DE102007039934B4

DE102007039934B4 - Brennstoffzellenssystem mit Keramikheizer

Info

Publication number: DE102007039934B4
Application number: DE102007039934.2A
Authority: DE
Inventors: Franz Winter; Stefan Nettesheim
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: US7955740B2; DE102007039934A1; US20080050627A1

Abstract

Brennstoffzellensystem (10), mit:
- einer Wasserstoffquelle (14);
- einem Brennstoffzellenstapel (12);
- einer Wasserstoffversorgungsleitung (20), die mit der Wasserstoffquelle (14) und dem Brennstoffzellenstapel (12) gekoppelt ist; und
- einer PTC-Keramikheizeranordnung (40), die in Kontakt mit der Wasserstoffversorgungsleitung (20) positioniert ist, um so den Wasserstoff von der Wasserstoffquelle (14) zu heizen.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein Brennstoffzellensystem, das einen oder mehrere Keramikheizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) verwendet, und insbesondere ein Brennstoffzellensystem, das PTC-Keramikheizer in einer Wasserstoffversorgungsleitung für einen Druckwasserstoffspeichertank verwendet.
Beschreibung der verwandten Technik
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 aufweist. 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.
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) stellen populäre Brennstoffzellen für Fahrzeuge dar. Die PEMFC weist allgemein eine protonenleitende Festpolymerelektrolytmembran auf, wie eine Perfluorsulfonsäuremembran. Die Anode und die Kathode weisen typischerweise fein geteilte katalytische Partikel auf, gewöhnlich Platin (Pt), die auf Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem lonomer gemischt sind. Die katalytische Mischung wird auf entgegengesetzten Seiten der Membran abgeschieden. Die Kombination der katalytischen Anodenmischung, der katalytischen Kathodenmischung und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA).
Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodenreaktandengas, typischerweise eine Luftströmung auf, die durch den Stapel über einen Kompressor getrieben 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 enthalten kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffreaktandengas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt. Der Stapel weist auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Der Brennstoffzellenstapel weist eine Serie von Bipolarplatten auf, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten positioniert sind. Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel auf. An der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Anodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. An der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. Eine Endplatte weist Anodengasströmungskanäle auf, und die andere Endplatte weist Kathodengasströmungskanäle auf. Die Bipolarplatten und Endplatten bestehen aus einem leitenden Material, wie rostfreiem Stahl oder einem leitenden Komposit. Die Endplatten leiten die von den Brennstoffzellen erzeugte Elektrizität aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten weisen auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Die Membran in einer Brennstoffzelle muss eine gewisse relative Feuchte besitzen, so dass der lonenwiderstand über die Membran niedrig genug ist, um effektiv Protonen zu leiten. Diese Befeuchtung kann von dem Stapelwassernebenprodukt oder einer externen Befeuchtung stammen. Die Strömung des Reaktandengases durch die Strömungskanäle besitzt einen Trocknungseffekt auf die Membran, der an einem Einlass der Strömungskanäle am beachtlichsten ist. Auch kann die Ansammlung von Wassertröpfchen in den Strömungskanälen aus der relativen Feuchte der Membran und Wassernebenprodukt einen Durchfluss von Reaktandengas hindurch verhindern und bewirken, dass die Zelle ausfällt, wodurch die Stapelstabilität beeinträchtigt wird. Die Ansammlung von Wasser in den Reaktandengasströmungskanälen ist insbesondere bei niedrigen Stapelausgangslasten schwierig.
Die Endzellen in einem Brennstoffzellenstapel besitzen typischerweise eine geringere Leistungsfähigkeit, als die anderen Zellen in dem Stapel. Insbesondere sind die Endzellen Umgebungstemperatur ausgesetzt und weisen somit einen Temperaturgradienten auf, der zur Folge hat, dass diese als Folge von Konvektionswärmeverlusten bei einer geringeren Temperatur arbeiten. Da die Endzellen typischerweise kälter als der Rest der Zellen in dem Stapel sind, kondensiert Wasserdampf leichter in flüssiges Wasser, so dass die Endzellen eine höhere relative Feuchte besitzen, was zur Folge hat, dass sich leichter Wassertröpfchen in den Strömungskanälen der Endzellen bilden. Ferner ist bei geringer Stapellast die Menge der Reaktandengasströmung, die verfügbar ist, um das Wasser aus den Strömungskanälen zu drücken, signifikant reduziert. Auch ist bei geringen Stapellasten die Temperatur des Kühlfluides reduziert, was die Temperatur des Stapels reduziert und typischerweise die relative Feuchte der Reaktandengasströmung erhöht.
In der Technik ist es bekannt, die Endzellen mit Heizwiderständen zu heizen, um so Konvektionswärmeverluste zu kompensieren. Diese bekannten Systeme versuchten typischerweise, die Endzellentemperatur gleich der der anderen Zellen in dem Stapel zu halten, indem die Temperatur des Kühlfluides aus dem Stapel heraus überwacht wurde. Jedoch sind geringere Zellenspannungen für die Endzellen sogar mit dem Zusatz derartiger Heizer immer noch ein Problem.
Typischerweise wird Wasserstoff in einem Druckgastank unter hohem Druck an dem Fahrzeug gespeichert, um den für das Brennstoffzellensystem erforderlichen Wasserstoff bereitzustellen. Der Druck in dem Drucktank kann bis zu 700 bar betragen. Bei einer bekannten Konstruktion umfasst der Drucktank eine innere Kunststoffauskleidung, die eine gasdichte Abdichtung für den Wasserstoff vorsieht, und eine äußere Kohlefaser-Verbundlage, die die bauliche Integrität des Tanks vorsieht. Typischerweise ist zumindest ein Druckregler vorgesehen, der den Druck des Wasserstoffs in dem Tank auf einen für das Brennstoffzellensystem geeigneten Druck reduziert. Wenn der Wasserstoff von dem Druckgastank entfernt wird, nimmt der Druck des Wasserstoffs in dem Tank ab. Wenn der Druck eines Gases reduziert wird und sich das Volumen nicht ändert, nimmt auch die Temperatur des Gases ab. Wenn der Durchfluss von Wasserstoff, der aus dem Tank herausströmt, groß genug ist und/oder die Temperatur der Umgebung niedrig genug ist, kann die Temperatur in dem Tank unter 0°C abfallen.
Die niedrige Temperatur des aus dem Tank strömenden Wasserstoffs kann nachteilige Wirkungen auf die verschiedenen Komponenten in dem Brennstoffzellensystem haben, die Wasserstoff aufnehmen, wie Komponenten in dem Brennstoffzellenstapel.
Die DE 10 2004 061 784 A1 betrifft einen PEM-Brennstoffzellenstapel, bei welchem eine Mehrzahl von Einzelzellen ausgebildet ist. Die Brennstoffzellenstapel werden durch jeweils zwei elektrisch isolierende Endplatten an beiden Stapelenden abgeschlossen. Vorgesehen sind des Weiteren elektrische Heizelemente, welche zwischen den Endplatten und metallischen Stromabnehmerplatten angeordnet sind und aus PTC-Widerständen bestehen.
Die US 2005/0002797 A1 betrifft eine Ejektorpumpe und deren Verwendung in Brennstoffzellsystemen. Durch die Ejektorpumpe wird der statische Druck zugeführten Wasserstoffgases in einen dynamischen Druck gewandelt. Zur Vermeidung der Übertragung von Druckstößen statischen Drucks aus einem Wasserstoffvorratsgefäß auf die Brennstoffzellenanordnung und deren Elektroden wird eine Ejektorpumpe vorgeschlagen, welche zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften mit einer Heizeinrichtung ausgebildet ist, um durch Erwärmen eines Düsenkörpers der Ejektorpumpe unter Verwendung eines PTC-Halselements ein Verkanten einer Steuernadel bei Wechselwirkung mit Abdichtflächen bei tiefen Temperaturen zu vermeiden. Dabei wird durch das Vorsehen von Wärmeisolationsflächen ein Wärmeübertrag an die eigentliche Wasserstoffleitung verhindert.
Die Druckschrift DE 196 45 164 C1 beschreibt einen Luftdruckmessfühler mit einer Enteisungsheizung in Form eines ringförmigen PTC-Heizelements.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Brennstoffzellensysteme anzugeben, bei welchen nachteilige Wirkungen im Zusammenhang mit niedrigen Temperaturen des aus dem Tank strömenden Wasserstoffs besonders zuverlässig reduziert werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Brennstoffzellensystem erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennstoffzellensysteme sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem offenbart, das einen oder mehrere PTC-Keramikheizer verwendet, die nicht selbst geregelt sein müssen und somit keine verschiedenen Steuerkomponenten, wie Temperatursensoren, erfordern. Die PTC-Keramikheizer weisen ein Keramikmaterial auf, das für eine bestimmte Temperatur abhängig von der jeweiligen Anwendung bemessen ist. An den Keramikheizer wird ein elektrischer Strom angelegt, der Wärme erzeugt, solange die Temperatur des Keramikheizers unter der Bemessungstemperatur liegt. Wenn der Keramikheizer die Bemessungstemperatur erreicht, dann steigt der Widerstand des Keramikmaterials und der Strom durch das Keramikmaterial sinkt, so dass der Heizer keine signifikante Erwärmung bereitstellt. Daher muss er nicht geregelt werden.
Bei einer bestimmten Anwendung sind mehrere PTC-Keramikheizer in Endplatten eines Brennstoffzellenstapels in dem Brennstoffzellensystem positioniert, um Wärme für den Brennstoffzellenstapel bei Kaltstarts bereitzustellen und die Temperatur der Endzellen des Brennstoffzellenstapels beim Stapelbetrieb zu steuern, um so eine Wasseransammlung in den Kathoden- und Anodenströmungskanälen in den Endzellen zu reduzieren und eine Stapelleistungsfähigkeit zu erhöhen. Bei einer anderen Anwendung sind Keramikheizer in der Form von Ringen geformt und thermisch mit einer Wasserstoffversorgungsleitung von einem Druckwasserstofftank gekoppelt. Bei denjenigen Betriebsbedingungen, wenn die Wasserstoffversorgung sehr kalt sein kann, wobei möglicherweise ein Schaden an dem Brennstoffzellenstapel bewirkt wird, stellen die Keramikheizerringe Wärme bereit, um die Temperatur des Wasserstoffs auf die Bemessungstemperatur zu erhöhen.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems, das PTC-Keramikheizer verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht von einem der in 1 gezeigten PTC-Keramikheizer durch Linie 2-2, der zwischen Gehäuseendplatten des Brennstoffzellenstapels positioniert ist;
3 ist eine Längsschnittansicht von mehreren PTC-Keramikringheizern, die um eine Wasserstoffversorgungsleitung in dem in 1 gezeigten Brennstoffzellensystem positioniert sind; und
4 ist eine Schnittansicht durch einen der in 3 gezeigten PTC-Keramikringheizer.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Brennstoffzellensystem gerichtet ist, das einen oder mehrere PTC-Keramikheizer in den Endplatten eines Brennstoffzellenstapels und/oder um eine Wasserstoffreaktandengasversorgungsleitung herum verwendet, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
1 ist eine Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 10, das einen Brennstoffzellenstapel 12 und einen Druckwasserstoffspeichertank 14 verwendet. In dieser Ansicht ist der Brennstoffzellenstapel 12 von einem Ende gezeigt, wo der Brennstoffzellenstapel 12 eine innere Endplatte 16 und eine äußere Endplatte 18 aufweist, die weggebrochen gezeigt sind. Gemäß der Erfindung sind mehrere PTC-Keramikringheizer 22 zwischen den Platten 16 und 18 positioniert. Obwohl die Keramikringheizer 22 bei dieser Ausführungsform zwischen den Endplatten 16 und 18 positioniert sind, können bei anderen Ausführungsformen PTC-Keramikheizer an einem beliebigen geeigneten oder erwünschten Ort in dem Gehäuse des Brennstoffzellenstapels 12 positioniert sein. Eine Wasserstoffgasversorgungsleitung 20 ist mit dem Tank 14 und der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 gekoppelt. Die verschiedenen Druckregler, Sensoren, Ventile, etc., die typischerweise in dem Anodenversorgungssubsystem eines Brennstoffzellensystems verwendet sind, sind nicht gezeigt, da sie für das richtige Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind.
2 ist eine Schnittansicht von einem der PTC-Keramikringheizer 22 durch Linie 2-2 in 1. Der Heizer 22 weist einen PTC-Keramikkörper 28, eine erste Elektrode 30 auf einer Seite des Körpers 28 und eine zweite Elektrode 32 auf einer entgegengesetzten Seite des Körpers 28 auf. Ein elektrisches Kabel 34 ist mit den Elektroden 30 und 32 elektrisch gekoppelt, um einen Gleichstrom an den Keramikkörper 28 zu liefern, wie es dem Fachmann gut bekannt ist. Wie gezeigt ist, ist der Keramikringheizer 22 zwischen den Platten 16 und 18 positioniert. Eine Ausnehmung 36 oder eine andere geeignete Vertiefung kann durch eine beliebige geeignete Technik für die Heizer 22 vorgesehen werden. Bei einer Ausführungsform formt ein Präge- bzw. Stanz- oder Formprozess die Ausnehmungen 36. Die Elektroden 30 und 32 können beliebige Elektroden sein, die für die hier beschriebenen Zwecke geeignet sind, wie Silberkontaktelektroden.
Wie oben beschrieben ist, kann die Zusammensetzung des Keramikmaterials für einen PTC-Keramikheizer so bemessen sein, dass er konstant Wärme bereitstellt, wenn die Temperatur des Keramikkörpers 28 bei oder unterhalb der Bemessungstemperatur liegt. Beispielsweise kann es sein, dass die Temperatur der Endzellen in dem Brennstoffzellenstapel 12 bei der höchsten Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels gehalten werden soll, wie 80°C. Jedoch kann die Gasübergangstemperatur von verschiedenen Stapelelementen, wie den Brennstoffzellenmembranen, etwa 90°C betragen. Der Keramikkörper 28 kann so bemessen sein, dass, solange die Temperatur bei oder unter 80°C liegt, der Keramikheizer 22 Wärme bereitstellt. Wenn jedoch die Temperatur des Keramikkörpers 28 über 80°C geht, steigt der Widerstand des Keramikkörpers 28 schnell an, wobei der an dem Kabel 34 vorgesehene Strom reduziert wird, wodurch die Wärmemenge, die der Heizer 22 bereitstellt, reduziert wird. Daher müssen keine Temperatursensoren und anderen Steuer- und Regelkomponenten verwendet werden, da die Heizer 22 selbst geregelt sind.
Die PTC-Keramikheizer bieten eine Vielzahl von Vorteilen bei dieser Anwendung. Insbesondere sehen sie eine kleine Einbaugröße vor, sie heizen sich sehr schnell auf und das Keramikmaterial ist relativ kostengünstig. Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform für diese Anwendung können die Ringheizer 22 einen Außendurchmesser im Bereich von 10 bis 20 mm besitzen, und die Distanz zwischen den Heizern 22 in den Endplatten 16 und 18 kann etwa 20 mm betragen. Ferner kann die Dicke des Keramikkörpers 28 etwa 5 mm betragen. Jedoch hängen, wie für den Fachmann angemerkt sei, die Größe, die Dicke und die Form der Keramikheizer 22 von verschiedenen Faktoren ab, wie der Wärmeübertragungsfähigkeit der Endplatten 16 und 18.
Bezug nehmend auf 1 ist eine PTC-Heizeranordnung 40 um die Versorgungsleitung 20 herum vorgesehen, um das Wasserstoffgas von dem Drucktank 14 zu erhitzen, bevor es den Brennstoffzellenstapel 12 erreicht. Wie oben beschrieben ist, nimmt die Temperatur des Wasserstoffgases, das von dem Drucktank 14 freigesetzt wird, aufgrund des Druckabfalls von dem Tank 14 zu der Versorgungsleitung 20 ab. Wenn die Last auf den Stapel 12 hoch ist und/oder die Umgebungstemperatur niedrig ist, kann die Temperatur der Wasserstoffgasströmung ausreichend niedrig sein, um einige Komponenten in dem Stapel 12 zu schädigen. Daher ist es in der Technik bekannt, einen Heizer in der Wasserstoffversorgungsleitung 20 typischerweise in der Nähe des Drucktankes 14 zu verwenden. Jedoch waren die bekannten Heizer, die für diesen Zweck verwendet wurden, typischerweise elektrische Heizer, die einen oder mehrere Temperatursensoren und ein Steuersystem erforderten, um den Stromfluss zu dem Heizer zu steuern und damit die gewünschte Temperatur vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht die PTC-Heizeranordnung 40 die gewünschte Erwärmung der Wasserstoffreaktandengasströmung durch die Versorgungsleitung 20 vor, ohne dass eine Regulierung der Heizeranordnung 40 erforderlich ist. 3 ist eine Schnittansicht durch die Linie 3-3, und 4 ist eine Schnittansicht durch die Linie 4-4 der PTC-Heizeranordnung 40. Die Heizeranordnung 40 weist mehrere PTC-Keramikheizerringe 42 auf, die durch elektrisch isolierende Ringabstandhalter 44 getrennt sind. Die Heizerringe 42 weisen einen inneren elektrischen Kontakt 46 und einen äußeren elektrischen Kontakt 48 und einen Keramikkörper 50 dazwischen auf. Wie oben beschrieben ist, ist der Keramikkörper 50 ein Keramikkomposit, der so bemessen ist, dass sein Widerstand signifikant ansteigt, sobald er eine vorbestimmte Temperatur erreicht, die durch die Zusammensetzung des Keramikmaterials festgelegt ist. Ein elektrisches Kabel 52 liefert einen elektrischen Strom an den Keramikkörper 50 durch die Kontakte 46 und 48, was zur Folge hat, dass der Körper 50 Wärme bereitstellt, solange seine Temperatur unter der vorbestimmten Temperatur liegt. Ein Wärmeleitrohr 54 ist zwischen der Heizeranordnung 40 und der Versorgungsleitung 20 positioniert. Die Versorgungsleitung 20 kann aus einem beliebigen geeigneten Material für die hier beschriebenen Zwecke bestehen. Jedoch können Materialien mit einer höheren Wärmeübertragung, wie rostfreier Stahl und Aluminium, für Wärmeübertragungszwecke besser sein. Der Keramikkörper 50 kann in einer beliebigen gewünschten Form und Abmessung geformt werden. Bei dieser Konstruktion kann der Innendurchmesser des Keramikkörpers 50 in der Größenordnung von 5 mm liegen.
Die vorhergehende Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann erkennt leicht aus einer derartigen Diskussion und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin durchgeführt werden können.

Claims

Brennstoffzellensystem (10), mit: - einer Wasserstoffquelle (14); - einem Brennstoffzellenstapel (12); - einer Wasserstoffversorgungsleitung (20), die mit der Wasserstoffquelle (14) und dem Brennstoffzellenstapel (12) gekoppelt ist; und - einer PTC-Keramikheizeranordnung (40), die in Kontakt mit der Wasserstoffversorgungsleitung (20) positioniert ist, um so den Wasserstoff von der Wasserstoffquelle (14) zu heizen.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, wobei die PTC-Keramikheizeranordnung (40) mehrere beabstandete Keramikringheizer (42) aufweist, die um die Versorgungsleitung (20) herum angeordnet sind.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 2, ferner mit einem wärmeleitenden Metall (54), das zwischen den Ringheizern (42) und der Versorgungsleitung (20) positioniert ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Wasserstoffquelle (14) ein Druckwasserstofftank (14) ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, wobei sich das Brennstoffzellensystem (10) an einem Fahrzeug befindet.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 1, wobei der Brennstoffzellenstapel (12) Endplatten (16, 18) an gegenüberliegenden Enden des Brennstoffzellenstapels (12) und zumindest einen Keramikheizer (22) mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC) zum Heizen des Brennstoffzellenstapels (12) aufweist, wobei der zumindest eine PTC-Keramikheizer (22) einen Keramikkörper (28), der aus einem Keramikmaterial besteht, und Elektroden (30, 32) aufweist, die auf einen elektrischen Strom ansprechen, um zu bewirken, dass der Keramikkörper (28) Wärme bereitstellt, wobei das Keramikmaterial in dem Keramikkörper (28) so bemessen ist, um Wärme bis zu einer vorbestimmten Temperatur bereitzustellen, bei der der Widerstand des Keramikkörpers (28) ansteigt, wodurch die Fähigkeit des Keramikkörpers (28) zur Wärmeerzeugung signifikant reduziert wird.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 6, wobei der zumindest eine PTC-Keramikheizer (22) ein Ringheizer ist, der in einem Gehäuse des Brennstoffzellenstapels (12) positioniert ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 7, wobei der zumindest eine PTC-Keramikheizer (22) in den Endplatten (16, 18) des Brennstoffzellenstapels (12) positioniert ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine PTC-Keramikheizer (22) in einer Ausnehmung (36) zwischen zwei Endplatten (16, 18) an jedem Ende des Brennstoffzellenstapels (12) positioniert ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 9, wobei die Ausnehmung (36) in den Endplatten (16, 18) durch einen Präge- bzw. Stanzprozess oder einen Formprozess geformt ist.
Brennstoffzellensystem (10) nach Anspruch 9, wobei der zumindest eine PTC-Keramikheizer (22) mehrere PTC-Keramikheizer umfasst, die in einer vorbestimmten Konfiguration zwischen den Endplatten (16, 18) des Brennstoffzellenstapels (12) angeordnet sind.