DE102005044825A1 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung stellt ein verbessertes Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle zur Verfügung, die sicherstellen, dass die Brennstoffzelle ohne irreversible Schädigungen mit einer hohen Effizienz betrieben werden kann. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem umfasst mindestens eine Brennstoffzelle mit einem Brennstoffzellenstapel und mit Separatorplatten, welche über Zuführungen und Abführungen für einen Wärmeträger ausgerüstet sind, einen Thermostaten, einen eine Fördervorrichtung für den Wärmeträger aufweisenden Wärmeträgerkreislauf, in dem mindestens die Brennstoffzelle und der Thermostat eingeschlossen sind, wenigstens einen Temperatursensor für die Brennstoffzelle und eine Kontroll- und Steuereinheit für die Temperatur der Brennstoffzelle. DOLLAR A Mit der Erfindung ist es möglich, die Brennstoffzelle in einem Bereich nahe der voreingestellten optimalen Betriebstemperatur zu betreiben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein verbessertes Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle in einem optimalen Temperaturbereich.
  • Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades von Brennstoffzellen müssen diese bei einer optimalen Betriebstemperatur betrieben werden. Das gilt insbesondere für Hochtemperatur-Brennstoffzellen beziehungsweise für Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (HT-PEM-BZ). Derartige HT-PEM-Brennstoffzellen, die beispielsweise mit protonenleitenden Polymerelektrolytmembranen basierend auf Polybenzimidazol ausgestattet sind, können bei Temperaturen bis zu 250°C betrieben werden. Eine hohe Effizienz soll vorliegen, wenn bei gleichem elektrischen Wirkungsgrad aus einer gegebenen Menge Brennstoff eine möglichst große Menge an elektrischem Strom erzeugt wird. Die optimale Betriebstemperatur für HT-PEM-Brennstoffzellen liegt zwischen etwa 110 und etwa 230°C. Ihr Wert wird experimentell ermittelt und hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems (beispielsweise Polymermembranwerkstoff, Temperaturverhalten des Dotierungsmittels, Druckzulässigkeit), Art des Wärmeträgers, oder Reinheit des Brennstoffes. Bei Verwendung eines flüssigen Wärmeträgers sollte die optimale Betriebstemperatur unterhalb der Siedepunktes des Wärmeträgers liegen. Im Fall von Wasser als Wärmeträger ergäbe sich eine optimale Betriebstemperatur unterhalb von 120°C bei einem Druck von 1,987 bar abs. im Wärmeträgerkreislauf des Brennstoffzellensystems, von 140°C bei einem Druck von 3,615 bar abs. oder von 160°C bei einem Druck von 6,181 bar abs. Um den Dichtungsaufwand an der Brennstoffzelle und im Brennstoffzellensystem bei Wasser als Wärmeträger zu begrenzen, ist eine optimale Betriebstemperature unterhalb 140°C anzustreben. Bei der Verwendung von Silikon- oder Mineralölen als Wärmeträger kann die optimale Betriebstemperatur auch unter etwa Atmosphärendruck über 200°C betragen. Falls kein reiner Brennstoff, sondern beispielsweise mit Kohlenmonoxid verunreinigter Wasserstoff umgesetzt wird, ist das Brennstoffzellensystem gegenüber dieser Verunreinigung um so toleranter, je höher die Betriebstemperatur gewählt wird, so dass in diesem Fall die optimale Betriebstemperatur möglichst hoch angesetzt wird. Bei der voreingestellten optimalen Betriebstemperatur im Sinne der Erfindung ist eine obere Temperaturdifferenz von etwa 20% als Temperaturpuffer berücksichtigt, um sicher zu stellen, dass keine Materialschädigungen beim Arbeiten im Grenzbereich dieser Temperaturen auftreten. Brennstoffzellen werden durch Erniedrigung der Zellspannung zur Abgabe eines höheren elektrischen Stroms veranlasst, was mit einer höheren Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidationsmittel verbunden ist. Weil dadurch die Freisetzung einer größeren Wärmemenge erfolgt, kann sich die Temperatur der Brennstoffzelle derart erhöhen, dass der Bereich ihrer optimalen Betriebstemperatur verlassen wird, und zusätzlich Schädigungen ihrer Bauelemente eintreten können. Brennstoffzellen werden durch Erhöhung der Zellspannung zur Abgabe eines geringeren elektrischen Stroms veranlasst, was mit einer verminderten Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidationsmittel verbunden ist. Weil dadurch die Freisetzung einer geringeren Wärmemenge erfolgt, kann die Temperatur der Brennstoffzelle unter den Bereich ihrer optimalen Betriebstemperatur sinken, was zu einem Leistungseinbruch der Brennstoffzelle beispielsweise infolge eines erhöhten elektrischen Zelleninnenwiderstandes-Teilbeträge sind u.a. der Membranwiderstand und die Überspannungen an den Elektroden – führt. Unter diesen Umständen ist eine wirtschaftlichen Fahrweise der Brennstoffzelle nicht mehr möglich.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Brennstoffzellensysteme und Verfahren zum Betreiben von Brennstoffzellen in bestimmten Temperaturbereichen bekannt. In der WO 2004/036675 A2 wird ein Verfahren zur Kontrolle eines Brennstoffzellensystems beschrieben, bei welchem eine erwünschte Temperatur der Brennstoffzelle aufrechterhalten werden soll. Dazu verfügt das Brennstoffzellensystem über eine Vorrichtung zur Regulierung der Temperatur eines im Kreislauf durch die Brennstoffzelle geführten Kühlmittelkreislaufes. Dem Kühlmittel wird überschüssige Wärme durch Aufheizen von Wasser in einem zur Befeuchtung der anoden- und/oder kathodenseitig der Brennstoffzelle zugeführten Gase vorhandenen Wassertank und/oder durch einen Radiator entzogen. In der Startphase der Brennstoffzelle kann das Kühlmittel durch eine Aufheizvorrichtung erwärmt werden. In der Aufheizvorrichtung erfolgt eine katalytische Umsetzung des Brennstoffs.
  • In dem US-Patent 6,649,290 B2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine bevorzugte Arbeitstemperatur für verschiedene Komponenten einer Brennstoffzellenapparatur, darunter die Brennstoffzelle selbst, aufrechterhalten wird, indem einzustellende Ströme eines Kühlgases über eine gezielt gewählte Anordnung der Komponenten geleitet wird.
  • Nach US 6,682,836 B2 wird ein Temperaturintervall in der Brennstoffzelle, in dem die Temperatur hoch genug ist für einen effizienten Prozess aber niedrig genug hinsichtlich der Materialien, durch Regulierung des Stroms des Oxidationsmittels aufrecht erhalten. Gemäß US 6,635,375 B1 werden für ein optimales Betreiben einer Festoxidbrennstoffzelle Luft und Brenngas vortemperiert, und in einem Kontrollkreis werden die Temperaturen und eingespeisten Gasmengen abgestimmt.
  • Die DE 103 60 458 A1 beschreibt ein Brennstoffzellensystem mit einem Brenner, welcher wahlweise mit Brennstoff oder/und Brennstoffzellenabgas betreibbar ist und wobei eine Wärmeaustauscheranordnung zur Übertragung von im Brenner erzeugter Wärme auf in die Brennstoffzelle einzuspeisende Luft oder/und in die Brennstoffzelle einzuspeisendes wasserstoffhaltiges Gas vorgesehen ist.
  • In der EP 1 507 302 A2 wird eine Brennstoffzellenkaskade (Festoxidbrennstoffzelle) beschrieben, bei der eine kleine Brennstoffzelleneinheit ihren Betrieb aufrechterhält, während eine große Brennstoffzelleneinheit außer Betrieb ist. Wird eine höhere Stromleistung abverlangt, wird der in der kleinen Einheit erzeugte Dampf zum Aufheizen der großen Einheit verwendet.
  • Nach der DE 102 32 870 A1 wird zum Starten einer Brennstoffzelle zunächst nur ein Teilbereich der Zelle versorgt, bis dieser die benachbarten Bereiche auf Starttemperatur erwärmt hat. Dazu sind die Bipolarplatten in entsprechender Weise ausgebildet.
  • In der DE 103 37 898 A1 wird vorgeschlagen, während des Normalbetriebs einer Brennstoffzelle überschüssige Wärme einem Latentwärmespeicher zuzuführen und diese Wärme während der Startphase abzurufen.
  • Nachteilig ist, dass die Brennstoffzellen in den beschriebenen Brennstoffzellensystemen nicht konsequent in einem engen Bereich betrieben werden, in dem die optimale Betriebstemperatur der Brennstoffzelle liegt und ihr Wirkungsgrad somit nur unzureichend ausgeschöpft wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle vorzuschlagen, die sicher stellen, dass die Brennstoffzelle ohne irreversible Schädigungen mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Brennstoffzellensystem, welches mindestens eine Brennstoffzelle mit einem Brennstoffzellenstapel und mit Separatorplatten, welche über Zuführungen und Abführungen für einen Wärmeträger ausgerüstet sind, einen Thermostaten, einen eine Fördervorrichtung für den Wärmeträger aufweisenden Wärmeträgerkreislauf, in dem mindestens die Brennstoffzelle und der Thermostat eingeschlossen sind, wenigstens einen Temperatursensor für die Brennstoffzelle und eine Kontroll- und Steuereinheit für die Temperatur umfasst. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die Kombination der genannten Teile des Brennstoffzellensystems mittels der Kontroll- und Steuereinheit und des Temperatursensors der Brennstoffzelle die Temperatur der Brennstoffzelle so regelbar ist, dass eine voreingestellte optimale Betriebstemperatur der Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellensystem nach der Startphase höchstens um 5% unterschritten und höchstens um 20% überschritten wird. Vorzugsweise ist das Brennstoffzellensystem so ausgelegt, dass die voreingestellte optimale Betriebstemperatur höchstens um 3% unterschritten und höchstens um 10% überschritten wird und ganz besonders bevorzugt höchstens um 2% unterschritten und höchstens um 5% überschritten wird. Das ist über die Art des Wärmeträgers, die Auslegung der Separatorplatten, des Thermostaten und/oder die Fördervorrichtung und/oder über die Verfahrensweise zum Betreiben der Brennstoffzelle erreichbar. Als Fördervorrichtungen kommen Pumpen oder Radiatoren zum Einsatz. Der wenigstens eine Temperatursensor der Brennstoffzelle ist an oder in der Brennstoffzelle angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine Temperatursensor im Brennstoffzellenstapel der Brennstoffzelle angeordnet. Beispielweise kann der mindestens eine Temperatursensor unmittelbar in der Membranelektrodeneinheit installiert werden. Durch diese Anordnungen wird gewährleistet, dass die Brennstoffzellentemperatur ohne Zeitverzögerung unmittelbar an der Stelle gemessen wird, wo die Wärmeentwicklung in der Brennstoffzelle in erster Linie vor sich geht. Durch Wärmeleitungen verursachte Trägheiten in der Temperaturmessung werden dadurch ausgeschlossen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in den Wärmeträgerkreislauf ein Wärmespeicher zugeschaltet, der zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie an den oder von dem Wärmeträger dient. Durch den Wärmespeicher wird eine höhere Variabilität des Brennstoffzellensystems erreicht und Wärmespitzen oder Wärmedefizite können darüber ausgeglichen werden. Als Wärmespeicher werden vorzugsweise Medien mit einer hohen spezifischen Wärme oder Latentwärmespeicher eingesetzt. Eine Verstärkung der Wirkungen zum Ausgleich von Wärmeüberschuss oder Wärmedefizit wird auch erreicht, in dem in das Brennstoffzellensystem ein mit dem Thermostaten verbundener Wärmetauscher zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in den oder aus dem Thermostaten installiert ist.
  • In bevorzugter Weise sind die Wärmeträger flüssige Medium, wie Wasser, Silikon- oder Mineralöle.
  • Eine weitere verbesserte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass Brennstoffzellensystem ein in den Wärmeträgerkreislauf des Brennstoffzellensystems ein Puffergefäß mit einer zusätzlichen Wärmeträgermenge zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in die oder aus der Brennstoffzelle zugeschaltet ist.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem mit folgenden Schritten:
    • A) Zirkulieren eines Wärmeträgers in einem Wärmeträgerkreislauf welcher umfasst mindestens eine Brennstoffzelle mit für eine Zuführung und Abführung des Wärmeträgers ausgerüsteten Separatorplatten, einen Thermostaten und eine Fördervorrichtung für den Wärmeträger,
    • B) Verändern der Zuführung von Brennstoff und/oder von Oxidationsmittel in die Brennstoffzelle in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Strommenge,
    • C) Messen der Temperatur der Brennstoffzelle,
    • D) Vergleichen der gemäß Schritt C) gemessenen Temperatur mit einer voreingestellten optimalen Betriebstemperatur der Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems,
    • E) wenn der gemäß Schritt D) durchgeführte Vergleich ergibt, dass die gemessene Temperatur von der voreingestellten optimalen Betriebstemperatur der Brennstoffzelle abweicht, Ändern der Arbeitstemperatur des Wärmeträgers und/oder Ändern des Wärmeträgerdurchflusses durch die Brennstoffzelle mittels der Fördervorrichtung in Ausmaßen, welche die Temperatur der Brennstoffzelle nach der Startphase von der voreingestellten optimalen Betriebtemperatur des Brennstoffzellensystems höchstens um 5% unterschreiten und höchstens um 20% überschreiten lassen.
  • Vorzugsweise wird der Schritt E so durchgeführt, dass die voreingestellte optimale Betriebstemperatur höchstens um 3% unterschritten und höchstens um 10% überschritten wird und ganz besonders bevorzugt höchstens um 2% unterschritten und höchstens um 5% überschritten wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich ein Wärmespeicher in den Wärmeträgerkreislauf gemäß Schritt A) zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie an den oder von dem Wärmeträger geschaltet.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Thermostat mit einem Wärmetauscher zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in den oder aus den Thermostaten verbunden.
  • Als Wärmeträger werden in dem Verfahren vorzugsweise flüssige Medium durch den Wärmeträgerkreislauf zirkuliert, insbesondere Wasser oder Silikon- oder Mineralöle. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird in den Wärmeträgerkreislauf ein Puffergefäß mit einer zusätzlichen Wärmeträgermenge zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in die oder aus der Brennstoffzelle zugeschaltet. Dadurch wird zum Beispiel erreicht, das bei geringem Strombedarf die Brennstoffzelle mit einer ausreichenden Wärmemenge versorgt werden kann, um die Schwellwerte unter und oberhalb der voreingestellten optimalen Betriebstemperatur gemäß Verfahrensschritt E) nicht zu überschreiten.
  • Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur in der Brennstoffzelle gemäß Schritt C) an mindestens einer Stelle in dem Brennstoffzellenstapel selbst gemessen. Dazu wird der mindestens eine Temperatursensor beispielsweise unmittelbar in den Separatorplatten oder unmittelbar in der Membranelektrodeneinheit installiert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise automatisch mittels einer Kontroll- und Steuereinheit durchgeführt.
  • Die Erfindung soll der Figur und der Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
  • Dabei zeigt die Figur schematisch ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem.
  • Die Figur zeigt ein Brennstoffzellensystem 1, welches umfasst eine Brennstoffzelle 2 mit einem Brennstoffzellenstapel (nicht dargestellt) und Separatorplatten (nicht dargestellt), welche über Zuführungen 3 und Abführungen 4 für einen Wärmeträger ausgerüstet sind. An der Brennstoffzelle 2 sind darüber hinaus Zuführungen für Brennstoff 5 und Oxidationsmittel 6 sowie Abführungen für Oxidationsprodukte 7 und nicht umgesetzte Brennstoffe 8 vorhanden. Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst ferner einen Thermostaten 9, einen Wärmekreislauf mit einer Fördervorrichtung 10 für den Wärmeträger und wenigstens einen Temperatursensor 11 für die Brennstoffzelle 2. Eine Kontroll- und Steuereinheit 12 ist mindestens mit dem wenigstens einen Temperatursensor 11, der Pumpe 10 und Ventilen V1 bis V7 verbunden. (Die Verbindungen sind nicht dargestellt.) In den Wärmeträgerkreislauf ist ein Wärmespeicher 13 über die Ventile V1 und V2 zuschaltbar. Außerdem ist der Thermostat 9 mit einem Wärmetauscher 14 zum Zu- 15 oder Abführen 16 von Wärmeenergie in den oder aus dem Thermostaten verbunden. Die Figur zeigt ferner ein Puffergefäß 17, das mit einer zusätzlichen Wärmeträgermenge zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in die oder aus der Brennstoffzelle 2 ausgerüstet ist und über die Ventile V4 und VS in den Wärmeträgerkreislauf zuschaltbar ist. Die Brennstoffzelle 2 ist mit einer Bypassleitung 18 versehen und mittels der Ventile V6 und V7 aus dem Wärmeträgerkreislauf ausschaltbar. Dadurch ist es möglich, vor dem Start der kalten Brennstoffzelle 2 zunächst den Wärmeträgerkreislauf mit den wahlweise zugeschalteten Komponenten 9, 13, 14, 17 so zutemperieren, dass anschließend nach Zuschaltung die Brennstoffzelle 2 schnell auf die voreingestellte optimale Betriebtemperatur geheizt werden kann.
  • Zum Betreiben der Brennstoffzelle 2 des Brennstoffzellensystems 1 wird nach der Startphase bei geöffnetem Ventil V3 und entsprechender Stellung der Ventile V6 und V7 (Dreiwegeventile) ein Wärmeträger durch den Wärmeträgerkreislauf zirkuliert, welcher umfasst mindestens die Brennstoffzelle 2, den Thermostaten 9 und die Fördervorrichtung 10 für den Wärmeträger (Schritt A). Wird in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Strommenge, der gemessenen Temperatur (Schritte B und C) und des Vergleichs der gemäß Schritt C gemessenen Temperatur mit einer voreingestellten optimalen Betriebstemperatur der Brennstoffzelle (Schritt D) festgestellt, dass zur Aufrechterhaltung der zulässigen Temperaturabweichung mehr Wärme aus der Brennstoffzelle 2 abgeführt oder in die Brennstoffzelle 2 zugeführt werden muss, kann zunächst die Förderleistung der Fördervorrichtung 10 verringert oder erhöht werden und/oder es können über die Ventile V4 und VS bei geschlossenen Ventilen V1 bis V3 das Puffergefäß 17 in den Wärmeträgerkreislauf zugeschaltet werden. Bei besonderen Spitzen wird über die Ventile V1 und V2 bei geschlossenem Ventil V3 der Wärmespeicher 13 zugeschaltet, damit er Wärmespitzen aufnehmen oder zusätzliche Wärmeenergie in den Wärmeträgerkreislauf abgeben kann, falls er mit Wärme aufgeladen ist. Darüber hinaus kann über den Wärmetauscher 14 zusätzlich externe Wärmeenergie in das Brennstoffzellensystem zugeführt 15 oder überschüssige Wärmeenergie aus dem Brennstoffzellensystem abgeführt 16 werden, wenn alle Komponenten 9, 17, 13 des Wärmeträgerkreislaufes mit Wärmeenergie aufgeladen sind.
  • Beispiel 1
  • Als optimale Betriebstemperatur eines mit reinem Wasserstoff betriebenen erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems für mobile Anwendungen wurde 120°C ermittelt. Die HT-PEM-Brennstoffzelle verfügt über eine mit Phosphorsäure dotierte Polybenzimidazolmembran. Der Wärmeträgerkreislauf kann mit Wasser bis zu einem Druck von 3,615 bar abs. betreben werden. Setzt man die bei dieser Temperatur erhaltene Strommenge aus einer normierten Menge an verbrauchten Wasserstoff bei gleichem elektrischen Wirkungsgrad gleich 100%, so betrug die bei 145°C erzeugte Strommenge aus der normierten Wasserstoffmenge 106%, und die bei 103°C erzeugte Strommenge aus der normierten Wasserstoffmenge 89%. Materialschädigungen wurden nicht beobachtet.
  • Bespiel 2
  • Als optimale Betriebstemperatur eines mit einem durch einen Reformer erzeugtes Wasserstoffgemisch (Kohlenmonoxidanteil 0,33 Vol.%) betriebenen erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems für stationäre Anwendungen wurde 160°C ermittelt. Es kommt eine Brennstoffzelle wie in Beispiel 1 zur Anwendung. Das Brennstoffzellensystem wurde aber mit Mineralöl statt Wasser als Wärmeträger bei etwas über 1 bar abs. betrieben. Das Mineralöl ist im Dauergebrauch bis über 250°C stabil.
  • Setzt man die bei der vorgegebenen optimalen Betriebstemperatur von 160°C erhaltene Strommenge aus einer normierten Menge an verbrauchten Wasserstoff bei gleichem elektrischen Wirkungsgrad gleich 100%, so betrug die bei 185°C erzeugte Strommenge aus der normierten Wasserstoffmenge 110%, und die bei 155°C erzeugte Strommenge aus der normierten Wasserstoffmenge 94%. Materialschädigungen wurden nicht beobachtet.

Claims (13)

  1. Brennstoffzellensystem mindestens umfassend: – eine Brennstoffzelle mit einem Brennstoffzellenstapel und mit Separatorplatten, welche über Zuführungen und Abführungen für einen Wärmeträger ausgerüstet sind, – einen Thermostaten, – einen eine Fördervorrichtung für den Wärmeträger aufweisenden Wärmeträgerkreislauf, in dem mindestens die Brennstoffzelle und der Thermostat eingeschlossen sind, – wenigstens einen Temperatursensor für die Brennstoffzelle und – eine Kontroll- und Steuereinheit für die Temperatur, damit die Temperatur der Brennstoffzelle nach der Startphase eine voreingestellte optimale Betriebstemperatur der Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellensystem höchstens um 5% unterschreitet und höchstens um 20% überschreitet.
  2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der wenigstens eine Temperatursensor die Temperatur des Brennstoffzellenstapels misst, wobei dieser im oder am Brennstoffzellenenstapel angeordnet ist.
  3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: – einen in den Wärmeträgerkreislauf zuschaltbaren Wärmespeicher zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie an den oder von dem Wärmeträger.
  4. Brennstoffzellensystem nach einen der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: – einen mit dem Thermostaten verbundenen Wärmetauscher zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in den oder aus dem Thermostaten.
  5. Brennstoffzellensystem nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der Wärmeträger ein flüssiges Medium ist.
  6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, umfassend – ein in den Wärmeträgerkreislauf zuschaltbares Puffergefäß mit einer zusätzlichen Wärmeträgermenge zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in die oder aus der Brennstoffzelle.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem mit den Schritten: F) Zirkulieren eines Wärmeträgers in einem Wärmeträgerkreislauf welcher umfasst mindestens eine Brennstoffzelle mit für eine Zuführung und Abführung des Wärmeträgers ausgerüsteten Separatorplatten, einen Thermostaten und eine Fördervorrichtung für den Wärmeträger, G) Verändern der Zuführung von Brennstoff und/oder von Oxidationsmittel in die Brennstoffzelle in Abhängigkeit von der zu erzeugenden Strommenge, H) Messen der Temperatur der Brennstoffzelle, D) Vergleichen der gemäß Schritt C) gemessenen Temperatur mit einer voreingestellten optimalen Betriebstemperatur der Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems, E) wenn der gemäß Schritt D) durchgeführte Vergleich ergibt, dass die gemessene Temperatur von der voreingestellten optimalen Betriebstemperatur der Brennstoffzelle abweicht, Ändern der Arbeitstemperatur des Wärmeträgers und/oder Ändern des Wärmeträgerdurchflusses durch die Brennstoffzelle mittels der Fördervorrichtung in Ausmaßen, welche die Temperatur der Brennstoffzelle nach der Startphase von der voreingestellten optimalen Betriebtemperatur des Brennstoffzellensystems höchstens um 5% unterschreiten und höchstens um 20% überschreiten lassen.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – zusätzlich ein Wärmespeicher in den Wärmeträgerkreislauf gemäß Schritt A) zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie an den oder von dem Wärmeträger geschaltet wird.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – der Thermostat mit einem Wärmetauscher zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in den oder aus den Thermostaten verbunden wird.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – als Wärmeträger ein flüssiges Medium durch den Wärmeträgerkreislauf zirkuliert.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – in den Wärmeträgerkreislauf ein Puffergefäß mit einer zusätzlichen Wärmeträgermenge zum Zu- oder Abführen von Wärmeenergie in die oder aus der Brennstoffzelle zugeschaltet wird.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – das Messen der Temperatur in der Brennstoffzelle gemäß Schritt C) an mindestens einer Stelle in dem Brennstoffzellenstapel erfolgt.
  13. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle nach den vorstehenden Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren automatisch mittels einer Kontroll- und Steuereinheit durchgeführt wird.
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