanger and thus an increase in its efficiency.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid mit einem durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömendes Fluid innerhalb des Strömungsverstärkers oder am Strömungsverstärker mischbar. Durch eine Integration von Mischung und Strömungsverstärkung wird unter Umständen eine Reduzierung eines Platzbedarfs des Brennstoffzellensystems ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Strömungsverstärkers als Coanda-Strömungsverstärker oder als Venturi-Düse.According to one advantageous embodiment a through the discharge line streaming Fluid having a fluid communicable with the outflow conduit inflow streaming Fluid within the flow amplifier or miscible at the flow amplifier. Integration of mixing and flow enhancement may result in a Reduction of space requirements of the fuel cell system allows. Particularly advantageous is an embodiment of the flow amplifier as Coanda flow intensifier or as venturi nozzle.

Besonders bevorzugt ist das durch die Abströmleitung strömende Fluid nur innerhalb des Strömungsverstärkers oder am Strömungsverstärker mit dem durch die Zuströmleitung strömenden Fluid mischbar. Dadurch ist eine Einsparung von weiteren Zuströmleitungen und gegebenenfalls Fluidfördereinrichtungen ermöglicht.Especially preferred is the fluid flowing through the discharge line only within the flow amplifier or at the flow amplifier with the through the inflow line flowing Fluid miscible. This is a saving of other inflow lines and optionally fluid conveyors allows.

Gemäß einer vorteilhaften Variante ist das durch die Abströmleitung strömende Fluid nur außerhalb des Strömungsverstärkers mit dem durch die Zuströmleitung strömenden Fluid mischbar, indem der Verdichter ohne Zumischfunktion eines weiteren Fluids ausgebildet ist. Dadurch ist eine einzige Zuströmleitung für das betreffende Fluid ausreichend, so dass eine Einsparung von weiteren Zuströmleitungen und gegebenenfalls Fluidfördereinrichtungen ermöglicht ist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Strömungsverstärkers als Axial-, Halbaxial oder Radialgebläse.According to one advantageous variant is the fluid flowing through the discharge line only outside the flow amplifier with through the inflow line flowing Fluid miscible by the compressor without Zumischfunktion a is formed further fluid. This is a single inflow for the Sufficient fluid, so that a saving of more inflow lines and optionally fluid conveyors allows is. Particularly advantageous is an embodiment of the flow amplifier as Axial, semi-axial or radial fan.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Strömungsverstärker ein Gehäuse auf, dessen Inneres durch ein in dem Gehäuse beweglich angeordnetes Druckübertragungselement, insbesondere einen Kolben, in eine Antriebskammer und eine Abtriebskammer unterteilt ist. Hierdurch wird gegebenenfalls eine Strömungsverstärkung nach einem Druckkolbenprinzip ermöglicht. Bevorzugt sind die Antriebs- und die Abtriebskammer durch einen Faltenbalg gegeneinander abgedichtet.According to one advantageous embodiment has the flow amplifier casing on, the interior of which is movably arranged in the housing Pressure transmission element, in particular a piston, in a drive chamber and an output chamber is divided. As a result, if necessary, a flow gain after allows a pressure piston principle. Preferably, the drive and the output chamber by a Bellows sealed against each other.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Abtriebskammer mit der kathodenseitigen beziehungsweise anodenseitigen Zuströmleitung verbunden, besonders bevorzugt über ein erstes Ventil. Die Abtriebskammer ist bevorzugt mit der kathodenseitigen beziehungsweise anodenseitigen Abströmleitung verbunden ist, besonders bevorzugt über ein zweites Ventil. Bevorzugt ist die Abtriebskammer mit der kathodenseitigen beziehungsweise anodenseitigen Zuströmleitung verbunden ist, besonders bevorzugt über ein drittes Ventil. Darüberhinaus ist die Antriebskammer vorteilhafterweise mit einer Ausströmöffnung verbunden, bevorzugt über ein viertes Ventil.According to one preferred embodiment is the output chamber with the cathode side or anode-side inflow line connected, especially preferably over a first valve. The output chamber is preferred with the cathode side or anode-side outflow line is connected, especially preferably over a second valve. Preferably, the output chamber with the cathode side or anode-side inflow line is connected, especially preferably over a third valve. Furthermore if the drive chamber is advantageously connected to an outflow opening, preferably over a fourth valve.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält das durch die kathodenseitige Zuströmleitung strömende Fluid Luft. Besonders vorteilhaft ist das Fluid Luft.According to one advantageous embodiment, the by the cathode-side inflow line flowing fluid Air. Particularly advantageous is the fluid air.

Gemäß unterschiedlichen Ausgestaltungen der Erfindung ist die zumindest eine Brennstoffzelle eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, eine Festoxid-Brennstoffzelle oder eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle.According to different Embodiments of the invention is the at least one fuel cell High-temperature fuel cell, a solid oxide fuel cell or a polymer electrolyte membrane fuel cell.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to an embodiment with reference explained on the drawings. Show it:

1 ein Schema eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 a schematic of a fuel cell system according to the present invention,

2 eine Auftragung des Frischluftstöchiometrieäquivalents eines Abgas-Frischluft-Gemisches über dessen Mischungsverhältnis, 2 a plot of fresh air stoichiometric equivalent of an exhaust fresh air mixture about its mixing ratio,

3 ein Schema eines Brennstoffzellensystems aus dem Stand der Technik und 3 a schematic of a fuel cell system of the prior art and

4 ein Schema eines Brennstoffzellensystems gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 a schematic of a fuel cell system according to the present invention.

Bei dem in 1 schematisch dargestellten Brennstoffzellensystem 1 wird die Tatsache ausgenutzt, daß der durch die Kathodenseite 3 einer Brennstoffzelle 2 geleitete Luftstrom zum Zwecke deren Kühlung unter üblichen Betriebsbedingungen oft größer ist als alleine für die elektrochemische Brennstoffzellenreaktion erforderlich wäre. Eine Temperierung der Kathodeneintrittsluft auf die gewünschte Eintrittstemperatur wird bei dem Brennstoffzellensystem 1 daher anstelle durch Aufwärmung einer großen Menge sauerstoffreicher Frischluft durch Rückführung zumindest eines Teiles des heißen Kathodenabgases und Mischung mit kalter Frischluft oder in einem Wärmeübertrager WÜ vorgewännter Frischluft bewerkstelligt.At the in 1 schematically illustrated fuel cell system 1 the fact is exploited that by the cathode side 3 a fuel cell 2 Guided air flow for the purpose of cooling under normal operating conditions is often greater than would be required alone for the electrochemical fuel cell reaction. A temperature of the cathode inlet air to the desired inlet temperature is in the fuel cell system 1 Therefore, instead of warming up a large amount of oxygen-rich fresh air by returning at least part of the hot cathode exhaust gas and mixing with cold fresh air or in a heat exchanger WÜ, pre-heated fresh air is accomplished.

Die Frischluft wird mit Hilfe einer Fluidfördervorrichtung P über eine Zuströmleitung 4 einem kathodenseitigen Einlaß 5 der Brennstoffzelle zugeführt. Der Wärmeübertrager WÜ dient einer Vorwärmung der Frischluft. Beim Durchströmen der Brennstoffzelle 2 erfährt das Kathodengas eine Erwärmung, so daß heißes Abgas die Brennstoffzelle 2 über den kathodenseitigen Auslaß 6 in die Abströmleitung 7 verläßt. Die Abströmleitung 7 ist über Verbindungsleitungen 8, 8a, 8b mit der Zuströmleitung 4 verbunden. Mit Hilfe eines Ventils 9 kann dabei das Abgas selektiv entweder durch die Verbindungsleitung 8a oder durch die Verbindungsleitung 8b oder durch beide Verbindungsleitungen 8a, 8b der Zuströmleitung 4 zugeführt werden. Ein gegebenenfalls auftretender Druckunterschied zwischen der Abströmleitung 7 und der Zuströmleitung 4, den das Kathodengas während des Durchströmens der Brennstoffzelle 2 erfährt, wird mit Hilfe eines Strömungsverstärkers S kompensiert.The fresh air is conveyed by means of a fluid conveying device P via an inflow line 4 a cathode-side inlet 5 supplied to the fuel cell. The heat exchanger WÜ serves to preheat the fresh air. When flowing through the fuel cell 2 the cathode gas experiences a heating, so that hot exhaust gas, the fuel cell 2 via the cathode-side outlet 6 in the discharge line 7 leaves. The discharge line 7 is over interconnections 8th . 8a . 8b with the inflow line 4 connected. With the help of a valve 9 In this case, the exhaust gas can selectively either through the connecting line 8a or through the connection line 8b or through both connecting lines 8a . 8b the inflow line 4 be supplied. An optionally occurring pressure difference between the discharge line 7 and the inflow line 4 , the cathode gas during the flow through the fuel cell 2 learns, is compensated with the aid of a flow amplifier S.

Während eines Normalbetriebes des Brennstoffzellensystems 1 strömt ein Teil des Abgases über die Verbindungsleitungen 8 und 8a von der Abströmleitung 7 stromabwärts der Fluidfördervorrichtung P und des Wärmeübertragers WÜ in die Zuströmleitung 4. Dort wird das Abgas mit der Frischluft, die in dem Wärmeübertrager WÜ vorgewärmt wurde gemischt und das Gemisch mit der gewünschten Eintrittstemperatur der Brennstoffzelle 2 kathodenseitig zugeführt.During normal operation of the fuel cell system 1 Part of the exhaust gas flows over the connecting pipes 8th and 8a from the discharge line 7 downstream of the fluid conveying device P and the heat exchanger WÜ in the inflow line 4 , There, the exhaust gas is mixed with the fresh air that has been preheated in the heat exchanger WÜ and the mixture with the desired inlet temperature of the fuel cell 2 supplied on the cathode side.

Während einer Startphase des Brennstoffzellensystems 1 strömt ein Teil des Abgases über die Verbindungsleitungen 8 und 8b von der Abströmleitung 7 stromaufwärts des Wärmeübertragers WÜ in die Zuströmleitung 4. Auf diese Weise kann das Gemisch in dem Wärmeübertrager vorgewärmt werden, wodurch unter Umständen ein schnelleres Aufheizen der Brennstoffzelle 2 und damit eine Verkürzung der Startphase des Brennstoffzellensystems 1 ermöglicht wird.During a starting phase of the fuel cell system 1 Part of the exhaust gas flows over the connecting pipes 8th and 8b from the discharge line 7 upstream of the heat exchanger WÜ in the inflow line 4 , In this way, the mixture can be preheated in the heat exchanger, thereby possibly a faster heating of the fuel cell 2 and thus a shortening of the starting phase of the fuel cell system 1 is possible.

Durch die Beimischung von Abgas zur Frischluft wird eine Verringerung des von der Fluidfördervorrichtung P bereitzustellenden Luftvolumenstroms erreicht. Unter Umständen wird dadurch eine Fluidfördervorrichtung mit geringerem Herstellaufwand verwendbar. Desweiteren ist auch die erforderliche Wärmeleistung des Wärmeübertragers WÜ reduziert, so daß unter Umständen ein Wärmeübertrager mit geringerem Herstellaufwand, geringerem Platzbedarf, geringerem Strömungsdruckverlust und/oder geringerem Energiebedarf verwendbar ist. Unter Umständen kann sogar ein Wärmeübertrager eingespart werden. Hierdurch wird unter Umständen die Menge der durch Abdampfung in die Zelle eingetragenen Chromverbindungen beziehungsweise des eingetragenen Chroms reduziert.By the addition of exhaust gas to the fresh air becomes a reduction that of the fluid delivery device Achieved P to be provided air flow. May be thereby a fluid delivery device usable with less manufacturing effort. Furthermore, it is also the required heat output of the heat exchanger WÜ reduced, so that under circumstances a heat exchanger with less manufacturing effort, less space, less Flow pressure loss and / or lower energy requirement is used. Under certain circumstances can even saved a heat exchanger become. This may cause the amount of evaporation in the cell registered chromium compounds or the registered Chrome reduced.

Besonders bevorzugt wird die Frischluft in dem Wärmeübertrager WÜ nur bis zu einem Temperaturniveau vorgewärmt, bei dem das – stark temperaturabhängige – Abdampfen von Chrom bzw. Chromverbindungen aus Wandungen von chromhaltigen Bauteilen, die mit dem Frischluftstrom in Kontakt kommen, noch tolerierbar ist. Vorteilhafterweise beträgt deshalb die Lufttemperatur in dem Wärmeübertrager WÜ nicht mehr als 400°C, besonders vorteilhaft nicht mehr als 250°C. Die Abgastemperatur am kathodenseitigen Auslaß beträgt dabei insbesondere 850°C, wobei dann vorteilhafterweise Frischluft mit 25°C verwendet wird.Especially the fresh air in the heat exchanger WÜ is preferably only up to a temperature level preheated in that - strong temperature-dependent - evaporation of chromium or chromium compounds from walls of chromium-containing Components that come into contact with the fresh air flow, still tolerable is. Advantageously Therefore, the air temperature in the heat exchanger WÜ not more than 400 ° C, especially advantageously not more than 250 ° C. The exhaust gas temperature at the cathode-side outlet is in particular 850 ° C, wherein then advantageously fresh air at 25 ° C is used.

In 2 ist das Frischluftstöchiometrieäquivalent λ eines Abgas-Frischluft-Gemisches über dessen Mischungsverhältnis v aufgetragen. Das Mischungsverhältnis ist dabei durch den Quotienten aus beigemischter Abgasmenge und Gesamtmenge (des Gemisches) und das Frischluftstöchiometrieäquivalent durch das Verhältnis der im Gemisch enthaltenen Sauerstoffmenge zu der für die Brennstoffzellenreaktion benötigten Sauerstoff menge definiert. Dies bedeutet, daß beispielsweise bei einem Frischluftstöchiometrieäquivalent kleiner 1 die Brennstoffzelle nicht optimal betreibbar ist.In 2 the fresh air stoichiometric equivalent λ of an exhaust-fresh air mixture is plotted over its mixing ratio v. The mixing ratio is defined by the ratio of admixed exhaust gas amount and total amount (of the mixture) and the Frischluftstöchiometrieäquivalent by the ratio of the amount of oxygen contained in the mixture to the amount of oxygen required for the fuel cell reaction. This means that, for example, at a Frischluftstöchiometrieäquivalent less than 1, the fuel cell is not optimally operable.

Für eine gegebene Frischluftstöchiometrie (abzulesen am Schnittpunkt der zugehörigen Kurve mit der Ordinate, das heißt v = 0) fällt das Frischluftstöchiometrieäquivalent λ mit steigendem Mischungsverhältnis v erst langsam, dann immer steiler ab und fällt bei v = 1 – 1/λ unter λ = 1. Aus 2 läßt sich gemäß der vorliegenden Erfindung schließen, daß – bei einer Frischluftstöchiometrie größer als 5 – das Frischluftstöchiometrieäquivalent für 0 < v < 0,8 nahezu konstant ist und deshalb selbst bei einem großen Abgasanteil von über 80% am Gemisch gewährleistet ist, daß der Brennstoffzelle genügend Sauerstoff zugeführt wird. Als vorteilhaft hat sich eine Frischluftstöchiometrie zwischen 1,1 und 9 und ein Mischungsverhältnis von 0,1 bis 0,9 herausgestellt.For a given fresh air stoichiometry (read at the intersection of the associated curve with the ordinate, that is, v = 0) the fresh air stoichiometric equivalent λ decreases slowly with increasing mixing ratio v, then becomes steeper, and falls below λ = 1 at v = 1 - 1 / λ . Out 2 can be concluded according to the present invention that - at a fresh air stoichiometry greater than 5 - the fresh air stoichiometry equivalent for 0 <v <0.8 na is constant and therefore even with a large proportion of exhaust gas of more than 80% of the mixture is ensured that the fuel cell is supplied sufficient oxygen. It has proved advantageous to have a fresh air stoichiometry of between 1.1 and 9 and a mixing ratio of 0.1 to 0.9.

Nicht nur für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein Mischungsverhältnis zwischen 0,5 und 0,9, insbesondere von 0,6 bis 0,8 besonders vorteilhaft. Ein größeres Mischungsverhältnis bringt grundsätzlich eine effektivere Temperierung des der Brennstoffzelle zuzuführenden Fluids mit sich.Not only for the embodiment described here is a mixture ratio between 0.5 and 0.9, in particular from 0.6 to 0.8 particularly advantageous. A larger mixing ratio basically brings one more effective temperature control of the fuel cell to be supplied Fluids with them.

Die in 2 aufgetragenen Werte des Frischluftstöchiometrieäquivalents gelten für einen Gleichgewichtszustand, der sich bei konstantem Betrieb des Brennstoffzellensystems einstellt (Der Sauerstoffanteil des beispielsweise kathodenseitig in dem Brennstoffzellensystem zirkulierenden Fluids nimmt beispielsweise während einer Startphase nach und nach bis auf den dargestellten Wert, der sich aus der ständig zudosierten Frischluftmenge ergibt, ab). Unter Umständen ist es vorteilhaft, das zirkulierende Fluid in gewissen Abständen auszutauschen, um zumindest zeitweise ein höheres Sauerstoffniveau und gegebenenfalls günstigere elektrochemische Konzentrationsbedingungen. Ein solcher Austausch wird beispielsweise durch ein Schließen des Ventils 9 in 1 bewerkstelligt.In the 2 plotted values of the fresh air stoichiometry equivalent apply to an equilibrium state which occurs during constant operation of the fuel cell system (for example, the oxygen content of the fluid circulating in the fuel cell system on the cathode side, for example, gradually increases during a starting phase to the illustrated value, which results from the constantly metered fresh air quantity , from). Under certain circumstances, it is advantageous to exchange the circulating fluid at certain intervals, at least temporarily a higher oxygen level and optionally more favorable electrochemical concentration conditions. Such an exchange is for example by closing the valve 9 in 1 accomplished.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 20 mit einem Brennstoffzellenstapel 25, einer kathodenseitigen Zuströmleitung 29, einer kathodenseitigen Abströmleitung 30 und einer kathodenseitigen Rückführleitung 31. In der Zuströmleitung 29 ist ein Zuströmventil 22, in der Abströmleitung 30 ein Abströmventil 28 angeordnet. 4 shows an embodiment of a fuel cell system according to the invention 20 with a fuel cell stack 25 , a cathode-side inflow line 29 , a cathode-side discharge line 30 and a cathode-side return line 31 , In the inflow line 29 is an inflow valve 22 , in the discharge line 30 an outflow valve 28 arranged.

In der Rückführleitung 31 ist ein Strömungsverstärker 32 mit einem Gehäuse 33, einer Antriebskammer 34 und einer Abtriebskammer 24 angeordnet. Das Gehäuse 33 nimmt in seinem Inneren ein beispielsweise als Kolben 35 ausgebildetes Druckübertragungselement auf, das die Antriebskammer 34 und die Abtriebskammer 24 insbesondere zusammen mit einem Faltenbalg 37 voneinander trennt.In the return line 31 is a flow amplifier 32 with a housing 33 , a drive chamber 34 and an output chamber 24 arranged. The housing 33 takes in its interior, for example, as a piston 35 trained pressure transmitting element on which the drive chamber 34 and the output chamber 24 especially together with a bellows 37 separates each other.

Die Antriebskammer 34 ist über ein erstes Ventil 21 mit der Zuströmleitung 29 verbunden. Die Abtriebskammer 24 ist über ein zweites Ventil 23 mit der Abströmleitung 30 und über ein drittes Ventil 27 mit der Zuströmleitung 29 verbunden. Darüberhinaus ist die Antriebskammer 34 des Strömungsverstärkers 32 über ein viertes Ventil 26 mit einer Ausströmöffnung 36 verbunden.The drive chamber 34 is over a first valve 21 with the inflow line 29 connected. The output chamber 24 is via a second valve 23 with the discharge line 30 and a third valve 27 with the inflow line 29 connected. In addition, the drive chamber 34 of the flow amplifier 32 over a fourth valve 26 with an outflow opening 36 connected.

In einem ersten Betriebszustand sind die Ventile 21, 27 und 28 geschlossen, die Ventile 22, 23 und 26 dagegen geöffnet. Von der Pumpe P gefördertes Fluid strömt in den Brennstoffzellenstapel 25, von dem Brennstoffzellenstapel abströmendes Fluid wird in der Antriebskammer 24 gesammelt, wobei in der Antriebskammer 34 befindliches Fluid gegebenenfalls durch die Ausströmöffnung 36 entweicht. Der Faltenbalg 37 zieht sich gegebenenfalls zusammen, während sich der Kolben 35 in 4 nach oben bewegt. In dem ersten Betriebszustand wird der Brennstoffzellenstapel also von der Pumpe P versorgt, der Strömungsverstärker 32 wird „aufgeladen".In a first operating state, the valves 21 . 27 and 28 closed, the valves 22 . 23 and 26 open against it. Fluid delivered by the pump P flows into the fuel cell stack 25 , Fluid flowing from the fuel cell stack becomes in the drive chamber 24 collected, being in the drive chamber 34 optionally located fluid through the discharge opening 36 escapes. The bellows 37 optionally contracts, while the piston 35 in 4 moved upwards. In the first operating state, the fuel cell stack is thus supplied by the pump P, the flow amplifier 32 is "charged".

In einem zweiten Betriebszustand sind die Ventile 21, 27 und 28 geöffnet, die Ventile 22, 23 und 26 dagegen geschlossen. Von der Pumpe P gefördertes Fluid strömt über das erste Ventil 21 in die Antriebskammer 34, so dass der Kolben nach unten bewegt wird. In der Antriebskammer 24 gesammeltes Fluid wird über das dritte Ventil 27 dem Brennstoffzellenstapel 25 zugeführt. Von dem Brennstoffzellenstapel 25 abströmendes Fluid entweicht über das Abströmventil 28. In dem zweiten Betriebszustand wird der Brennstoffzellenstapel also von dem Strömungsverstärker 32 versorgt, der von der Pumpe P angetrieben wird, so daß keine weitere Fluidfördervorrichtung erforderlich ist.In a second operating state, the valves 21 . 27 and 28 open the valves 22 . 23 and 26 closed on the other hand. Fluid delivered by the pump P flows through the first valve 21 in the drive chamber 34 so that the piston is moved down. In the drive chamber 24 collected fluid is via the third valve 27 the fuel cell stack 25 fed. From the fuel cell stack 25 outflowing fluid escapes through the outflow valve 28 , In the second operating state, the fuel cell stack is thus from the flow amplifier 32 supplied, which is driven by the pump P, so that no further fluid delivery device is required.

Durch Einsatz eines weiteren Strömungsverstärkers mit ähnlichem oder gleichem Aufbau ist grundsätzlich das über die Ausströmöffnung 36 abgelassene Fluid wieder verwendbar, indem es in einer Antriebskammer des weiteren Strömungsverstärkers aufgefangen und im Betrieb zwischen den Antriebskammern hin- und hergefördert wird. Die Ausströmöffnung 36 und das vierte Ventil 26 können dann gegebenenfalls entfallen.By using a further flow amplifier with a similar or the same construction is basically on the outflow 36 reclaimed fluid reusable by being collected in a drive chamber of the further flow amplifier and in operation between the drive chambers back and forth. The discharge opening 36 and the fourth valve 26 can then be omitted if necessary.

Claims (24)

Brennstoffzellensystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Brennstoffzelle, die einen kathodenseitigen und einen anodenseitigen Einlaß sowie zumindest einen Auslaß aufweist, mit einer mit dem kathodenseitigen Einlaß verbindbaren kathodenseitigen Zuströmleitung, mit einer mit dem anodenseitigen Einlaß verbindbaren anodenseitigen Zuströmleitung, mit zumindest einer mit einem Auslaß verbindbaren Abströmleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Abströmleitung mit der kathodenseitigen und/oder der anodenseitigen Zuströmleitung strömungsverbindbar ist, insbesondere über eine Rückführleitung.Fuel cell system, in particular for a motor vehicle, having at least one fuel cell, which has a cathode-side and an anode-side inlet and at least one outlet, with a cathode-side inflow line connectable to the cathode-side inlet, with an anode-side inflow line connectable to the anode-side inlet, with at least one having a Outlet connectable discharge line, characterized in that at least one discharge line with the cathode-side and / or the anode-side inflow line is flow-connected, in particular via a return line. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Zuströmleitung strömungsverbindbare Abströmleitung eine kathodenseitige Abströmleitung ist.Fuel cell system according to claim 1, characterized in that that the with an inflow line strömungsverbindbare outflow a cathode-side discharge line is. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Zuströmleitung strömungsverbindbare Abströmleitung eine anodenseitige Abströmleitung ist.Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the with a Zuströmlei tion flow-connectable discharge line is an anode-side discharge line. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der kathodenseitigen und/oder in der anodenseitigen Zuströmleitung eine Fluidfördervorrichtung anordbar ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that in the cathode-side and / or in the anode-side inflow a fluid delivery device can be arranged is. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der kathodenseitigen und/oder in der anodenseitigen Zuströmleitung ein Wärmeübertrager anordbar ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that in the cathode-side and / or in the anode-side inflow a heat exchanger can be arranged. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömung eines Fluids von der Abströmleitung zu der Zuströmleitung mittels eines Strömungsverstärkers verstärkbar ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that a flow a fluid from the discharge line to the inflow line can be amplified by means of a flow amplifier. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid und ein durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömendes Fluid stromaufwärts der Fluidfördervorrichtung und/oder stromaufwärts des Wärmeübertragers miteinander mischbar sind.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that a through the discharge line streaming Fluid and a through which connectable to the discharge line inflow streaming Fluid upstream the fluid delivery device and / or upstream of the heat exchanger are miscible with each other. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid und ein durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömendes Fluid stromabwärts der Fluidfördervorrichtung und/oder stromabwärts des Wärmeübertragers miteinander mischbar sind.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that a through the discharge line streaming Fluid and a through which connectable to the discharge line inflow streaming Fluid downstream the fluid delivery device and / or downstream of the heat exchanger are miscible with each other. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid und ein durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömendes Fluid innerhalb des Strömungsverstärkers oder am Strömungsverstärker miteinander mischbar sind.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that a through the discharge line streaming Fluid and a through which connectable to the discharge line inflow streaming Fluid within the flow amplifier or at the flow amplifier with each other are miscible. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Abströmleitung strömendes Fluid und ein durch die mit der Abströmleitung strömungsverbindbare Zuströmleitung strömendes Fluid nur innerhalb des Strömungsverstärkers oder am Strömungsverstärker miteinander mischbar sind.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that a through the discharge line streaming Fluid and a through which connectable to the discharge line inflow streaming Fluid only within the flow amplifier or at the flow amplifier with each other are miscible. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverstärker als Coanda-Strömungsverstärker ausgebildet ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Flow amplifier as Coanda flow amplifier formed is. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverstärker als Venturi-Düse ausgebildet ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Flow amplifier as Venturi nozzle formed is. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverstärker als Verdichter ohne Zumischfunktion eines weiteren Fluids ausgebildet ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Flow amplifier as Compressor designed without mixing function of another fluid is. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverstärker als Verdichter, insbesondere als Axial-, Halbaxial- oder Radialgebläse ausgebildet ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Flow amplifier as Compressor, in particular designed as axial, Halbaxial- or radial fan is. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverstärker ein Gehäuse aufweist, dessen Inneres durch ein in dem Gehäuse beweglich angeordnetes Druckübertragungselement in eine Antriebskammer und eine Abtriebskammer unterteilt ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Flow amplifier on casing whose interior is movably arranged in the housing by a Pressure transmission element is divided into a drive chamber and an output chamber. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungselement als Kolben ausgebildet ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Pressure transmission element is designed as a piston. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und die Abtriebskammer durch einen Faltenbalg gegeneinander abgedichtet sind.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Drive and the output chamber by a bellows against each other are sealed. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskammer mit der kathodenseitigen beziehungsweise anodenseitigen Zuströmleitung verbunden ist, insbesondere über ein erstes Ventil.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Drive chamber with the cathode-side or anode-side Connected inflow line is over, in particular a first valve. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebskammer mit der kathodenseitigen beziehungsweise anodenseitigen Abströmleitung verbunden ist, insbesondere über ein zweites Ventil.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Output chamber with the cathode-side or anode-side Outflow line connected is over, in particular a second valve. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebskammer mit der kathodenseitigen beziehungsweise anodenseitigen Zuströmleitung verbunden ist, insbesondere über ein drittes Ventil.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Output chamber with the cathode-side or anode-side Connected inflow line is over, in particular a third valve. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskammer mit einer Ausströmöffnung verbunden ist, insbesondere über ein viertes Ventil.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Drive chamber connected to an outflow opening is over, in particular a fourth valve. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die kathodenseitige Zuströmleitung strömende Fluid Luft enthält, insbesondere Luft ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the fluid flowing through the cathode-side inflow line Contains air, in particular air. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Brennstoffzelle eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, insbesondere eine Festoxid-Brennstoffzelle ist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the at least one fuel cell a high temperature fuel cell, in particular a solid oxide fuel cell is. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Brennstoffzelle eine Polymerelektrolytmembran aufweist.Fuel cell system according to one of the preceding Claims, characterized in that the at least one fuel cell has a polymer electrolyte membrane.
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