DE102007044759A1

DE102007044759A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bildung eines Befeuchtungssollwertes einer Brennstoffzelleneinheit

Info

Publication number: DE102007044759A1
Application number: DE102007044759A
Authority: DE
Inventors: Sabine Dipl.-Ing. Flanz; Stefan Dipl.-Ing. Kaindl; Matthias Dipl.-Ing. Lederbogen; Volker Dipl.-Ing. Schempp; Martin Dipl.-Ing. Gruber; Michael Dipl.-Ing. Kurrle; Gerald Dipl.-Ing. Post
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09
Also published as: WO2009036832A1; US20100221632A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befeuchtung einer Brennstoffzelleneinheit (1) anhand eines vorgebbaren Taupunktsollwertes (TST) in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennstoffzelleneinheit (1), wobei mittels des vorgegebenen Taupunktsollwertes (TST), einem bauteilspezifischen Korrekturwert (KTBE) und einem verfahrenstechnischen Korrekturwert (KTVT) ein korrigierter Taupunktsollwert (TSTkorr) ermittelt und anhand von diesem eine erforderliche Wassermenge (mW) für eine optimale Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit (1) eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befeuchtung einer Brennstoffzelleneinheit anhand eines vorgebbaren Taupunktsollwertes in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennstoffzelleneinheit.
Aus der DE 101 10 419 A1 ist ein Brennstoffzellensystem bekannt, das einen Befeuchter umfasst, der eine Brennstoffzelle auch dann befeuchten kann, wenn die Befeuchtung bei einem Anlaufen der Brennstoffzelle und während eines Normalbetriebs derselben ungenügend geworden ist. Eine Wassersammelvorrichtung, die Wasser in dem Abgas von der Brennstoffzelle sammelt, sowie ein Hilfsbefeuchter, der eine Gaszufuhr unter Verwendung von Sammelwasser von der Wassersammelvorrichtung befeuchtet, sind separat zu dem Befeuchter vom Wasserdurchlässigkeitstyp vorgesehen. Die Wassersammelvorrichtung umfasst einen Dampf/Flüssigkeitsseparator und einen Sammelwasserspeichertank, und der Hilfsbefeuchter umfasst ein Rückschlagventil, eine Sammelwasserzufuhrpumpe, ein Hilfsbefeuchtungsrohr und einen Einspritzer. Das Sammelwasser in dem Sammelwasserspeichertank wird durch eine Sammelwasserzufuhrpumpe überführt, durch den Einspritzer zerstäubt und der Einlassseite der Brennstoffzelle zugeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verbesserten Befeuchtung einer Brennstoffzelleneinheit anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 11 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung einer Brennstoffzelleneinheit anhand eines vorgebbaren Taupunktsollwertes in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennstoffzelleneinheit wird mittels des vorgegebenen Taupunktsollwertes, einem bauteilspezifischen Korrekturwert und einem verfahrenstechnischen Korrekturwert ein korrigierter Taupunktsollwert ermittelt und anhand von diesem eine erforderliche Wassermenge für eine optimale Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit eingestellt. Durch die Berücksichtigung des bauteilspezifischen Korrekturwerts und des verfahrenstechnischen Korrekturwerts ist eine sehr genaue Steuerung der Befeuchtung möglich und die Brennstoffzelleneinheit kann in einem optimalen Befeuchtungsbereich betrieben werden, was zu einer Vermeidung von Spannungsabfällen und zu einer Lebensdauererhöhung der Brennstoffzelleneinheit durch eine Verhinderung eines zu trockenen Betriebs führt.
Die Ermittlung des korrigierten Taupunktsollwertes erfolgt zum einen mittels des bauteilspezifischen Korrekturwertes. In diesem sind spezifische Bauteileigenschaften, wie ein Befeuchterwirkungsgrad, eine Kompressionsenergie zur Verdampfung von Wasser und/oder eine Bauteiltemperatur berücksichtigt.
Zum anderen erfolgt die Ermittlung des korrigierten Taupunktsollwertes anhand des verfahrenstechnischen Korrekturwertes, in welchem spezifische verfahrenstechnische Eigenschaften, wie beispielsweise eine Verdampfungsenergie in einer Befeuchtungseinrichtung und eine Brennstofftemperatur enthalten sind.
Weiterhin wird ein zu dem korrigierten Taupunktsollwert zugehöriger Sättigungsdampfdruck für Wasser ermittelt. Mit diesem Sättigungsdampfdruck und aktuell gemessenen, z. B. ein Volumenstrom und ein Druck eines Brennstoffes sowie ein Massenstrom eines Oxidationsmittels, oder errechneter Betriebskenngrößen, z. B. ein Massenstrom von Wasser, wird die erforderliche Wassermenge zur Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit ermittelt. Somit wird stets eine optimal an aktuelle Betriebszustände der Brennstoffzelleneinheit angepasste Befeuchtung dieser erreicht.
Die erforderliche Wassermenge zur Befeuchtung wird über eine Befeuchtungseinrichtung oder über mehrere in Reihe und/oder parallel angeordnete Befeuchtungseinrichtungen verteilt. Dies hat den Vorteil, dass eine gleichmäßige Befeuchtung erreicht wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Brennstoffzelle mit vorgeschalteter Brenngasreformierung an einer Anode die erforderliche Wassermenge zur Befeuchtung anhand eines Reformatkühlers und eines nachgeschalteten Konden satabscheiders eingestellt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine gesonderte Einrichtung zur Befeuchtung entfallen, was zu einer Kostenersparnis und einem Platzgewinn führt.
Zusammenfassend wird mittels der optimierten Befeuchtung der Brennstoffzelle eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und des Wirkungsgrades der Brennstoffzelleneinheit erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch ein Blockschaltbild zur Darstellung einer möglichen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Brennstoffzelleneinheit, und
2 schematisch ein Blockschaltbild zur Darstellung einer möglichen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Brennstoffzelleneinheit mit anodenseitig vorgeschalteter Brenngasreformierung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 stellt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung bei der Brennstoffzelleneinheit 1 dar, bei der anodenseitig Wasserstoff H als Brennstoff aus einem Vorratsbehälter 2 entnommen wird. Kathodenseitig wird Luft L als Oxidationsmittel der Brennstoffzelleneinheit 1 zugeführt.
Bei einer katalytischen Oxidation des Wasserstoffs H mit dem in der Luft L enthaltenen Sauerstoff entsteht als Reaktionsprodukt Wasser H₂O, welches in einem Vorratsbehälter 3 gesammelt wird, und eine elektrische Spannung U_BE wird erzeugt. Eine Ionen-Austausch-Membran 4 separiert eine Anode 5 und eine Kathode 6 und ermöglicht, dass Ionen des Wasserstoffs H als Zwischenprodukt der katalytischen Oxidation durch die Ionen-Austausch-Membran 4 zu dem Oxidationsmittel Luft L geleitet werden.
Diese Ionen-Austausch-Membran 4 muss mit Wasser H₂O befeuchtet werden, um für die Ionen des Wasserstoffs H leitfähig zu sein. Die Befeuchtung muss einen bestimmten Befeuchtungsgrad aufweisen, damit ein hoher Wirkungsgrad der Brennstoffzelleneinheit 1 erreicht wird. Wird die Brennstoffzelleneinheit 1 beispielsweise mit zu geringer Befeuchtung betrieben, sinkt ihre Lebensdauer und eine maximal erzielbare elektrische Leistung. Wird die Brennstoffzelleneinheit 1 mit einem zu hohen Befeuchtungsgrad betrieben, kann es zu einem Auskondensieren von Feuchtigkeit kommen, so dass es zu einem Verschließen von Leitungskanälen in der Ionen-Austausch-Membran 4 kommt, was zu einer örtlichen Überhitzung und einem Durchbrennen der Ionen-Austausch-Membran 4 führen kann.
Zur Befeuchtung der Ionen-Austausch-Membran 4 wird mittels einer oder mehreren anodenseitigen Befeuchtungseinrichtungen 7 der Brennstoff Wasserstoff H und mittels einer oder mehreren kathodenseitigen Befeuchtungseinrichtungen 8 das Oxidationsmittel Luft L mit Wasser H₂O befeuchtet. Für die Berechnung der zur Befeuchtung erforderlichen Wassermenge m_w wird mittels einer Steuereinheit 9 ein korrigierter Taupunktsollwert T_STkorr ermittelt. Dazu wird ein Taupunktsollwert T_ST zu einer optimalen Befeuchtung in Abhängigkeit von unter schiedlichen Umgebungseinflüssen, z. B. Temperatur und/oder Kaltstart der Brennstoffzelleneinheit BE, und in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebskenngrößen, z. B. ein Wasserstoff-Volumenstrom V_H, eine Wasserstoff-Temperatur T_H und eine Luft-Temperatur T_L, vorgegeben. Der Taupunktsollwert T_ST ist empirisch ermittelt oder wird aus einer ereignisorientierten Befeuchtung abgeleitet.
Der korrigierte Taupunktsollwert T_STkorr ergibt sich dabei aus der Differenz aus dem Taupunktsollwert T_ST, einem bauteilspezifischen Korrekturwert KT_BE und einem verfahrenstechnischen Korrekturwert KT_VT gemäß: TSTkorr = TSTkorr – KTBE – KTVT. [1]
Dabei werden anhand des bauteilspezifischen Korrekturwertes KT_BE spezifische Bauteileigenschaften, wie z. B. ein Befeuchterwirkungsgrad, eine Kompressionsenergie und/oder eine Bauteiltemperatur, berücksichtigt. So korrigiert die Steuereinheit 9 beispielsweise aufgrund zu niedriger Bauteiltemperatur den Taupunktsollwert T_ST, wobei die Bauteiltemperatur über eine aktuelle Kühlwassertemperatur KwT_Si ermittelt wird: KTBE = TST – KwT_Si für TST > KwT_Si. [2]
Anhand des verfahrenstechnischen Korrekturwerts KT_VT werden verfahrentechnische Eigenschaften berücksichtigt und der Taupunktsollwert T_ST beispielsweise aufgrund einer zu niedrigen Verdampfungsenergie in einer Befeuchtungseinrichtung 7, 8 anhand der Steuereinheit 9 korrigiert.
Mit Hilfe des korrigierten Taupunktsollwertes T_STkorr ermittelt die Steuereinheit 9 einen Dampfdruck im Sättigungszustand p_SD gemäß:
Dabei sind a, b, c und d fest vorgegebene Konstanten.
a = 0.07257
b = –0.0002937
c = 0.000000981
d = –1.901·10^–9
Anhand des Dampfdrucks im Sättigungszustand p_SD, einem Molmassenverhältnis von Luft und Wasser mit einem Wert von 0.622, einem Luftmassenstrom m_L und einem Mediendruck p_M des Wasserstoffs H ermittelt die Steuereinheit 9 die zu dem korrigierten Taupunktsollwert T_STkorr gehörige erforderliche Wassermenge m_W zur Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit BE.
Zur Befeuchtung des Wasserstoffs H werden eine anhand der Steuereinheit 9 ermittelte Wassermenge m_W1 einer oder mehreren anodenseitigen Befeuchtungseinrichtungen 7 und eine ermittelte Wassermenge m_W2 einer oder mehreren kathodenseitigen Befeuchtungseinrichtungen 8 zugeführt, mit Hilfe derer der Wasserstoff H und die Luft L befeuchtet werden. Bei der Verwendung mehrerer Befeuchtungseinrichtungen 7, 8 können diese sowohl in Reihe als auch parallel angeordnet sein.
Mit der mittels der Steuereinheit 9 gesteuerten Befeuchtung der Ionen-Austausch-Membran 4 anhand des befeuchteten Wasserstoffs bH und der befeuchteten Luft bL wird im Ergebnis eine optimale Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit 1 erreicht, angepasst an Umgebungsbedingungen sowie Bedingungen in der Brennstoffzelleneinheit BE selbst.
2 zeigt eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung bei einer Brennstoffzelleneinheit 1 mit anodenseitig vorgeschalteter Brenngasreformierung. Hierbei wird ein Brennstoff B mittels eines Reformers 10 zu Wasserstoff H_R reformiert. Der ausgangsseitig am Reformer 10 vorliegende Wasserstoff H_R weist einen sehr hohen Feuchtegehalt auf.
Dieser Wasserstoff H_R wird mittels eines Reformatkühlers 11 abgekühlt. Der Grad der Abkühlung ist anhand eines in einem Kühlkreis 12 vorhandenen Regelventils 13 steuerbar. Am Ausgang des Reformatkühlers 11 liegt nach der erfolgten Abkühlung ein vollständig befeuchteter Wasserstoff H_vb vor.
Der vollständig befeuchtete Wasserstoff H_vb wird durch einen Kondensatabscheider 14 geleitet. Bei einem sehr guten Wirkungsgrad des Kondensatabscheiders 14 ist der Kondensatanteil in dem Wasserstoff H an einem Ausgang des Kondensatabscheiders 14 relativ gering. Eine an dieser Stelle gemessene Temperatur HT_Kalo entspricht einer Taupunkttemperatur an der gleichen Stelle.
Von dem korrigierten Taupunktsollwert T_STkorr, welcher eingangsseitig an der Anode 5 der Brennstoffzelleneinheit 1 vorliegt, wird mittels einer Steuereinheit 9 der erforderliche Taupunktwert T_Tkalo nach dem Kondensatabscheider 14 ermittelt.
Mittels des Taupunktwerts T_TKalo wird wiederum das Regelventil 13 des Kühlkreises 12 gesteuert, womit die Temperatur des ausgangsseitig am Reformatkühler 11 vorliegenden vollständig befeuchteten Wasserstoffs H_vb eingestellt wird.
Die Ermittlung des korrigierten Taupunktsollwerts T_STkorr erfolgt wie bei dem in 1 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren anhand der Steuereinheit 9 gemäß: TSTkorr = TSTkorr – KTBE – KTVT. [5]
Auch der Dampfdruck im Sättigungszustand p_{SD_Si} am anodenseitigen Eintritt der Brennstoffzelleneinheit 1 ergibt sich wie bei dem in 1 beschriebenen Verfahren gemäß:
Mittels dieses Dampfdrucks im Sättigungszustand p_{SD_Si}, einer Reformat-Molmasse M_R des Wasserstoffs H, einer Wasser-Molmasse M_W, einem Reformat-Massenstrom m_R des Wasserstoffs H und einem Mediendruck am Brennstoffzelleneintritt p_{Hp_Si} wird eine zu dem korrigierten Taupunkt T_STkorr gehörige erforderliche Wassermenge m_W anhand der Steuereinheit 9 ermittelt.
Da ein Massenstrom der im Wasserstoff H enthaltenen erforderlichen Wassermenge m_W vor und nach einem Druckhalteventil 15 konstant ist, ist ein Sättigungsdampfdruck p_{SD_Kalo} nach dem Kondensatabscheider 14 bestimmbar gemäß:
Hierzu ist es erforderlich, dass ein Mediendruck p_{Hp_Kalo} des Wasserstoffs H_k nach dem Kondensatabscheider 14 ermittelt wird.
Anhand der fest vorgegebenen Werte a, b, c, d und dem Sättigungsdampfdruck p_{SD_Kalo} ermittelt die Steuereinheit 9 den erforderlichen Taupunktwert T_TKalo, welcher einem Sollwert der gemessenen Temperatur HT_Kalo des vollständig befeuchteten Wasserstoffs H_vb entspricht gemäß:
a = 0.07257
b = –0.0002937
c = 0.000000981
d = –1.901·10^–9
Dieser ermittelte Taupunktwert T_TKalo wird als Sollwert für die Steuerung des Kühlkreises 12 mittels des Regelventils 13 verwendet, um die Temperatur HT_Kalo des ausgangsseitig am Reformatkühler 11 vorliegenden vollständig befeuchteten Wasserstoffs H_vb auf den Taupunktwert T_TKalo einzustellen.
Mit der mittels der Steuereinheit 9 zur Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit 1 notwendigen Wassermenge m_W und der Einstellung dieser Wassermenge m_W anhand des Reformatkühlers 11 und dem nachgeschalteten Kondensatabscheider 14 kann in vorteilhafter Weise eine gesonderte Einrichtung zur Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit 1 an der Anode 5 entfallen.

1: Brennstoffzelleneinheit
2: Vorratsbehälter
3: Vorratsbehälter
4: Ionen-Austausch-Membran
5: Anode
6: Kathode
7: Anodenseitige Befeuchtungseinrichtung
8: Kathodenseitige Befeuchtungseinrichtung
9: Steuereinheit
10: Reformer
11: Reformatkühler
12: Kühlkreis
13: Regelventil
14: Kondensatabscheider
15: Druckhalteventil
B: Brennstoff
bH: Befeuchteter Wasserstoff
bL: Befeuchtete Luft
H: Wasserstoff
H₂O: Wasser
H_K: Wasserstoff
H_R: Wasserstoff
HT_Kalo: Temperatur
H_vb: vollständig befeuchteter Wasserstoff
KT_BE: bauteilspezifischer Korrekturwert
KT_VT: verfahrenstechnischer Korrekturwert
KwT_Si: Kühlwassertemperatur
L: Luft
m_L: Luftmassenstrom
m_R: Reformat-Massenstrom
M_R: Reformat-Molmasse
m_W: Wassermenge
M_W: Wasser-Molmasse
m_W1: Wassermenge
m_W2: Wassermenge
p_{Hp_Kalo}: Mediendruck
P_{Hp_Si}: Mediendruck an Brennstoffzelleneintritt
p_m: Mediendruck
p_SD: Dampfdruck im Sättigungszustand
p_{SD_Kalo}: Sättigungsdampfdruck
p_{SD_Si}: Dampfdruck im Sättigungszustand
T_H: Wasserstofftemperatur
T_L: Lufttemperatur
T_ST: Taupunktsollwert
T_STkorr: korrigierter Taupunktsollwert
T_TKalo: Taupunktwert
U_BE: Elektrische Spannung
V_H: Wasserstoff-Volumenstrom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10110419 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Befeuchtung einer Brennstoffzelleneinheit (1) anhand eines vorgebbaren Taupunktsollwertes (T_ST) in Abhängigkeit eines Betriebszustands der Brennstoffzelleneinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass mittels des vorgegebenen Taupunktsollwertes (T_ST), einem bauteilspezifischen Korrekturwert (KT_BE) und einem verfahrenstechnischen Korrekturwert (KT_VT) ein korrigierter Taupunktsollwert (T_STkorr) ermittelt und anhand von diesem eine erforderliche Wassermenge (m_w) für eine optimale Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit (1) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bauteilspezifische Korrekturwert (KT_BE) aus einem Befeuchterwirkungsgrad, einer Kompressionsenergie zur Verdampfung von Wasser und/oder einer Bauteiltemperatur ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verfahrenstechnische Korrekturwert (KT_VT) aus einer Verdampfungsenergie in einer Befeuchtungseinrichtung (8, 9) und einer Brennstofftemperatur ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu dem korrigierten Taupunktsollwert (T_STkorr) zugehöriger Dampfdruck im Sättigungszustand (p_SD, p_{SD_Si}) für Wasser (H₂O) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Dampfdrucks im Sättigungszustand (p_SD, p_{SD_Si}) für Wasser (H₂O) und aktuell gemessener oder errechneter Betriebskenngrößen die erforderliche Wassermenge (m_W) zur Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit (1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebskenngrößen ein Volumenstrom und ein Druck eines Brennstoffes (B), ein Massenstrom von Wasser (H₂O) und ein Massenstrom eines Oxidationsmittels verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Wassermenge (m_W) zur Befeuchtung über eine Befeuchtungseinrichtung (7, 8) oder über mehrere in Reihe und/oder parallel angeordnete Befeuchtungseinrichtungen (7, 8) verteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Anode (5) einer Brennstoffzelleneinheit (1) mit vorgeschalteter Brenngasreformierung die erforderliche Wassermenge (m_W) zur Befeuchtung anhand eines einstellbaren Reformatkühlers (11) und einer Temperatur (HT_Kalo) des Brennstoffs (B) nach einem dem Reformatkühler (11) nachgeschalteten Kondensatabscheider (14) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Ausgangsseite des Reformatkühlers (11) ein vollständig befeuchteter Brennstoff (B) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (HT_Kalo) des Brennstoffs (B) nach dem Kondensatabscheider (14) einer Taupunkttemperatur nach dem Kondensatabscheider (14) entspricht.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (9) mittels des vorgegebenen Taupunktsollwertes (T_ST), einem bauteilspezifischen Korrekturwert (KT_BE) und einem verfahrenstechnischen Korrekturwert (KT_VT) einen korrigierter Taupunktsollwert (T_STkorr) ermittelt und anhand von diesem eine erforderliche Wassermenge (m_W) für eine optimale Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit (1) einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) den bauteilspezifischen Korrekturwert (KT_BE) aus einem Befeuchterwirkungsgrad, einer Kompressionsenergie zur Verdampfung von Wasser und/oder einer Bauteiltemperatur ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) den verfahrenstechnischen Korrekturwert (KT_VT) aus der Verdampfungsenergie in der Befeuchtungseinrichtung (8, 9) und der Brennstofftemperatur ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) ein zu dem korrigierten Taupunktsollwert (T_STkorr) zugehörigen Sättigungsdampfdruck (p_SD, p_{SD_Si}) für Wasser (H₂O) einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren Betriebskenngrößen der Brennstoffzelleneinheit (1) erfassen und die Steuereinheit (9) anhand von diesen und errechneter Betriebskenngrößen und anhand des Sättigungsdampfdruckes (p_SD, p_{SD_Si}) für Wasser (H₂O) die erforderliche Wassermenge (m_W) zur Befeuchtung der Brennstoffzelleneinheit (1) ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsenngrößen ein Volumenstrom und ein Druck eines Brennstoffs (B), ein Massenstrom von Wasser (H₂O) und ein Massenstrom eines Oxidationsmittels verwendbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befeuchtungseinrichtung (8, 9) oder mehrere in Reihe und/oder parallel angeordnete Befeuchtungseinrichtungen (8, 9) die erforderliche Wassermenge (m_W) zur Befeuchtung verteilen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (9) bei einer Brennstoffzelleneinheit (1) mit einer an der Anode (5) vorgeschalteten Brenngasreformierung mittels eines einstellbaren Reformatkühlers (11) und einer Temperatur (HT_Kalo) des Brennstoffs (B) nach einem dem Reformatkühler (11) nachgeschalteten Kondensatabscheider (14) die an der Anode (5) erforderliche Wassermenge (m_W) zur Befeuchtung einstellt.