DE102006047916B4 - Kompakte Konstruktion zum Wechseln einer Anodenströmung für kleine Brennstoffzellenfahrzeuge - Google Patents

Kompakte Konstruktion zum Wechseln einer Anodenströmung für kleine Brennstoffzellenfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Anodeneinlasseinheit (14) für ein Brennstoffzellensystem (10), wobei die Anodeneinlasseinheit (14) umfasst:eine Wasserstoffgasquelle (16);eine Wasserstoffeingangsleitung (22), die auf Wasserstoffgas von der Quelle (16) anspricht;eine erste Anodeneingangsleitung (30), die mit der Wasserstoffeingangsleitung (22) gekoppelt ist;eine zweite Anodeneingangsleitung (32), die mit der Wasserstoffeingangsleitung (22) gekoppelt ist;ein erstes Ventil (34), das als einziges Ventil in der ersten Anodeneingangsleitung (30) vorgesehen ist;ein zweites Ventil (36), das als einziges Ventil in der zweiten Anodeneingangsleitung (32) vorgesehen ist;eine Kathodeneingangsleitung (40), die mit der Wasserstoffeingangsleitung (22) gekoppelt ist;ein drittes Ventil (38), das in der Kathodeneingangsleitung (40) vorgesehen ist;eine erste Spülleitung (48), die mit der Kathodeneingangsleitung (40) und der ersten Anodeneingangsleitung (30) gekoppelt ist;eine zweite Spülleitung (52), die mit der Kathodeneingangsleitung (40) und der zweiten Anodeneingangsleitung (32) gekoppelt ist;ein als Proportionalventil ausgebildetes viertes Ventil (46), das in der ersten Spülleitung (48) positioniert ist;ein als Proportionalventil ausgebildetes fünftes Ventil (50), das in der zweiten Spülleitung (52) positioniert ist; undeine Steuereinheit (18) zur Steuerung des ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ventils, wobei die Steuereinheit (18) das erste und zweite Ventil (34, 36) selektiv öffnet und schließt, um das Wasserstoffgas an die erste und zweite Anodeneingangsleitung (30, 32) vorzusehen, das dritte Ventil (38) selektiv öffnet und schließt, um das Wasserstoffgas an einen Kathodeneingang (42) vorzusehen, und das vierte und fünfte Ventil (46, 50) selektiv öffnet und schließt, um Luft an die erste und zweite Anodeneingangsleitung (30, 32) vorzusehen.

Description

  • Diese Erfindung betrifft allgemein eine Anodeneinlasseinheit für ein Brennstoffzellensystem und insbesondere eine Anodeneinlasseinheit für Brennstoffzellensysteme, die einen kleinen Brennstoffzellenstapel für ein kleines Fahrzeug aufweisen, wobei die Anodeneinlasseinheit drei Injektoren und zwei Spülventile verwendet.
  • Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er rein ist und dazu verwendet werden kann, effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen umfasst. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf, und die Kathode nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespalten, um freie Protonen und Elektronen zu erzeugen. Die Protonen gelangen durch den Elektrolyt an die Kathode. Die Protonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt gelangen und werden somit durch eine Last geführt, in der sie Arbeit verrichten, bevor sie an die Kathode geliefert werden. Die Arbeit dient dazu, das Fahrzeug zu betreiben.
  • Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Für den oben erwähnten Kraftfahrzeug-Brennstoffzellenstapel kann der Stapel zweihundert oder mehr Zellen umfassen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodenreaktandengas auf, typischerweise eine Strömung aus Luft, die durch den Stapel über einen Kompressor gedrängt wird. Es wird nicht der gesamte Sauerstoff von dem Stapel verbraucht, und ein Teil der Luft wird als ein Kathodenabgas ausgegeben, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt umfassen kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffreaktandengas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt.
  • Typischerweise werden Strömungssteuerdruckregler in Brennstoffzellensystemen an verschiedenen Orten verwendet, um einen gewünschten Gasdurchfluss vorzusehen. Beispielsweise werden Strömungssteuerdruckregler typischerweise an dem Anodeneinlass des Brennstoffzellenstapels verwendet, um eine gewünschte Druckverringerung und einen gewünschten Wasserstoffgasdurchfluss für Wasserstoffgas von einem Wasserstoffdruckspeichertank oder einer anderen Wasserstoffspeichervorrichtung vorzusehen.
  • Gewöhnlich sehen solenoidgesteuerte Ventile oder Injektoren eine Druckregulierung wie auch Strömungssteuerung in einem Brennstoffzellensystem vor. Ein Injektor ist ein 2/2-Wege-Ventil, das zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position mit einer bestimmten Frequenz bzw. Häufigkeit und einem bestimmten Schaltverhältnis schaltet. Die Frequenz bestimmt die Zeitdauer jedes Schaltzyklus des Injektors, und das Schaltverhältnis bestimmt, wie lange der Injektor pro Zyklus offen und geschlossen ist, wobei das Verhältnis der Zeitdauer zwischen der offenen und geschlossenen Position des Injektors sein Schaltverhältnis ist. Ein Injektor kann mit einer konstanten Frequenz betrieben werden. Jedoch kann es für niedrige Schaltverhältnisse erstrebenswert sein, die Frequenz zu vermindern, da niedrige Schaltverhältnisse bei niedrigen Frequenzen genauer eingestellt werden können, um das Reduzierungsverhältnis (engl.: „turn-down ratio“) des Injektors zu erhöhen, wobei das Reduzierungsverhältnis das Verhältnis des Drucks an dem Einlass des Ventils zu dem Druck an dem Auslass des Ventils ist.
  • Typischerweise sind Proportionalventile für den Anodeneinlass zu einem Brennstoffzellensystem nicht gut geeignet, da sie eine Hysterese besitzen, die den Betrieb des Brennstoffzellensystems dadurch beeinträchtigt, dass eine Regulierung des Druck wie auch des Durchflusses schwieriger wird. Auch besitzen Proportionalventile ein niedriges Reduzierungsverhältnis (1:10). Injektoren sind gewöhnlich geeigneter, da sie typischerweise ein großes Reduzierungsverhältnis (1:20) und keine Hysterese besitzen. In einem Injektor ist der Durchfluss proportional zu dem Schaltverhältnis des Injektors. Die Öffnungsfrequenz des Injektors kann so gewählt sein, dass das gewünschte Reduzierungsverhältnis vorgesehen wird, wobei geringe Frequenzen typischerweise für kleine Durchsätze und hohe Reduzierungsverhältnisse erforderlich sind.
  • Typischerweise sind die verschiedenen Strömungssteuerventile und Injektoren für die Anodenseite eines Brennstoffzellenstapels Teil einer Anodeneinlasseinheit (AIU), die die Wasserstoffgasströmung zu der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels steuert. Es wird typischerweise angestrebt, die Anodeneinlasseinheit so klein, leicht und kostengünstig wie möglich zu machen, insbesondere für kleine Fahrzeuge, die kurze Stapel verwenden können. Daher kann es erstrebenswert sein, die Anzahl von Ventilen, Rohren, Schläuchen, Halterungen, Anschlussstücken, etc. in der Anodeneinlasseinheit zu reduzieren.
  • Erfindungsgemäß ist eine Anodeneinlasseinheit für einen aufgeteilten Brennstoffzellenstapel oder zwei Brennstoffzellenstapel, die zwei Anodeneinlässe besitzen, offenbart. Die Anodeneinlasseinheit besitzt besondere Anwendung auf ein kleines Fahrzeug, das wenig Leistung erfordert. Bei einer Ausführungsform umfasst die Anodeneinlasseinheit nur drei Injektoren oder Strömungsregelventile. Zwei der Injektoren oder Strömungsregelventile sehen eine Strömungssteuerung für das Wasserstoffgas an den beiden Anodeneinlässen mit dem gewünschten Reduzierungsverhältnis vor. Für eine Konstruktion mit aufgeteiltem Stapel können die beiden Injektoren einen Strömungswechsel vorsehen, bei dem die Injektion von Wasserstoffgas in die Unterstapel abgewechselt wird. Der andere Injektor oder das andere Strömungsregelventil spritzt eine kleine Menge an Wasserstoff in die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels beim Systemstart ein, um die Betriebstemperatur des Systems schnell zu erhöhen. Zwei weitere als Proportionalventile ausgebildete Ventile sind in der Einheit vorgesehen, um eine Strömung von Luft an die Anodenseite des Stapels zu lenken, wenn kein Wasserstoff strömt, um beispielsweise beim Abschalten des Systems die Anode zu spülen.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
    • 1 ein Blockschaubild eines Brennstoffzellensystems mit einer Anodeneinlasseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
    • 2 ein schematisches Schaubild der in 1 gezeigten Anodeneinlasseinheit ist.
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf eine Anodeneinlasseinheit für ein Brennstoffzellensystem gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Beispielsweise besitzt die Anodeneinlasseinheit der Erfindung besondere Anwendung auf ein kleines Fahrzeug, das einen kleinen aufgeteilten Brennstoffzellenstapel oder zwei kleine Brennstoffzellenstapel besitzt.-Jedoch kann, wie für Fachleute angemerkt sei, die Anodeneinlasseinheit der Erfindung auch Anwendung auf andere Brennstoffzellensysteme haben.
  • 1 ist ein Blockschaubild eines Brennstoffzellensystems 10 mit einem Brennstoffzellenstapel 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Anodeneinlasseinheit (AIU) 14, die nachfolgend detailliert beschrieben ist, steuert den Druck und den Durchfluss des Wasserstoffgases von einem Druckwasserstoffspeichertank 16 oder einer anderen geeigneten Speichervorrichtung an den Anodeneingang des Brennstoffzellenstapels 12. Eine Systemsteuereinheit 18 steuert die Anodeneinlasseinheit 14 und andere Systemkomponenten, wie es mit der Beschreibung hier konsistent ist. Bei dieser Ausführungsform steuert die Systemsteuereinheit 18 mehr als die Anodeneinlasseinheit 14. Jedoch kann eine separate Steuereinheit (nicht gezeigt) in der Anodeneinlasseinheit 14 erforderlich sein, um die verschiedenen Ventile und anderen Komponenten in der Anodeneinlasseinheit 14 zu steuern, wie nachfolgend beschrieben ist.
  • 2 ist ein schematisches Schaubild der Anodeneinlasseinheit 14. Wasserstoffgas von dem Wasserstoffspeichertank 16 wird an die Anodeneinlasseinheit 14 auf Leitung 22 vorgesehen. Ein optionaler Druckwandler 24 misst den Druck des Wasserstoffgases in der Leitung 22, und ein optionaler Temperatursensor 26 misst die Temperatur des Wasserstoffgases in der Leitung 22. Bei bestimmten Brennstoffzellensystemkonstruktionen können der Druckwandler 24 und der Temperatursensor 26 für einen vernünftigen Systembetrieb erforderlich sein. Jedoch müssen bei anderen Konstruktionen der Druckwandler 24 und der Temperatursensor 26 nicht erforderlich sein und können daher von der Anodeneinlasseinheit 14 weggelassen werden, was weiter Raum, Gewicht und Kosten spart.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Brennstoffzellenstapel 12 ein aufgeteilter Stapel, wie für Fachleute gut bekannt ist, der zwei Anodeneingänge umfasst. Insbesondere speist die Anodeneinlassleitung 22 eine erste Anodeneingangsleitung 30 und eine zweite Anodeneingangsleitung 32, wobei die Leitung 30 das Wasserstoffgas an einen Anodeneingang für einen Unterstapel des aufgeteilten Stapels 12 liefert und die Leitung 32 das Wasserstoffgas an einen Anodeneingang für einen anderen Unterstapel des aufgeteilten Stapels 12 liefert. Wie es in der Technik bekannt ist, werden aufgeteilte Stapel manchmal verwendet, da es schwierig ist, eine gleiche Strömung von Wasserstoffgas parallel durch die verschiedenen Brennstoffzellen, die in dem Stapel erforderlich sein können, effektiv vorzusehen. Ferner ist es in der Technik auch bekannt, einen Anodengasströmungswechsel vorzusehen, bei dem die Richtung der Anodengasströmung durch den Stapel 12 periodisch umgekehrt wird, beispielsweise alle fünf Sekunden, so dass der Austrocknungseffekt der Membran, der durch die trockene Wasserstoffgasströmung an dem Anodeneinlass bewirkt wird, nicht kontinuierlich an einem Ende des Stapels 12 auftritt. Ferner wird durch Bereitstellen des Strömungswechsels das von dem Stapel erzeugte Wasser besser dazu verwendet, eine Befeuchtung der Membran vorzusehen.
  • In der Anodeneingangsleitung 30 ist ein Injektor 34 vorgesehen, und in der Anodeneingangsleitung 32 ist ein Injektor 36 vorgesehen, um den Durchfluss des Wasserstoffgases zu den beiden Anodeneinlässen zu steuern. Die Injektoren 34 und 36 können beliebige geeignete Injektoren für die hier beschriebenen Zwecke sein, die das gewünschte Reduzierungsverhältnis bei dem richtigen Druck vorsehen. Die Systemsteuereinheit 18 oder die AIU-Steuereinheit steuert den Betrieb der Injektoren 34 und 36, so dass sie in der richtigen Abfolge betrieben werden, um das Wasserstoffgas in die beiden Anodeneinlässe des Brennstoffzellenstapels 12 auf die gewünschte Art und Weise einzuspritzen. Bei dieser Ausführungsform ist das Brennstoffzellensystem 10 kleiner als andere Brennstoffzellensysteme, da die Energiemenge, die erforderlich ist, geringer ist, und somit nur ein einzelner Injektor erforderlich ist, um den gewünschten Durchfluss von Wasserstoff und das gewünschte Reduzierungsverhältnis für die Anode des Stapels 12 vorzusehen. Insbesondere ist weniger Wasserstoff für ein Brennstoffzellensystem in einem kleinen Fahrzeug erforderlich, um die gewünschte Leistung vorzusehen. Größere Brennstoffzellensysteme sind für größere Fahrzeuge erforderlich, die mehr Injektoren erfordern können, um das Reduzierungsverhältnis, das notwendig ist, vorzusehen.
  • Bei bestimmten Brennstoffzellensystemausgestaltungen wird eine kleine Menge an Wasserstoffgas in die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 bei Kaltstarts eingeführt, wobei das Wasserstoffgas mit der Luft an der Kathodenseite reagiert, um Wärme zu erzeugen, so dass die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels 12 schneller auf eine gewünschte Betriebstemperatur erhöht werden kann. Um dieses Einspritzen von Wasserstoffgas in die Kathodenseite vorzusehen, umfasst die Anodeneinlasseinheit 14 einen geeigneten Injektor 38, der die Strömung von Wasserstoffgas auf einer Leitung 40, die von der Wasserstoffeingangsleitung 22 abgeteilt ist, steuert. Der Injektor 38 wird von der Systemsteuereinheit 18 so gesteuert, dass beim Start Wasserstoffgas auf der Leitung 40 vorgesehen werden kann. Die Leitung 40 ist mit dem Kathodeneingang des Brennstoffzellenstapels 12 auf Leitung 42 gekoppelt.
  • Ferner kann es beim Abschalten des Systems bei einigen Konstruktionen von Brennstoffzellensystemen erstrebenswert sein, die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 zu spülen und damit das verbleibende Wasserstoffgas und Wasser in den Strömungskanälen der Anodenseite des Stapels 12 zu entfernen. Das Entfernen von Wasserstoffgas von der Anodenseite beim Abschalten des Systems besitzt bestimmte Vorteile, und das Entfernen des Wassers in den Strömungskanälen verhindert ein Gefrieren desselben in dem Stapel 12 in Niedertemperaturumgebungen. Es kann ein erstes Ventil 46, wie ein 2/2-Wege-Ventil, in einer Leitung 48 vorgesehen sein, die mit den Leitungen 30 und 40 gekoppelt ist, so dass Luft selektiv in die Leitung 30 geführt werden kann, um den ersten Anodeneinlass zu dem Stapel 12 zu spülen, wenn die Strömung von Wasserstoff an die Anodenseite des Stapels 12 abgeschaltet ist. Ein zweites Ventil 50 kann in einer Leitung 52 vorgesehen sein, die mit den Leitungen 32 und 40 gekoppelt ist, so dass Luft selektiv in die Leitung 32 geführt werden kann, um den zweiten Anodeneinlass zu dem Stapel 12 zu spülen, wenn die Strömung von Wasserstoff an die Anodenseite des Stapels 12 abgeschaltet ist. Die Spülventile 46 und 50 sind Proportionalventile, die ein geringeres Reduzierungsverhältnis besitzen und bei niedrigeren Strömungsdrücken als Injektoren arbeiten. Beim Abschalten des Systems schließt die Systemsteuereinheit 18 die Ventile 34, 36 und 38 und kann die Ventile 46 und 50 öffnen, um zu ermöglichen, dass Luft von dem Kompressor (nicht gezeigt) in die Anodeneinlässe durch die Leitungen 30 und 32 eintreten kann, so dass die Leitung 42 zu jeder Zeit nur zu einem Zweck verwendet wird.
  • Die Konstruktion der Anodeneinlasseinheit 14 sieht eine Integration von Komponenten für ein kleines Brennstoffzellenfahrzeug vor, die Einbauraum, Gewicht, Kosten und Montageanforderungen verringert.
  • Zusammengefasst ist eine Anodeneinlasseinheit für einen aufgeteilten Brennstoffzellenstapel oder zwei Brennstoffzellenstapel, die zwei Anodeneinlässe besitzen, offenbart. Die Anodeneinlasseinheit besitzt besondere Anwendung auf ein kleines Fahrzeug, das wenig Energie erfordert. Bei einer Ausführungsform umfasst die Anodeneinlasseinheit nur drei Injektoren. Zwei der Injektoren sehen eine Strömungssteuerung für das Wasserstoffgas zu den beiden Anodeneinlässen vor, um das gewünschte Reduzierungsverhältnis vorzusehen. Bei einer aufgeteilten Stapelkonstruktion können die beiden Injektoren einen Strömungswechsel vorsehen, bei dem das Einspritzen von Wasserstoffgas in die Unterstapel abgewechselt wird. Der andere Injektor spritzt eine kleine Menge an Wasserstoff in die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels beim Systemstart ein, um die Betriebstemperatur des Systems schnell zu erhöhen. Zusätzlich sind zwei Proportionalventile in der Einheit vorgesehen, die eine Luftströmung aufnehmen, um die Anodenseite des Stapels beim Abschalten des Systems zu spülen.

Claims (12)

  1. Anodeneinlasseinheit (14) für ein Brennstoffzellensystem (10), wobei die Anodeneinlasseinheit (14) umfasst: eine Wasserstoffgasquelle (16); eine Wasserstoffeingangsleitung (22), die auf Wasserstoffgas von der Quelle (16) anspricht; eine erste Anodeneingangsleitung (30), die mit der Wasserstoffeingangsleitung (22) gekoppelt ist; eine zweite Anodeneingangsleitung (32), die mit der Wasserstoffeingangsleitung (22) gekoppelt ist; ein erstes Ventil (34), das als einziges Ventil in der ersten Anodeneingangsleitung (30) vorgesehen ist; ein zweites Ventil (36), das als einziges Ventil in der zweiten Anodeneingangsleitung (32) vorgesehen ist; eine Kathodeneingangsleitung (40), die mit der Wasserstoffeingangsleitung (22) gekoppelt ist; ein drittes Ventil (38), das in der Kathodeneingangsleitung (40) vorgesehen ist; eine erste Spülleitung (48), die mit der Kathodeneingangsleitung (40) und der ersten Anodeneingangsleitung (30) gekoppelt ist; eine zweite Spülleitung (52), die mit der Kathodeneingangsleitung (40) und der zweiten Anodeneingangsleitung (32) gekoppelt ist; ein als Proportionalventil ausgebildetes viertes Ventil (46), das in der ersten Spülleitung (48) positioniert ist; ein als Proportionalventil ausgebildetes fünftes Ventil (50), das in der zweiten Spülleitung (52) positioniert ist; und eine Steuereinheit (18) zur Steuerung des ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ventils, wobei die Steuereinheit (18) das erste und zweite Ventil (34, 36) selektiv öffnet und schließt, um das Wasserstoffgas an die erste und zweite Anodeneingangsleitung (30, 32) vorzusehen, das dritte Ventil (38) selektiv öffnet und schließt, um das Wasserstoffgas an einen Kathodeneingang (42) vorzusehen, und das vierte und fünfte Ventil (46, 50) selektiv öffnet und schließt, um Luft an die erste und zweite Anodeneingangsleitung (30, 32) vorzusehen.
  2. Anodeneinlasseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Anodeneingangsleitung (30, 32) Anodeneinlassleitungen für einen aufgeteilten Brennstoffzellenstapel (12) sind.
  3. Anodeneinlasseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Anodeneingangsleitung (30, 32) Anodeneinlassleitungen für separate Brennstoffzellenstapel (12) sind.
  4. Anodeneinlasseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, zweite und dritte Ventil (34, 36, 38) Injektoren sind, die von der Steuereinheit (18) sequentiell gesteuert werden, um einen Wasserstoffdurchfluss zu dem Stapel (12) zu erhöhen oder zu verringern.
  5. Anodeneinlasseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte und fünfte Ventil (46, 50) elektrisch gesteuerte Spülventile sind.
  6. Anodeneinlasseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckwandler (24) vorgesehen ist, der in der Wasserstoffeingangsleitung (22) positioniert ist, um den Druck des Wasserstoffgases in der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu messen.
  7. Anodeneinlasseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (26) vorgesehen ist, der in der Wasserstoffeingangsleitung (22) positioniert ist, um die Temperatur des Wasserstoffgases in der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu messen.
  8. Brennstoffzellensystem (10), wobei das System (10) umfasst: eine Wasserstoffgasquelle (16); einen aufgeteilten Brennstoffzellenstapel (12), der einen ersten Anodeneinlass, einen zweiten Anodeneinlass und einen Kathodeneinlass umfasst; eine Wasserstoffeingangsleitung (22), die Wasserstoffgas von der Quelle (16) aufnimmt; ein erstes Ventil (34), welches als einziges Ventil zur Steuerung der Strömung des Wasserstoffgases von der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu dem ersten Anodeneinlass dient; ein zweites Ventil (36), welches als einziges Ventil zur Steuerung der Strömung von Wasserstoffgas von der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu dem zweiten Anodeneinlass dient; ein drittes Ventil (38) zur Steuerung einer Wasserstoffgasströmung von der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu dem Kathodeneingang während des Systemstarts; ein als Proportionalventil ausgebildetes viertes Ventil (46) zur Steuerung einer Luftströmung an den ersten Anodeneinlass bei einer Abschaltung des Systems (10); und ein als Proportionalventil ausgebildetes fünftes Ventil (50) zum Steuern einer Luftströmung an den zweiten Anodeneinlass bei einer Abschaltung des Systems (10).
  9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste, zweite und dritte Ventil (34, 36, 38) Injektoren sind, die sequentiell gesteuert werden, um einen Wasserstoffdurchfluss zu dem Stapel (12) zu erhöhen oder zu verringern.
  10. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte und fünfte Ventil (46, 50) elektrisch gesteuerte Ventile sind, die auf eine Eingangsluftströmung zum Spülen einer Anodenseite des Stapels (12) ansprechen.
  11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckwandler (24) vorgesehen ist, der in der Wasserstoffeingangsleitung (22) positioniert ist, um den Druck des Wasserstoffgases in der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu messen.
  12. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (26) vorgesehen ist, der in der Wasserstoffeingangsleitung (22) positioniert ist, um die Temperatur des Wasserstoffgases in der Wasserstoffeingangsleitung (22) zu messen.
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