DE102006026080A1 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit flüssigem Energieträger - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit flüssigem Energieträger Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem auf Basis einer Flüssig-Direktmethanol-Brennstoffzelle mit einer phosphorsäuredotierten Polybenzimidazolmembran und ein Verfahren zu seinem Betrieb. Dem Anodenraum des Brennstoffzellensystems wird kontinuierlich ein Gemisch aus Phosphorsäure, Methanol und Wasser mit vorgegebenen Gewichtsanteilen zugeführt. Durch die kontinuierliche Zuführung dieses Gemisches wird einer Abnahme des Dotierungsgrades der phosphorsäuredotierten Polybenzimidazolmembran und einem Austrag des Dotierungsmittels mit dem im Gemisch enthaltenen Methanol und Wasser entgegengewirkt. Hieraus resultieren eine nahezu gleichbleibend hohe Protonenleitfähigkeit der Membran und eine hohe Zielleistung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gemisch zwischen dem Brennstoffzellensystem und einem Behälter im Kreislauf zirkuliert, wobei mittels einer Steuereinrichtung, die über Pumpen und/oder Ventile mit Vorratsbehältern für Phosphorsäure und Methanol verbunden ist, die vorgegebenen Gewichtsanteile an Methanol und Phosphorsäure aufrechterhalten werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem umfassend mindestens eine Direktmethanolbrennstoffzelle (DMBZ) und ein Verfahren zu seinem Betrieb.
  • DMBZ können mit flüssigem (F-DMBZ) oder gasförmigem (G-DMBZ) Methanol bzw. mit Methanol-Wasser-Gemischen betrieben werden, wobei folgende Elektrodenreaktionen ablaufen:
    Anode: CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e–
    Kathode: 6H+ + 3/2O2 + 6e– → 3H2O.
  • Hinsichtlich der Systemkomplexität und Effizienz ist die F-DMBZ vorzuziehen, da der Energieaufwand zum Verdampfen des Brennstoffs vor der Zellreaktion und eine Kondensation des Brennstoffs nach der Zellreaktion entfallen. Weiterhin hat flüssiges Methanol im Vergleich zu gasförmigem Methanol eine höhere Energiedichte. Unter Energiedichte soll die elektrische Energie nach dem Faraday-Gesetz verstanden werden, die pro Volumeneinheit Methanol durch die Zellreaktion geliefert wird.
  • Aufgrund der höheren Energiedichte flüssigen Methanols und der geringeren Systemkomplexität ist die F-DMBZ bevorzugt, wobei mit zunehmender Temperatur der erforderliche Systemdruck in der F-DMBZ steigt. Oberhalb von 140 °C ist für den Betrieb der DMBZ mit einem flüssigen Methanol-Wasser-Gemisch ein Überdruck von mindestens 1,6 bar erforderlich.
  • Der Betrieb von DMBZ bei Temperaturen oberhalb 100 °C ist vorteilhaft aufgrund der verbesserten Anodenkinetik (Beschleunigung der Methanoloxidation bei höherer Betriebstemperatur). Eine Betriebstemperatur oberhalb 100 °C ist auch aufgrund der hö heren Toleranz der Elektroden für Kohlenstoffmonoxid als Intermediat der Methanoloxidation von Vorteil.
  • Werden statt Nafion-Membranen Membranen auf Polybenzimidazol-Basis (PBI) verwendet, ergeben sich weitere Vorteile für F-DMBZ. Im Gegensatz zu Nafion-Membranen sind PBI-Membranen nur wenig mit Methanol quellbar. PBI-Membranen weisen somit gegenüber Nafion-Membranen eine wesentlich höhere mechanische Stabilität und eine deutlich geringere Methanol-Permeationsrate durch die Membran auf. Im Ergebnis weisen Membran-Elektroden-Anordnungen mit PBI-Membranen eine höhere Ruhespannung auf.
  • Nachteilig ist, daß aus PBI-Membranen, die bei der Membranherstellung mit einem flüssigen Elektrolyten (z. B. Phosphorsäure) dotiert werden, das Dotierungsmittel aufgrund seiner Löslichkeit im Methanol-Wasser-Gemisch im Zellbetrieb ausgetragen wird. Erschwerend kommt für L-DMBZ im Vergleich zu G-DMBZ hinzu, daß der Austrag von Phosphorsäure in flüssigem Wasser höher als in der Gasphase ist. Somit ist der Austrag an Phosphorsäure aus F-DMBZ höher als aus G-DMBZ. Als Folge nimmt die Protonenleitfähigkeit der Membran und/oder der Elektrode ab. Dies führt zu einer Erhöhung des Zellinnenwiderstandes und bedeutet eine Verringerung der Zellleistung.
  • In US 6,124,060 wird offenbart, anstelle anorganischer Säuren (z. B. Phosphorsäure), die eine hohe Methanol- und/oder Wasserlöslichkeit aufweisen, zur Dotierung der PBI-Membran ein Phosphorsäurederivat zu verwenden, bei dem mindestens ein Wasserstoffatom durch eine organische Gruppe (z. B. Phenyl-Gruppe) ersetzt ist. Obwohl diese hydrophoben, organischen Phosphorsäurederivate eine reduzierte Löslichkeit in Methanol und Wasser aufweisen, tritt im Langzeitbetrieb eines Brennstoffzellensystems gleichfalls ein Austrag des Dotierungsmittels mit dem Brennstoff auf.
  • In US 20050181254 A1 wird eine Elektrolytmembran für DMBZ offenbart, die aus mehreren Schichten besteht. Eine erste Schicht besteht aus einem Gemisch aus ein oder mehreren basischen Polymeren und (keramischen) Trägermaterialien wie Siliciumcarbide, (Halb)Metalloxide oder organische, geschäumte Polymere bzw.
  • Teflon. Auf die mindestens eine Oberfläche der ersten Schicht, die mit anorganischen Mineralsäuren dotiert ist, wird eine zweite Barriereschicht mit reduzierter Mineralsäuredurchlässigkeit aufgetragen. Diese zweite Barriereschicht besteht aus einem protonendurchlässigen, aber phosphatanionendichten Kationenaustauschermaterial wie sulfonierten Polyethersulfonen oder sulfonierten Polyetherketonen. Unter reduzierter Mineralsäuredurchlässigkeit wird verstanden, daß nicht mehr als 10 Gew% der in der ersten Schicht enthaltenen Mineralsäure während 60 Minuten in die wäßrige Phase, die die Mehrschichten-Elektrolytmembran umgibt, ausgetragen werden. Nachteilig ist hier der aufwendige Herstellungsprozeß, der zahlreiche (an)organische Bestandteile für die Mehrschichten-Elektrolytmembran erfordert. Hierbei wird/werden die Barriereschicht(en) auf die erste Schicht durch Zieh-, Sprüh-, Extrusions-, Laminier- oder Rakelverfahren aufgetragen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Brennstoffzellensystem mit einer Polymerelektrolytmembran (PEM) aus Polybenzimidazol bereitzustellen, das kostengünstig mit einem flüssigen Energieträger betreibbar ist und das einen nahezu gleichbleibend hohen Dotierungsgrad der PEM, eine hohe Protonenleitfähigkeit und eine hohe Zellleistung aufweist.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Brennstoffzellensystems vorgeschlagen, bei welchem dem Austrag an Dotierungsmittel aus dem Brennstoffzellensystem kontinuierlich entgegengewirkt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem und das erfindungsgemäße Verfahren zu seinem Betrieb gelöst.
  • Der abnehmenden Dotierung der PEM des Brennstoffzellensystems durch den Austrag des Dotierungsmittels mit dem flüssigen Energieträger wird erfindungsgemäß dadurch entgegengewirkt, dass für dotierte Polybenzimidazol-Membranen kontinuierlich ein Dotierungsmittel-Methanol-Wasser-Gemisch statt eines Methanol-Wasser-Gemisches durch den Anodenraum des Brennstoffzellensystems gepumpt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems 4 soll dabei anhand der 1 und 2 erläutert werden.
  • Gemäß 1 wird aus einem Vorratsbehälter 1 über eine Zuleitung 2 dem Anodenraum 3 einer Brennstoffzelle, die eine dotierte Polymermembran enthält, kontinuierlich ein Gemisch aus Brennstoff und Dotierungsmittel zugeführt. Der Brennstoff ist bevorzugt ein flüssiges Methanol-Wassergemisch, während das Dotierungsmittel bevorzugt Phosphorsäure ist.
  • Dem Kathodenraum 5 wird über die Zuleitung 6 kontinuierlich ein Oxidationsmittel, bevorzugt Luft, zugeführt.
  • Aus dem Anodenraum 3 wird kontinuierlich ein Gemisch aus nicht umgesetztem Brennstoff, Dotierungsmittel und dem Reaktionsprodukt des Brennstoffs (Kohlenstoffdioxid) in den Behälter 7 abgeführt, während aus dem Kathodenraum 5 nicht umgesetztes Oxidationsmittel und Reaktionswasser abgeführt werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Gewichtsanteile an Brennstoff und Dotierungsmittel im Gemisch, welches dem Anodenraum 3 zugeführt wird, fest vorgegeben.
  • Die fest vorgegebenen Methanol-, Wasser- und Phosphorsäure-Gewichtsanteile sind dabei in einem weiten Bereich variierbar, wobei x der Gewichtsanteil an Phosphorsäure, y der Gewichtsanteil an Methanol und z = 1 – x – y der Gewichtsanteil an Wasser ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird x so vorgegeben, dass die Menge an Phosphorsäure im Gemisch, das dem Anodenraum 3 zugeführt wird, mindestens so groß ist wie die Menge an Phosphorsäure, die beim Betreiben des Brennstoffzellensystems mit einem Gemisch ohne Phosphorsäure aus dem Anoden- bzw. Kathodenraum ausgetragen wird. Der Austrag erfolgt durch Wasser als Bestandteil des nichtumgesetzten Brennstoffs und durch Reaktionswasser, welches aus dem Kathodenraum abgeführt wird.
  • Bevorzugt liegt x zwischen 0,20 und 0,80, wobei das Verhältnis von y zu z zwischen 1,78 und 0,01 liegen kann. Besonders bevorzugt liegt x zwischen 0,30 und 0,70.
  • 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß 2 wird das Gemisch aus Brennstoff und Dotierungsmittel durch den Anodenraum 3 und den Behälter 7 im Kreislauf geführt. Dabei wird mindestens eine der umgesetzten Brennstoffmenge äquivalente Größe durch einen Sensor 8 gemessen. Der Sensor mißt als Coulombmeter 8' den vom Brennstoffzellensystem erzeugten Strom. 8' ist mit der Steuereinrichtung 9 verbunden. Durch Aktivierung einer Pumpe 10 bzw. Öffnung eines Ventils 10' durch die Steuereinrichtung 9 wird aus einem Vorratsbehälter 11 in den Behälter 7 eine Menge Methanol nachdosiert, welche der vom Coulombmeter 8' gemessenen Strommenge äquivalent ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor 8 ein Methanol-Sensor 8'' in Behälter 7 zum Messen der Methanol-Konzentration.
  • Der Sensor 8'' ist mit der Steuereinrichtung 9 verbunden. Über die Steuereinrichtung 9 werden die Ventile und/oder Pumpen 10 bzw. 10' des Vorratsbehälters 11 für Methanol angesteuert, wenn der Ist-Wert an Methanol in 7 unter dem Soll-Wert des vorgegebenen Gewichtsanteils y im Gemisch liegt, welches dem Anodenraum 3 zugeführt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird im erfindungsgemäßen Verfahren neben dem mindestens einen Methanol-Sensor 8'' in Behälter 7 eine pH-Sonde 8''' eingesetzt, die über die Steuereinrichtung 9 mit einem Vorratsbehälter 12 für Phosphorsäure verbunden ist. Über die Steuereinrichtung 9 werden Ventile und/oder Pumpen 13 bzw. 13' des Vorratsbehälters 12 für Phosphorsäure angesteuert, wenn der Ist-Wert an Phosphorsäure in 7 unter dem Soll-Wert des vorgegebenen Gewichtsanteils x im Gemisch liegt, welches dem Anodenraum 3 zugeführt wird.
  • In einer alternativen Ausführung wird aus dem Gemisch, welches aus dem Kathodenraum 5 abgeführt wird, das Reaktionswasser zumindest teilweise von der nicht umgesetzten Luft durch einen Separator 14 abgetrennt. Zur Aufrechterhaltung der Stöchiometrie der Anodenreaktion wird vorzugsweise ein Drittel des Reaktionswassers über eine Leitung 15 dem Behälter 7 zugeführt.
  • Weiterhin wird durch einen Separator 16 Kohlenstoffdioxid als Produkt der Anodenreaktion aus dem Behälter 7 abgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 4 weist neben den oben beschriebenen Elementen Elektroden auf, die wahlweise in feinverteilter Form Platin, Edelmetalle, Metalloxide, Platinlegierungen, Silber, Stahl und/oder Cermets auf einem Träger enthalten und auch als Reagenzienverteiler dienen. Bevorzugt enthält die Anode von 4 Platin oder eine Platin-Rhutenium-Legierung auf einem Träger, während die Kathode Platin oder eine Platin-Cobalt-Nickel-Legierung auf einem Träger enthält. Dabei sind die Elektroden durch übliche Verfahren wie Siebdruckverfahren, Sprühverfahren, Gießverfahren, Plasmaverfahren auf die PBI-Membran auftragbar.
  • Einzelne Membran-Elektroden-Einheiten sind mit Hilfe von graphitischen oder aus Edelstahl bestehenden Bipolarplatten zu Brennstoffzellenstapeln verschaltet. Die Bipolarplatten weisen in einer bevorzugten Ausführungsform von 4 neben dem Anoden- und Kathodenraum Zuführungen für Wärmetauschermedien auf.
  • Die Betriebstemperatur des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 4 liegt unterhalb von 200 °C, bevorzugt zwischen 90 °C und 160 °C, besonders bevorzugt zwischen 110 °C und 140 °C. Hierbei ist der Systemdruck der Betriebstemperatur anpaßbar.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Membran-Elektroden-Einheit mit einer phosphorsäuredotierten Polybenzimidazol-Membran in eine handelsübliche 50 cm2-Testbrennstoffzelle eingebaut, mit einem Anpressdruck von 15 bar verschlossen und an einen Brennstoffzellenteststand angeschlossen. Der Betrieb der Brennstoffzelle erfolgt bei 130 °C und mit einem Systemdruck von 2 bar Überdruck. Der Kathodenraum 5 wird kontinuierlich mit Luft versorgt, der Gasfluss beträgt 2486 ml/min. Der Anodenraum 3 wird kontinuierlich aus einem Vorratsbehälter 1 bzw. 7 mit einem flüssigen Phosphorsäure-Methanol-Wasser-Gemisch versorgt, wobei der Gewichtsanteil an Phosphorsäure 0,59, der Gewichtsanteil an Methanol 0,26 und der Gewichtsanteil an Wasser 0,15 ist. Der Massenstrom des Gemisches beträgt 1,43 g/min.

Claims (40)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4), umfassend mindestens die Schritte: A) kontinuierliches Zuführen eines Gemisches enthaltend Brennstoff und Dotierungsmittel über eine Zuleitung (2) in den Anodenraum (3) einer Brennstoffzelle, die eine dotierte Polymermembran enthält, wobei das Gemisch vorgegebene Gewichtsanteile an Brennstoff und Dotierungsmittel aufweist, B) kontinuierliches Zuführen eines Oxidationsmittels über. eine Zuleitung (6) in den Kathodenraum (5), C) kontinuierliches Abführen des Gemisches aus nicht umgesetztem Brennstoff, Dotierungsmittel und Reaktionsprodukten des Brennstoffs aus dem Anodenraum (3) in einen Behälter (7) und D) kontinuierliches Abführen eines Gemisches aus nicht umgesetztem Oxidationsmittel und Reaktionsprodukten des Oxidationsmittels aus dem Kathodenraum (5), wobei die Menge an Dotierungsmittel im Gemisch aus A) mindestens so groß ist wie die Menge an Dotierungsmittel, die in den Schritten C) und/oder D) beim Betreiben des Brennstoffzellensystems mit einem Gemisch ohne Dotierungsmittel ausgetragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend mindestens die Schritte: A) Zirkulieren der Komponenten des Gemisches aus Brennstoff und Dotierungsmittel durch den Anodenraum (3) der Brennstoffzelle und durch den Behälter (7) im Kreislauf, B) Messen mindestens einer der umgesetzten Brennstoffmenge äquivalenten Größe durch einen Sensor (8) und C) Nachdosieren einer Menge an Brennstoff aus einem Vorratsbehälter (11) in den Behälter (7), welche der im Schritt B) gemessenen, umgesetzten Brennstoffmenge entspricht, wozu über eine Steuereinrichtung (9) ein Ventil (10) und/oder eine Pumpe (10') angesteuert werden.
  3. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei der Brennstoff flüssig ist.
  4. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, wobei der Brennstoff aus mindestens Methanol und Wasser besteht.
  5. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das Dotierungsmittel Phosphorsäure ist.
  6. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach Anspruch 1, wobei die vorgegebenen Gewichtsanteile x Gew% Phosphorsäure, y Gew% Methanol und z Gew% Wasser betragen und die Summe aus x, y und z Eins ergibt.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 6, wobei der Gewichtsanteil x zwischen 20 Gew% und 80 Gew% liegt und wobei das Verhältnis zwischen Gewichtsanteil y und Gewichtsanteil z zwischen 0.01 und 1.78 beträgt.
  8. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die Polymermembran aus Polybenzimidazol besteht.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei die Elektroden der Brennstoffzelle Platin, Edelmetalle, Metalloxide, Platinlegierungen, Silber, Stahl und/oder Cermets auf einem Träger enthalten.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1, 2 und 9, wobei die Anode der Brennstoffzelle Platin oder eine Platin-Ruthenium-Legierung auf einem Träger enthält.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1, 2 und 9, wobei die Kathode der Brennstoffzelle Platin oder eine Platin-Cobalt-Nickel-Legierung auf einem Träger enthält.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das Oxidationsmittel Luft ist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Sensor (8) in Schritt B) ein Stromsensor (8') zum Ermitteln des vom Brennstoffzellensystem (4) produzierten elektrischen Stroms ist.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Sensor (8) in Schritt B) ein Methanol-Sensor (8'') ist, der sich in dem Behälter (7) befindet.
  15. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Sensor (8) in Schritt B) eine pH-Sonde (8''') ist, die die Konzentration des Dotierungsmittel im Behälter (7) mißt.
  16. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1, 2 und 15, wobei in Schritt C) Phosphorsäure aus einem zweiten Vorratsbehälter (12) in den Behälter (7) nachdosiert wird, um den vorgegebenen Gewichtsanteil x an Phosphorsäure aufrechtzuerhalten.
  17. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach Anspruch 2, wobei der Behälter (7) einen Separator (16) zum Abtrennen von mindestens einem Reaktionsprodukt des Brennstoffs aufweist.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 2 und 17, wobei das mindestens eine Reaktionsprodukt Kohlenstoffdioxid ist.
  19. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach Anspruch 2, wobei Reaktionswasser aus dem Kathodenraum (5) teilweise oder vollständig durch einen Separator (14) von nicht umgesetztem Oxidationsmittel abgetrennt wird und dem Behälter (7) zugeführt wird.
  20. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (4) nach den Ansprüchen 1 und 2, das im Temperaturbereich bis 200 °C eingesetzt wird.
  21. Brennstoffzellensystem (4) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche mindestens umfaßt: A) eine Brennstoffzelle, die eine dotierte Polymermembran enthält, B) eine dem Anodenraum (3) der Brennstoffzelle vorgeschaltete Zuleitung (2) für die Zuführung eines Gemisches enthaltend Brennstoff und Dotierungsmittel in den Anodenraum (3), C) eine dem Kathodenraum (5) der Brennstoffzelle vorgeschaltete Zuleitung (6) für die Zuführung eines Oxidationsmittels und D) einen dem Anodenraum (3) nachgeschalteten Behälter (7), welcher das Gemisch aus nicht umgesetztem Brennstoff, Dotierungsmittel und Reaktionsprodukten des Brennstoffs enthält, wobei die Gewichtsanteile an Brennstoff und Dotierungsmittel in dem zuzuführenden Gemisch einstellbar sind und wobei die Menge an Dotierungsmittel im Gemisch aus B) mindestens so groß ist wie die Menge des ausgetragenen Dotierungsmittels beim Betrieb des Brennstoffzellensystems mit einem Gemisch ohne Dotierungsmittel.
  22. Brennstoffzellensystem (4) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, welche mindestens umfaßt: A) einen den Anodenraum (3) der Brennstoffzelle und den Behälter (7) passierenden Komponentenkreislauf (17) mit Brennstoff und Dotierungsmittel, B) einen Sensor (8) zur Messung mindestens einer der umgesetzten Brennstoffmenge äquivalenten Größe, C) eine mit dem mindestens einen Sensor (8) gekoppelte Steuereinrichtung (9) wenigstens zur Aufrechterhaltung einer vorgebbaren Konzentration an Brennstoff in dem Komponentenkreislauf (17), wozu das Ventil (10) und/oder die Pumpe (10') von der Steuereinrichtung (9) ansteuerbar sind und D) einen mit dem Komponentenkreislauf (17) verbundenen Vorratsbehälter (11) für Brennstoff.
  23. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei der Brennstoff flüssig ist.
  24. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21, 22 und 23, wobei der Brennstoff aus mindestens Methanol und Wasser besteht.
  25. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei das Dotierungsmittel Phosphorsäure ist.
  26. Brennstoffzellensystem (4) nach Anspruch 21, wobei die einstellbaren Gewichtsanteile x Gew% Phosphorsäure, y Gew% Methanol und z Gew% Wasser betragen und die Summe aus x, y und z Eins ergibt.
  27. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 26, wobei der Gewichtsanteil x zwischen 20 Gew% und 80 Gew% liegt und wobei das Verhältnis zwischen Gewichtsanteil y und Gewichtsanteil z zwischen 0.01 und 1.78 beträgt.
  28. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Polymermembran aus Polybenzimidazol besteht.
  29. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei die Elektroden der Brennstoffzelle Platin, Edelmetalle, Metalloxide, Platinlegierungen, Silber, Stahl und/oder Cermets auf einem Träger enthalten.
  30. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21, 22 und 29, wobei die Anode der Brennstoffzelle Platin oder eine Platin-Ruthenium-Legierung auf einem Träger enthält.
  31. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 22, 22 und 29, wobei die Kathode der Brennstoffzelle Platin oder eine Platin-Cobalt-Nickel-Legierung auf einem Träger enthält.
  32. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 22, wobei das Oxidationsmittel Luft ist.
  33. Brennstoffzellensystem (4) nach Anspruch 22, wobei der mindestens eine Sensor (8) in Schritt B) ein Stromsensor (8') zur Ermittlung des vom Brennstoffzellensystem produzierten elektrischen Stroms ist.
  34. Brennstoffzellensystem (4) nach Anspruch 22, wobei der mindestens eine Sensor (8) in Schritt B) ein Methanol-Sensor ist (8''), der sich in dem Behälter (7) befindet.
  35. Brennstoffzellensystem (4) nach Anspruch 22, wobei der mindestens eine Sensor (8) in Schritt B) eine pH-Sonde (8''') zur Messung der Konzentration des Dotierungsmittels im Behälter (7) ist.
  36. Brennstoffzellensystem (4) nach Ansprüchen 21, 22 und 35, wobei in Schritt C) eine Menge Phosphorsäure aus einem zweiten Vorratsbehälter (12) in den Behälter (7) dosierbar ist, die der Differenz zwischen Ist-Wert des Gewichtsanteils an Phosphorsäure in 7 und dem Sollwert des einstellbaren Gewichtsanteils x an Phosphorsäure entspricht.
  37. Brennstoffzellensystem (4) nach Anspruch 22, wobei der Behälter (7) einen Separator (16) zur Abtrennung von mindestens einem Reaktionsprodukt des Brennstoffs aufweist.
  38. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 22 und 37, wobei das mindestens eine Reaktionsprodukt Kohlenstoffdioxid ist.
  39. Brennstoffzellensystem (4) nach Anspruch 22, wobei Reaktionswasser aus dem Kathodenraum (5) teilweise oder vollständig durch einen Separator (14) abtrennbar und dem Behälter (7) zuführbar ist.
  40. Brennstoffzellensystem (4) nach den Ansprüchen 21 und 22, das im Temperaturbereich bis 200 °C einsetzbar ist.
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