DE102006035741A1 - Method of determining the current density distribution in a stack of fuel cells using a magnetotomography process - Google Patents

Method of determining the current density distribution in a stack of fuel cells using a magnetotomography process Download PDF

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Detlef Prof. Stolten
Jürgen Mergel
Hendrik Dohle
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Abstract

The method involves using magnetic field sensors (35) which measures values of a magnetic field (30) generated by the current flow (20) in the fuel cell stack (10). A feed line and return line are provided for the cell stack current and these are arranged in parallel to the extent possible. Those sections where it is not possible or sensible to arrange the lines in parallel are taken into account partly or completely in a reconstruction volume for the current density distribution.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack aus einer oder mehreren Brennstoffzellen, bei dem Magnetfeldsensoren eingesetzt werden, die Werte eines vom Stromfluss im Brennstoffzellenstack erzeugten Magnetfeldes messen.The The invention relates to a method for determining the current density distribution in a fuel cell stack of one or more fuel cells, in which magnetic field sensors are used, the values of the Measure current flow in the fuel cell stack generated magnetic field.

Brennstoffzellenstacks, die auch als Brennstoffzellenstapel bezeichnet werden, werden in Brennstoffzellensystemen eingesetzt. Diese Brennstoffzellensysteme mit Brennstoffzellenstapeln größerer Leistung können für den Antrieb und die Stromversorgung von Kraftfahrzeugen und für stationäre Stromversorgungen eingesetzt werden. Für den Betrieb dieser Brennstoffzellenstacks ist es sinnvoll, die Stromdichteverteilung in den Brennstoffzellenstacks bestimmen zu können. Für diese Bestimmung sind verschiedene Verfahren bekannt.Fuel cell stacks, also referred to as fuel cell stacks are used in fuel cell systems used. These fuel cell systems with fuel cell stacks greater power can for the Drive and power supply of motor vehicles and stationary power supplies be used. For The operation of these fuel cell stacks makes sense, the current density distribution to be able to determine in the fuel cell stacks. For this determination are different Known method.

Zunächst wurden hierzu Verfahren eingesetzt, die eine invasive Bestimmung der Stromdichteverteilung in Einzelzellen und Stacks vornehmen. Hierzu gibt es beispielsweise einen Vorschlag von Jürgen Stumper et al., „In situ methods for the determination of current destributions in PEM fuel cells", in: Electrochimica Acta, Band 43, Nr. 23 (1998), Seiten 3773 bis 3783.At first were This method used an invasive determination of the current density distribution in single cells and stacks. For example, there are a proposal from Jürgen Stumper et al., "In situ methods for the determination of current destructions in PEM fuel cells, in: Electrochimica Acta, Vol. 43, No. 23 (1998), pages 3773 to 3783.

Derartige invasive Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in Brennstoffzellenstacks haben jedoch Nachteile. Es ist jeweils ein Eingriff beziehungsweise eine Manipulation in dem Brennstoffzellenstack erforderlich. Dies kann zu Rückwirkungen der Messung auf den Betrieb und auch zu Verfälschungen der Messergebnisse durch die Manipulation führen. Außerdem wird mit zunehmendem Bedarf an präziser Auflösung auch der Verdrahtungsaufwand für die einzelnen Messungen erheblich, so dass deren Umfang aus wirtschaftlichen Gründen begrenzt ist. Invasive Bestimmungsverfahren haben sich daher lediglich für die Forschung beziehungsweise für die Entwicklung von Brennstoffzellenstacks als geeignet erwiesen, nicht jedoch für eine kontinuierliche Messung während des Betriebes oder für Serviceintervalle.such invasive method for determining the current density distribution in fuel cell stacks however have disadvantages. It is each an intervention respectively a manipulation in the fuel cell stack required. This can cause repercussions the measurement on the operation and also to falsification of the measurement results through the manipulation. Furthermore As the need for precise resolution increases, so too does the wiring overhead for the individual measurements considerably, so that their scope is limited for economic reasons is. Invasive determination methods have therefore only for research or for the development of fuel cell stacks proved to be suitable, not for a continuous measurement during of the operation or for Service intervals.

Von R. Satija, D. K. Jacobson, M. Arif, S. A. Werner, „In Situ neutron imaging techniques for evaluation of water management systems in operating PEM fuel cells", in:
Journal of Power Sources 129 (2004), Seiten 238 bis 245 ist ein weiterer Vorschlag bekannt. Sie beschreiben ein Verfahren, das unter Verwendung von Neutronen die Wasserverteilung in einer Brennstoffzelle visualisiert. Durch den Einsatz der Neutronenquelle wird dieses Verfahren allerdings teuer und unhandlich. Außerdem wird mit diesem Verfahren nicht die Stromdichteverteilung selbst, sondern nur die Wasserverteilung in einer Brennstoffzelle gemessen. Daraus kann dann in bestimmten Grenzen auf die Stromdichteverteilung zurückgeschlossen werden.
R. Satija, DK Jacobson, M. Arif, SA Werner, "In situ neutron imaging techniques for evaluation of water management systems in operating PEM fuel cells", in:
Journal of Power Sources 129 (2004), pages 238 to 245, another proposal is known. They describe a method that visualizes the distribution of water in a fuel cell using neutrons. However, using the neutron source makes this process expensive and unwieldy. In addition, this method does not measure the current density distribution itself, but only the water distribution in a fuel cell. This can then be deduced within certain limits on the current density distribution.

Als sehr praktikabel haben sich dagegen magnetotomographische Verfahren erwiesen, die insbesondere aus der EP 1 254 376 B1 bekannt sind. Diese magnetotomographischen Verfahren ermöglichen eine nichtinvasive Messung der differentiellen Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack. Weitere, auf der EP 1 254 376 B1 basierende Veröffentlichungen sind etwa Karl-Heinz Hauer, Lars Kühn, Roland Potthast, „On uniqueness and non-uniqueness for current reconstruction from magnetic fields"
in: Inverse Problems 21 (2005), Seiten 955 bis 967 sowie
Karl-Heinz Hauer, Roland Potthast, Torsten Wuester, Detlef Stolten, „Magnetotomography – A New Method for Analysing Fuel Cell Performance and Quality",
in: Journal of Power Sources (2005), Seiten 67 bis 74.
In contrast, have proven to be very practical magnetotomographic methods, in particular from the EP 1 254 376 B1 are known. These magnetotomographic methods allow a noninvasive measurement of the differential current density distribution in a fuel cell stack. Further, on the EP 1 254 376 B1 Karl-Heinz Hauer, Lars Kühn, Roland Potthast, "On uniqueness and non-uniqueness for current reconstruction from magnetic fields"
in: Inverse Problems 21 (2005), pages 955 to 967 as well
Karl-Heinz Hauer, Roland Potthast, Torsten Wuester, Detlef Stolten, "Magnetotomography - A New Method for Analyzing Fuel Cell Performance and Quality",
in: Journal of Power Sources (2005), pages 67-74.

Bei magnetotomographischen Verfahren, wie etwa in der EP 1 254 376 B1 werden Magnetfeldsensoren eingesetzt, die Werte eines vom Stromfluss im Brennstoffzellenstack erzeugten Magnetfeldes messen. Die inneren Ströme in einem Brennstoffzellenstack erzeugen ein Magnetfeld außerhalb des Brennstoffzellenstacks. Mit Magnetfeldsensoren wird nun dieses außerhalb des Brennstoffzellenstacks befindliche Magnetfeld gemessen. Auf der Basis dieser Messungen wird nun auf die Stromdichteverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstacks geschlossen und diese Werte genommen. Es entsteht so ein nicht invasives Verfahren, bei dem keine oder jedenfalls deutlich weniger Messdrähte und dergleichen in den Brennstoffzellenstack geführt werden müssen.In magnetotomographic methods, such as in EP 1 254 376 B1 For example, magnetic field sensors are used which measure the values of a magnetic field generated by the flow of current in the fuel cell stack. The internal currents in a fuel cell stack create a magnetic field outside of the fuel cell stack. Magnetic field sensors now measure this magnetic field located outside the fuel cell stack. Based on these measurements, the current density distribution within the fuel cell stack is now closed and these values taken. The result is a non-invasive method in which no or at least significantly less measuring wires and the like must be performed in the fuel cell stack.

Dieses so vorgeschlagene Verfahren bietet zwar hervorragende grundlegende Möglichkeiten, lässt jedoch noch Verbesserungsmöglichkeiten offen.This Although this proposed method offers excellent basic Possibilities, however, leaves still room for improvement open.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack vorzuschlagen, das noch verbesserte Bestimmungen der Stromdichteverteilung mit einem magnetotomographischen Verfahren ermöglicht.task In contrast, the present invention is a generic method for determining the current density distribution in a fuel cell stack to suggest the still improved provisions of the current density distribution with a magnetotomographic method allows.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass Hinleiter und Rückleiter für den Strom in dem Brennstoffzellenstack vorgesehen sind, dass die Hinleiter und Rückleiter für den Strom in dem Brennstoffzellenstack weitgehend parallel verlegt werden, und dass diejenigen Abschnitte von Hinleiter und/oder Rückleiter, bei denen eine parallele Verlegung nicht sinnvoll oder möglich ist, ganz oder teilweise mit in ein Rekonstruktionsvolumen für die Stromdichteverteilung einbezogen werden.This object is achieved in a generic method in that Hinleiter and return conductors for the flow in the fuel cell are stacked that the Hinleiter and return conductors for the current in the fuel cell stack are laid largely parallel, and that those portions of Hinleiter and / or return conductors, where a parallel installation is not useful or possible, wholly or partially with in a reconstruction volume for the current density distribution are included.

Wie die Erfinder erkannt haben, ist nämlich das aus der EP 1 254 376 B1 bekannte Verfahren unter anderem durch den Einfluss der Zuleiter auf das Magnetfeld auf differentielle Messungen beschränkt. Durch die erfindungsgemäßen Schritte wird nun zusätzlich zur Bestimmung der Änderung der Stromdichteverteilung (differentielle Messung) auch die Bestimmung der absoluten Stromdichteverteilung ermöglicht.As the inventors have realized, that is from the EP 1 254 376 B1 known methods, inter alia, limited by the influence of the feeders on the magnetic field to differential measurements. As a result of the steps according to the invention, in addition to determining the change in the current density distribution (differential measurement), it is now also possible to determine the absolute current density distribution.

Mit den Schritten gemäß der vorliegenden Erfindung werden die von den Magnetfeldsensoren gemessenen Werte des Magnetfeldes in einer speziellen Versuchsanordnung unter geeigneter Verlegung von Hinleitern und Rückleitern für den Strom aufgenommen werden und im Anschluss unter Berücksichtigung der Versuchsanordnung und Geometrie der Zuleiterverlegung in eine Stromdichteverteilung umgewandelt werden und diese umgewandelten Daten anschließend in einem weiteren Schritt zu einer absoluten Stromdichteverteilung modifiziert werden.With the steps according to the present invention become the values of the magnetic field measured by the magnetic field sensors in a special test arrangement with suitable installation of leaders and return leaders for the Electricity will be absorbed and subsequently taken into account the experimental design and geometry of Zuleiterverlegung in a Current density distribution to be converted and converted Data afterwards in a further step to an absolute current density distribution be modified.

Die Hinleiter und Rückleiter werden auch als Zuleiter und Ableiter bezeichnet. Es handelt sich jeweils um die Hauptanschlusskabel zum Brennstoffzellenstack.The Hinleiter and return conductor are also referred to as feeders and arresters. It is about each around the main connection cable to the fuel cell stack.

Die Modifizierungen erlauben die für eine Absolutmessung der Stromdichteverteilung als notwendig erachtete Skalierung und eine ebenfalls für Absolutmessungen notwendige deutliche Erhöhung der Genauigkeit der Rekonstruktion sowie eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Erfassung der Magnetfeldmesswerte. Einige der Modifizierungen sind auch für die heute üblichen Differenzmessungen anwendbar.The Modifications allow for An absolute measurement of the current density distribution was considered necessary Scaling and one too for Absolute measurements necessary significant increase in the accuracy of the reconstruction as well as an increase the accuracy in the detection of the magnetic field measurements. Some the modifications are also for the usual today Differential measurements applicable.

Insgesamt entstehen so erhebliche Vorteile, da erstmals eine sinnvolle und zuverlässige Bestimmung auch der absoluten Stromdichteverteilung möglich wird.All in all Thus, considerable advantages arise, since for the first time a meaningful and reliable Determination of the absolute current density distribution is possible.

Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl an Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstack beschränkt. Es kann sich um relativ viele Zeilen handeln oder auch nur um einige wenige, je nach Anwendungszweck. Die Erfindung kann auch dann eingesetzt werden, wenn der Brennstoffzellenstack im Extremfall nur aus einer einzelnen Brennstoffzelle besteht, die Zahl der Einzelzellen also nur eins beträgt.The Invention is not limited to a certain number of fuel cells limited in a fuel cell stack. It can be relative many lines or just a few, depending on the purpose. The invention can also be used when the fuel cell stack in extreme cases only consists of a single fuel cell, the Number of single cells is therefore only one.

Um die Stromdichteverteilung zu bestimmen, spricht man von einer „Rekonstruktion" dieser zunächst noch unbekannten Stromdichteverteilung.Around To determine the current density distribution, one speaks of a "reconstruction" of this initially unknown current density distribution.

Für die Absolutrekonstruktion der Stromdichteverteilung wird bevorzugt eine Skalierung vorteilhaft eingeführt. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass zunächst eine Verzerrung beziehungsweise Dehnung der aus den Daten der Magnetfeldsensoren ermittelten Stromdichteverteilung bestimmt wird und diese Information im Anschluss zur Modifizierung der eigentlichen Rekonstruktion der Messwerte mittels Skalierung benutzt wird.For the absolute reconstruction the current density distribution is preferably a scaling advantageous introduced. This happens in particular in that first a distortion or Elongation of the determined from the data of the magnetic field sensors current density distribution and this information is subsequently modified the actual reconstruction of the measured values by means of scaling is used.

Durch einige weitere bevorzugte Modifizierungen sind deutlich genauere Messungen möglich, in einigen Alternativen auch Erweiterungen der Messmöglichkeiten.By some further preferred modifications are much more accurate Measurements possible, in some alternatives also extensions of the measuring possibilities.

Die bei der Umrechnung von Daten der Magnetfeldsensoren in die gesuchte Stromdichteverteilung auftretenden Verzerrungen, bedingt etwa durch die Regularisierung der Matrix oder allgemein bedingt durch das angewendete Verfahren können durch die Skalierung so kompensiert werden.The in the conversion of data from the magnetic field sensors in the sought Current density distribution occurring distortions, caused by about the Regularization of the matrix or generally due to the applied Procedures can be through the scaling will be compensated.

Dazu wird für das Rekonstruktionsgebiet (die Brennstoffzelle) eine bekannte (zum Beispiel homogene) Stromdichteverteilung angenommen. Das zugehörige Magnetfeld wird im Raum berechnet und dann in den eigentlichen Algorithmus zur Umwandlung von Magnetfeldern in Stromdichten gespeist. Die resultierende Stromdichteverteilung zeigt verfahrensbedingte Abweichungen von der ursprünglichen Stromdichteverteilung. Durch den Vergleich von Originalstromdichteverteilung und rekonstruierter Stromdichteverteilung können verschiedene Skalierungsfaktoren bestimmt werden.To is for the reconstruction area (the fuel cell) has a known (for Example homogeneous) current density distribution assumed. The associated magnetic field is calculated in space and then in the actual algorithm fed to the conversion of magnetic fields into current densities. The resulting Current density distribution shows process-related deviations from the original current density distribution. By comparing original current density distribution and reconstructed current density distribution can different scaling factors are determined.

Zum Beispiel kann ein ortsunabhängiger Faktor cα aus dem Quotienten der Norm beider Stromdichteverteilungen bestimmt werden:

Figure 00050001
For example, a location-independent factor c α can be determined from the quotient of the norm of both current density distributions:
Figure 00050001

Alternativ kann für jedes diskrete Volumenelement im Rekonstruktionsgebiet ein Faktor aus den angenommenen und rekonstruierten Strömen gebildet werden. Es ergibt sich dann nicht nur ein einzelner Faktor Cα sondern eine Korrekturmatrix Ca aus individuellen Korrekturfaktoren für jedes Volumenelement.Alternatively, for each discrete volume element in the reconstruction area, one factor may be formed from the assumed and reconstructed streams. This results in not only a single factor C α but a correction matrix Ca from individual correction factors for each volume ment.

Figure 00050002
Figure 00050002

Eine für die Bestimmung der absoluten Stromdichteverteilung sehr sinnvolle und gewünschte Möglichkeit zur Verbesserung der Genauigkeit der Rekonstruktion kann bevorzugt dadurch erreicht werden, dass mit den Magnetfeldsensoren Magnetfelder einer bekannten Stromdichteverteilung gemessen werden, dass die gemessenen Werte mit den theoretisch berechneten Werten der gleichen Stromdichteverteilung verglichen werden, und dass aus dem Vergleich Korrekturdaten für Messfehler oder Messfehlanordnungen der Magnetfeldsensoren bestimmt werden.A for the Determination of the absolute current density distribution very meaningful and desired possibility to improve the accuracy of the reconstruction may be preferred be achieved in that with the magnetic field sensors magnetic fields known current density distribution can be measured that the measured Values with the theoretically calculated values of the same current density distribution and that from the comparison correction data for measurement errors or measurement misregistrations of the magnetic field sensors are determined.

Dadurch entsteht nämlich der Vorteil, dass die Lage des Magnetfeldsensors relativ zum Messobjekt (also dem Brennstoffzellenstack mit den Brennstoffzellen) deutlich genauer festgelegt und weiter berücksichtigt werden kann.Thereby arises namely the advantage that the position of the magnetic field sensor relative to the measurement object (So the fuel cell stack with the fuel cells) clearly be specified and further taken into account.

Des weiteren erscheint es vorteilhaft alle 3 Komponenten des die Brennstoffzelle umgebenen Magnetfeldes zu messen. Handelsübliche Magnetfeldsensoren, zum Beispiel Honeywell HMC1001 oder HMC 1002, messen nur jeweils eine oder zwei Komponenten des Magnetfeldes. Zur Messung aller drei Komponenten müssen mehrere Sensoren kombiniert werden. Dadurch entsteht folgende Situation:

  • • Die Messung aller drei Komponenten erfolgt nicht mehr in einem einzigen Punkt
  • • Die genaue rechtwinkelige Ausrichtung der Sensoren ist bedingt durch die geometrischen Abmessungen schwierig. Die Sensoren weisen eine Verdrehung bzw. Verkippung gegeneinander und gegen das Messobjekt auf.
Furthermore, it seems advantageous to measure all 3 components of the magnetic field surrounding the fuel cell. Commercially available magnetic field sensors, for example Honeywell HMC1001 or HMC 1002, measure only one or two components of the magnetic field at a time. To measure all three components, several sensors must be combined. This creates the following situation:
  • • All three components are no longer measured in a single point
  • • The exact right-angled orientation of the sensors is difficult due to the geometric dimensions. The sensors have a rotation or tilting against each other and against the measurement object.

Beide Effekte haben einen unmittelbaren Einfluss auf die Messgenauigkeit mit der das Magnetfeld erfasst wird und damit auf die Qualität der Stromdichterekonstruktion.Both Effects have a direct influence on the measurement accuracy with which the magnetic field is detected and thus on the quality of the current density reconstruction.

Der Einfluss dieser Effekte ist bei Absolutrekonstruktionen besonders schädlich. Bei Differenzrekonstruktionen fallen nun durch die Differenzbildung die Auswirkungen dieser Effekte teilweise wieder weg.Of the Influence of these effects is especially important in absolute reconstructions harmful. In differential reconstructions now fall through the difference formation Part of the effects of these effects.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auch darauf, die Position und Orientierung der Magnetfeldsensoren (des Sensors, falls nur eine einzige Komponente des Magnetfeldes erfasst wird) im Koordinatensystem zu bestimmen. Dazu wird eine am Messobjekt genau ausgerichtete Leiterschleife (zum Beispiel aus Kupferlackdraht oder gedruckt auf eine Platine für gedruckte Schaltungen) bekannter Geometrie (zum Beispiel Dreieck, Kreis, Viereck) mit einem genau bekannten Strom beaufschlagt. Das entstehende Magnetfeld wird gemessen und mit dem theoretisch berechneten Magnetfeld verglichen. Durch einen Fit wird für jeden Sensor der Versatz in x, y, z Richtung und die Verdrehung beziehungsweise Verkippung des Sensors im Koordinatensystem so berechnet, dass das unten aufgeführte Funktional g minimal wird. Zusätzlich zu den genannten Geometriegrößen lassen sich Offset und Verstärkungsfaktor bestimmen. Die gewonnene Information wird zur Korrektur der Magnetfeldmesswerte benutzt.The The invention also relates in particular to the position and Orientation of the magnetic field sensors (of the sensor, if only one) only component of the magnetic field is detected) in the coordinate system to determine. For this purpose, a conductor loop which is precisely aligned with the measurement object is used (For example, made of copper wire or printed on a circuit board for printed Circuits) known geometry (for example, triangle, circle, square) charged with a well-known current. The resulting magnetic field is measured and compared with the theoretically calculated magnetic field. By a fit will be for every sensor is the offset in x, y, z direction and the twist or tilting of the sensor in the coordinate system calculated so that listed below Functional g is minimal. additionally let to the mentioned geometry sizes determine the offset and gain. The information obtained is used to correct the magnetic field measured values used.

Figure 00070001
Figure 00070001

Bei der Aufstellung des Gleichungssystems für die absoluten unbekannten diskreten Ströme im Rekonstruktionsvolumen können zusätzlich zu den Gleichungen für die Magnetische Feldstärke Gleichungen für die Divergenzfreiheit div(I) = 0 in jedem Punkt berücksichtigt werden. I = A–1 · H Gleichungen für Magnetfelder F·I = f Gleichungen für Divergenzfreiheit In establishing the system of equations for the absolute unknown discrete currents in the reconstruction volume, equations for the divergence freedom div (I) = 0 in each point can be considered in addition to the equations for the magnetic field strength. I = A -1 · H equations for magnetic fields F · I = f equations for freedom from divergence

Die Divergenzgleichung div(I) = 0 entspricht im diskreten Gitter der Knotenregel, das heißt der Tatsachse, dass an jedem Knotenpunkt die Summe der einfließen den Ströme gleich der Summe der einfließenden Ströme ist. Die Divergenzbedingung kann durch das Gleichungssystem F·I = f berücksichtigt werden.The Divergence equation div (I) = 0 corresponds to the discrete lattice Node rule, that is the fact that at each node the sum of the flows are the same the sum of the inflowing streams is. The divergence condition can be determined by the equation system F · I = f be taken into account.

In Absolutrekonstruktionen ist insbesondere am Knoten, an dem der Stromzuleiter positioniert ist, die Summe der in die Zelle einfließenden Ströme gleich dem Gesamtstrom der Zelle beziehungsweise des Stacks. Entsprechendes gilt für den Knoten an dem der Stromableiter positioniert ist.In Absolute reconstructions is especially at the node where the power feeder is is positioned, the sum of the currents flowing into the cell is the same the total current of the cell or the stack. The same applies to the node where the current conductor is positioned.

Bei der Messung der Magnetfelder der Brennstoffzelle sind zwei Effekte störend.

  • • Das Erdmagnetfeld
  • • Der Einfluss der Zuleiter
When measuring the magnetic fields of the fuel cell, two effects are disturbing.
  • • The Earth's magnetic field
  • • The influence of the Zuleiter

Das Erdmagnetfeld kann als konstant angenommen (beziehungsweise bei Nullstrom gemessen) werden und von den eigentlichen Magnetfeldmesswerten abgezogen werden.The Earth's magnetic field can be assumed to be constant (or at Zero current measured) and the actual magnetic field measured values subtracted from.

Zur Berücksichtigung des Zuleitereinflusses gibt es unterschiedliche Vorgehensweisen. Üblich ist, dass nur Differenzrekonstruktionen durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass zwei aufeinanderfolgende Magnetfeldmessungen bei unterschiedlichen Brennstoffzellen Betriebsparametern durchgeführt werden. Wenn beide Messungen bei gleichem Gesamtstrom durchgeführt werden, die gleichen Punkte gewählt werden an denen das Magnetfeld gemessen wird und die Kabel nicht bewegt werden resultiert die Differenz beider Magnetfeldmessungen in dem Differenzmagnetfeld Bdiff. Bdiff wird durch die Änderung der Stromdichteverteilung in der Brennstoffzelle bedingt durch den Wechsel der Betriebsparameter hervorgerufen.There are different approaches to taking account of the influence of the feeder. It is usual that only differential reconstructions are carried out. This means that two follow each other de magnetic field measurements at different fuel cell operating parameters are performed. If both measurements are taken at the same total current, the same points are chosen at which the magnetic field is measured and the cables are not moved, the difference of both magnetic field measurements results in the differential magnetic field B diff . B diff is caused by the change of the current density distribution in the fuel cell due to the change of the operating parameters.

Eine Rekonstruktion der Stromdichteverteilung auf Basis des Differenzmagnetfeldes Bdiff ergibt somit die Änderung der Stromdichteverteilung aufgrund des Wechsels der Betriebsparameter. Allerdings kann in diesem Fall keine Aussage über den Absolutwert der Stromdichte in der Brennstoffzelle gemacht werden. B1 = BErd + BKabel + BBrennstoffzelle_Messung1 B2 = BErd + BKabel + BBrennstoffzelle_Mestung2 Bdiff = B1 – B2 = B1Brennstoffzelle_Mestung1 – BBrennstoffzelle_Messung2 A reconstruction of the current density distribution on the basis of the differential magnetic field B diff thus results in the change of the current density distribution due to the change of the operating parameters. However, in this case, no statement can be made about the absolute value of the current density in the fuel cell. B 1 = B earth + B electric wire + B Brennstoffzelle_Messung1 B 2 = B earth + B electric wire + B Brennstoffzelle_Mestung2 B diff = B 1 - B 2 = B1 Brennstoffzelle_Mestung1 - B Brennstoffzelle_Messung2

Eine Aussage über den Absolutwert der Stromdichte wird jedoch möglich, wenn Hin- und Rückleiter für den Strom vorgesehen sind und weitgehend parallel verlegt werden.A Statement about however, the absolute value of the current density becomes possible when the return conductor for the Electricity are provided and laid largely parallel.

Dabei wird bevorzugt vorgesehen, dass diejenigen Abschnitte von Hinleiter und/oder Rückleiter, bei denen eine parallele Verlegung nicht sinnvoll oder möglich ist, ganz oder teilweise mit in das Rekonstruktionsvolumen einbezogen werden. Insbesondere können dabei Hin- und Rückleiter so verlegt werden, dass nur der Bereich zwischen den Anschlüssen des Brennstoffzellenstacks nicht parallel zu dem entsprechenden Gegenpol verlegt ist.there is preferably provided that those sections of Hinleiter and / or return conductors, at where a parallel installation is not meaningful or possible, wholly or partially included in the reconstruction volume become. In particular, you can while return conductor be laid so that only the area between the terminals of the fuel cell stack is not laid parallel to the corresponding opposite pole.

Es ist dann auch möglich, dass bei weitgehend paralleler Verlegung das Leiterstück zwischen den beiden Anschlüssen des Brennstoffzellenstacks durch einen oder mehrere zusätzliche Freiheitsgrade mit in das Gleichungssystem einbezogen wird.It is then possible, that with largely parallel laying the conductor piece between the two connections of the fuel cell stack by one or more additional Degrees of freedom is included in the equation system.

Besonders bevorzugt ist es, wenn Hin- und Rückleiter für den Strom in dem Brennstoffzellenstack koaxial ausgeführt sind und so das resultierende Magnetfeld minimieren.Especially it is preferred if the return conductor for the current in the fuel cell stack coaxial and thus minimize the resulting magnetic field.

Im Folgenden werden anhand der Zeichnung einige Aspekte des Grundkonzeptes und bevorzugte Ausführungsformen dargestellt. Es zeigen:in the Following are some aspects of the basic concept based on the drawing and preferred embodiments shown. Show it:

1 eine schematische Darstellung der Stromlinien, des Magnetfeldes und der Sensoranordnung in einem Brennstoffzellenstack, wobei verschiedene Randeffekte vernachlässigt werden; 1 a schematic representation of the streamlines, the magnetic field and the sensor arrangement in a fuel cell stack, wherein various edge effects are neglected;

2 schematisch eine Leiterschleife mit einer Brennstoffzelle auf einem Messtisch; 2 schematically a conductor loop with a fuel cell on a measuring table;

3 schematisch eine Darstellung von Zuleitern und Ableitern in einer x-y-Ebene; und 3 schematically a representation of Zuleitern and arresters in an xy plane; and

4 Aufbau eines Brennstoffzellenstacks in einer Ausführungsform. 4 Structure of a fuel cell stack in one embodiment.

In der 1 ist ein Brennstoffzellenstack 10 dargestellt. Dieser weist mehrere Brennstoffzellen 11 auf, die auch als Einzelzellen bezeichnet werden. Durch die Brennstoffzellen 11 in dem Brennstoffzellenstack 10 fließt Strom 20, der durch Stromlinien im Inneren des Brennstoffzellenstacks 10 angedeutet ist.In the 1 is a fuel cell stack 10 shown. This has several fuel cells 11 on, which are also referred to as single cells. Through the fuel cells 11 in the fuel cell stack 10 current flows 20 that flows through streamlines inside the fuel cell stack 10 is indicated.

Der im Inneren des Brennstoffzellenstacks 10 fließende Strom 20 führt automatisch zu einem magnetischen Feld 30 außerhalb des Brennstoffzellenstacks 10.The inside of the fuel cell stack 10 flowing electricity 20 automatically leads to a magnetic field 30 outside the fuel cell stack 10 ,

Zur Bestimmung der Stromdichteverteilung im Brennstoffzellenstack 10 wird das äußere Magnetfeld 30 des zu untersuchenden Brennstoffzellenstacks in einer Ebene an der Stelle x = x0 in der y- und in der z-Richtung gemessen (By und Bz). Daraus kann die Stromdichteverteilung J (x0, y, z) im Inneren des Brennstoffzellenstacks 10 ermittelt werden.To determine the current density distribution in the fuel cell stack 10 becomes the external magnetic field 30 of the fuel cell stack to be examined in a plane at the point x = x 0 in the y and in the z direction measured (B y and B z ). Hence, the current density distribution J (x 0, y, z) inside the fuel cell stack 10 be determined.

Grundlage für diese Berechnung sind wie üblich die Maxwellgleichung sowie die Materialgleichung, die Zusammenhänge zwischen der magnetischen Fluss dichte, der magnetischen Feldstärke und der Stromdichteverteilung im Inneren des Brennstoffzellenstacks 10 ergeben.The basis for this calculation are, as usual, the Maxwell equation and the material equation, the relationships between the magnetic flux density, the magnetic field strength and the current density distribution inside the fuel cell stack 10 result.

In der 2 ist schematisch eine Leiterschleife mit einem Brennstoffzellenstack 10 mit verschiedenen Brennstoffzellen 11 auf einem Messtisch 40 dargestellt. Angedeutet ist auch ein Koordinatensystem x, y, z und eine Zuleitung mit zwei verdrillten Leitungen 21, 22.In the 2 is schematically a conductor loop with a fuel cell stack 10 with different fuel cells 11 on a measuring table 40 shown. Also indicated is a coordinate system x, y, z and a supply line with two twisted lines 21 . 22 ,

In der 3 ist schematisch dargestellt, wie bei der Rekonstruktion oder Bestimmung von Stromdichteverteilungen aus den Daten von Magnetfeldsensoren 35 vorgegangen werden kann.In the 3 is shown schematically as in the reconstruction or determination of current density distributions from the data of magnetic field sensors 35 can be proceeded.

So ist es möglich, den Strom 20 in jedem Zweig des diskretisierten Volumens zu bestimmen, was allerdings nur sehr vereinfacht dargestellt ist. Zu erkennen ist ein Basisvektor, und zwar gesehen in Richtung auf die x-y-Ebene. Zum Basisvektor gehören auch Ströme, die in die beiden Deckflächen beziehungsweise Endplatten des Brennstoffzellenstacks 10 fließen. Dadurch wird das für die Bestimmung der unbekannten Ströme zu lösende Gleichungssystem allerdings sehr groß.So it is possible the electricity 20 in each branch of the discretized volume, but this is only very simplified. A base vector can be seen, as seen in the direction of the xy plane. The base vector also includes currents flowing into the two top surfaces or end plates of the fuel cell stack 10 flow. This will do that for the bestim However, the system of equations to be solved for the unknown currents is very large.

Es ist jedoch möglich, durch die Definition von Basiselementen die Dimension des Gleichungssystems deutlich zu verringern. Zusätzlich können die Basiselemente auch weitere Randinformationen beinhalten, die zu einer verbesserten Rekonstruktion führen können. Die Stromrekonstruktion erfolgt dann nicht dadurch, dass die unbekannten Ströme im diskretisierten Gitter bestimmt werden, sondern durch die Bestimmung der Koeffizienten ck der Basisvektoren Jk.

Figure 00110001
mit zum Beispiel n = 16However, it is possible to significantly reduce the dimension of the system of equations by defining basic elements. In addition, the base elements may also contain other edge information that may lead to improved reconstruction. The current reconstruction then does not take place by determining the unknown currents in the discretized grid, but by determining the coefficients c k of the basis vectors J k .
Figure 00110001
with for example n = 16

Die Basisvektoren müssen geeignet gewählt werden. Eine Möglichkeit ist es jedem Element in der x-y Ebene (3) einen Einheitsstrom, zum Beispiel 1 A, zuzuordnen. Unter der Annahme, dass die vordere und hintere Deckfläche unendlich gut leiten kann dann für jedes Element eine Stromverteilung im dreidimensionalen Netzwerk berechnet werden. Diese Stromverteilungen entsprechen den jeweiligen Basiselementen.The basis vectors must be chosen appropriately. One way is it to each element in the xy plane ( 3 ) assign a unit current, for example 1A. Assuming that the anterior and posterior surface of the surface can conduct infinitely well then for each element a current distribution in the three-dimensional network can be calculated. These current distributions correspond to the respective base elements.

In der 4 wird schematisch ein Aufbau vorgestellt, mit dem auch eine Messung der Absolutstromdichte in dem Brennstoffzellenstack 10 aufgrund der Daten der Magnetfeldsensoren 35 möglich wird. Zu beachten ist, dass die Darstellung rein schematisch erfolgt.In the 4 schematically a structure is presented, with which also a measurement of the absolute current density in the fuel cell stack 10 based on the data of the magnetic field sensors 35 becomes possible. It should be noted that the illustration is purely schematic.

Der vorgeschlagene Versuchsaufbau nutzt die Tatsache, dass die eng parallel geführten Hinleiter 21 und Rückleiter 22 kein signifikantes Magnetfeld, das sich dem Brennstoffzellenmagnetfeld 30 überlagert, erzeugen. Einzige Ausnahme ist dabei der Bereich unterhalb der Brennstoffzelle, in dem das Magnetfeld des Rückleiters 22 sich ungestört mit dem Magnetfeld 30 der Brennstoffzelle überlagert. Der dieses Magnetfeld erzeugende Strom wird dabei mit in das Rekonstruktionsgebiet (linker Teil von 4) als ein zusätzlicher Freiheitsgrad einbezogen, das heißt, in der Rekonstruktion wird dem Rückleiter 22, entsprechend allen anderen Flächenelementen, ein Strom basierend auf den von den Magnetfeldsensoren 35 gemessenen Magnetfelddaten zugeordnet.The proposed experimental setup makes use of the fact that the closely parallel leads 21 and return conductor 22 no significant magnetic field affecting the fuel cell magnetic field 30 superimposed, generate. The only exception is the area below the fuel cell, in which the magnetic field of the return conductor 22 undisturbed with the magnetic field 30 superimposed on the fuel cell. The current generating this magnetic field is thereby incorporated into the reconstruction region (left part of FIG 4 ) is included as an additional degree of freedom, that is, in the reconstruction becomes the return conductor 22 , corresponding to all other surface elements, a current based on that of the magnetic field sensors 35 assigned magnetic field data.

Die Methode ist nicht darauf beschränkt, den entsprechenden Teil des Rückleiters 22 nur mit einem einzelnen Freiheitsgrad in das Modell einzubeziehen. Es kann zur genaueren Strommodellierung auch mehr als ein neuer Freiheitsgrad eingeführt werden. Die Lage des Rückleiters 22 ist nicht auf den angegebenen Ort beschränkt. Der Rückleiter 22 kann auch neben oder oberhalb der Brennstoffzelle 11 beziehungsweise des Brennstoffzellenstacks 10 geführt werden. Hinleiter 21 und Rückleiter 22 müssen nicht zwangsweise parallel geführt werden. Falls sie nicht parallel geführt werden, sollten die Bereiche von Hin- und Rückleiter, die einen bedeutenden Einfluss auf das Brennstoffzellenmagnetfeld 30 haben, mit in das Rekonstruktionsgebiet einbezogen werden. Allgemein bietet es sich aus Stabilitätsgründen an, das Rekonstruktionsgebiet so klein wie möglich zu halten.The method is not limited to the corresponding part of the return conductor 22 to include in the model only with a single degree of freedom. It can be introduced for more accurate current modeling also more than a new degree of freedom. The location of the return conductor 22 is not limited to the specified location. The return conductor 22 can also be next to or above the fuel cell 11 or the fuel cell stack 10 be guided. go conductor 21 and return conductor 22 do not necessarily have to be run in parallel. If they are not performed in parallel, the areas of the return conductor should have a significant impact on the fuel cell magnetic field 30 have to be included in the reconstruction area. In general, for stability reasons, it is advisable to keep the reconstruction area as small as possible.

1010
BrennstoffzellenstackFuel cell stack
1111
Brennstoffzellenfuel cells
2020
elektrischer Stromelectrical electricity
2121
Hinleitergo conductor
2222
Rückleiterreturn conductor
3030
Magnetfeldmagnetic field
3535
Magnetfeldsensorenmagnetic field sensors
4040
Messtischmeasuring table

Claims (16)

Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11), bei dem Magnetfeldsensoren (35) eingesetzt werden, die Werte eines vom Stromfluss (20) im Brennstoffzellenstack (10) erzeugten Magnetfeldes (30) messen, dadurch gekennzeichnet, dass Hinleiter (21) und Rückleiter (22) für den Strom (20) in dem Brennstoffzellenstack (10) vorgesehen sind, dass die Hinleiter (21) und Rückleiter (22) für den Strom in dem Brennstoffzellenstack (10) weitgehend parallel verlegt werden, und dass diejenigen Abschnitte von Hinleiter (21) und/oder Rückleiter (22), bei denen eine parallele Verlegung nicht sinnvoll oder möglich ist, ganz oder teilweise mit in ein Rekonstruktionsvolumen für die Stromdichteverteilung einbezogen werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ), in which magnetic field sensors ( 35 ), the values of the current flow ( 20 ) in the fuel cell stack ( 10 ) generated magnetic field ( 30 ), characterized in that 21 ) and return conductors ( 22 ) for the stream ( 20 ) in the fuel cell stack ( 10 ), that the leaders ( 21 ) and return conductors ( 22 ) for the flow in the fuel cell stack ( 10 ) are largely parallel, and that those sections of Hinleiter ( 21 ) and / or return conductors ( 22 ), in which a parallel installation is not meaningful or possible, are wholly or partly included in a reconstruction volume for the current density distribution. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Hinleiter (21) und Rückleiter (22) so verlegt werden, dass nur der Bereich zwischen den Anschlüssen des Brennstoffzellenstacks (10) nicht parallel zu dem entsprechenden Gegenpol verlegt ist.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to claim 1, characterized in that Hinleiter ( 21 ) and return conductors ( 22 ) so that only the area between the terminals of the fuel cell stack ( 10 ) is not laid parallel to the corresponding opposite pole. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei weitgehend paralleler Verlegung das Leiterstück zwischen den beiden Anschlüssen des Brennstoffzellenstacks (10) durch einen oder mehrere zusätzliche Freiheitsgrade mit in das Gleichungssystem einbezogen wird.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at substantially parallel laying the conductor piece between the two terminals of the fuel cell stack ( 10 ) is included in the equation system by one or more additional degrees of freedom. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Verzerrung beziehungsweise Dehnung der aus den Daten der Magnetfeldsensoren (35) ermittelten Stromdichteverteilung bestimmt wird und diese Information im Anschluss zur Modifizierung der eigentlichen Rekonstruktion der Messwerte mittels Skalierung benutzt wird.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that initially a distortion or elongation of the data from the magnetic field sensors ( 35 ) and this information is subsequently used to modify the actual reconstruction of the measured values by means of scaling. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtstrom des Brennstoffzellenstacks (10) ermittelt und zur Skalierung eingesetzt wird.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to claim 4, characterized in that the total flow of the fuel cell stack ( 10 ) and used for scaling. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vektorielle Basis aus Basisvektoren für die unbekannte Stromdichte eingeführt wird und zur Berechnung der unbekannten Stromdichte die Koeffizienten der Basisvektoren berechnet werden, so dass eine Reduktion der Dimension des Gleichungssystems I = A–1 × H erfolgt.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a vectorial basis of basis vectors for the unknown current density is introduced and to calculate the unknown current density the coefficients of the basis vectors are calculated so that a reduction of the dimension of the system of equations I = A -1 × H he follows. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Magnetfeldsensoren (35) Magnetfelder (30) einer bekannten Stromdichteverteilung gemessen werden, dass die gemessenen Werte mit den theoretisch berechneten Werten der gleichen Stromdichteverteilung verglichen werden, und dass aus dem Vergleich Korrekturdaten für Messfehler oder Messfehlanordnungen der Magnetfeldsensoren (35) bestimmt werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that with the magnetic field sensors ( 35 ) Magnetic fields ( 30 ) of a known current density distribution are measured, that the measured values are compared with the theoretically calculated values of the same current density distribution, and that from the comparison correction data for measurement errors or measurement error arrangements of the magnetic field sensors ( 35 ). Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich die translatorische Verschiebung in allen drei Koordinatenrichtungen oder in ausgewählten Koordinatenrichtungen zu einem Referenzpunkt beziehungsweise Referenzobjekt bestimmt werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to claim 7, characterized in that the translational shift in all three coordinate directions or in selected coordinate directions to a reference point or reference object are determined from the comparison. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich die Verdrehung und Verkippung der Magnetfeldsensoren (35) zu einem Referenzobjekt bestimmt werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to claim 7 or 8, characterized in that from the comparison, the rotation and tilt of the magnetic field sensors ( 35 ) to a reference object. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich Offset und Verstärkung der Magnetfeldsensoren (35) beziehungsweise der nachgeschalteten Auswerteeinheit (Messverstärker, AD-Wandler) bestimmt werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to claim 7, 8 or 9, characterized in that from the comparison offset and gain of the magnetic field sensors ( 35 ) or the downstream evaluation unit (measuring amplifier, AD converter) are determined. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der von den Magnetfeldsensoren (35) gemessenen Magnetfelddaten mit den theoretisch erwarteten Daten komponentenweise für jede Magnetfeldkomponente getrennt erfolgt.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the comparison of the magnetic field sensors ( 35 ) measured magnetic field data with the theoretically expected data component by component for each magnetic field component is separated. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der von den Magnetfeldsensoren (35) gemessenen Magnetfelddaten mit den theoretisch erwarteten Daten für alle Magnetfeldkomponenten (Hx, Hy, Hz) gemeinsam erfolgt.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of claims 7 to 11, characterized in that the comparison of the magnetic field sensors ( 35 ) measured magnetic field data with the theoretically expected data for all magnetic field components (H x , H y , H z ) is done together. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnenen Korrekturfaktoren abgespeichert und auf später gewonnene Messwerte angewendet werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of claims 7 to 12, characterized in that the obtained correction factors are stored and applied to later obtained measured values. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichungssystem I = A–1 × H mit Gleichungen für die Knotenregel in jedem Knoten des Rekonstruktionsvolumens ergänzt wird und dass das ergänzte Gleichungssystem anstelle des ursprünglichen Gleichungssystems zur Bestimmung der unbekannten Stromdichteverteilung gelöst wird.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the equation system I = A -1 × H is supplemented with equations for the node rule in each node of the reconstruction volume and that the supplemented system of equations is solved instead of the original system of equations for the determination of the unknown current density distribution. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hinleiter (21) und Rückleiter (22) für den Strom in dem Brennstoffzellenstack (10) koaxial ausgeführt sind und so das resultierende Magnetfeld minimieren.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from one or more fuel cells ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that Hinleiter ( 21 ) and return conductors ( 22 ) for the flow in the fuel cell stack ( 10 ) are coaxial and thus minimize the resulting magnetic field. Verfahren zur Bestimmung der Stromdichteverteilung in einem Brennstoffzellenstack (10) aus einer oder mehreren Brennstoffzellen (11) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Zuleiter in Koaxialbauweise ausgeführt werden.Method for determining the current density distribution in a fuel cell stack ( 10 ) from egg ner or more fuel cells ( 11 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the feeds are carried out in coaxial design.
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