DE102007055226B4 - Ergänzende Kühlmittelerwärmung für Brennstoffzellen mit Metallplatten - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzellenstapel (10), mit:Strömungsfeldplatten, die kathodenseitige Reaktandengasströmungskanäle (50), durch die ein Kathodenreaktandengas strömt, und Kühlfluidströmungskanäle (50) definieren, durch die ein Kühlfluid strömt; undeinem aktiven Gebiet (12); undeinem nicht aktiven Einlassgebiet (26), das die Kathodenreaktandengasströmung und die Kühlfluidströmung vor dem aktiven Gebiet (12) aufnimmt, wobei eine Struktur in den Kathodenströmungskanälen (50) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) einen Katalysator (70, 72) aufweist, der mit Wasserstoff und Luft reagiert, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) zu erwärmen; dadurch gekennzeichnet, dassder Katalysator (70) an die Kathodenströmungskanäle (50) selbst beschichtet ist;wobei die Strömungsfeldplatten ferner anodenseitige Reaktandengasströmungskanäle (54)definieren, durch die ein Anodenreaktandengas strömt, wobei eine Struktur in den Anodenströmungskanälen (54) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) einen Katalysator (76, 80) aufweist, der mit Wasserstoff und Luft reagiert, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) zu erwärmen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er beispielsweise aus der JP 2006 - 179 233 Abekannt geworden ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erwärmen solch eines Brennstoffzellenstapels. Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die US 6,103,410 A verwiesen.
  • 2. Beschreibung des Standes der 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 eine populäre Brennstoffzelle 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, gewöhnlich Platin (Pt), auf, die auf Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung wird auf entgegengesetzten Seiten der Membran aufgebracht. Die Kombination der katalytischen Anodenmischung, der katalytischen Kathodenmischung und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA). MEAs sind relativ teuer herzustellen und erfordern bestimmte Bedingungen für einen effektiven Betrieb.
  • 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 Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodenreaktandengas, typischerweise eine Strömung aus Luft auf, die durch einen Kompressor über den Stapel 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 Brennstoffzellenstapel weist eine Serie von Strömungsfeld- oder Bipolarplatten auf, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind. Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel auf. Auf der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Anodengas an die Anodenseite der MEA strömen kann. Auf der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodengas an die Kathodenseite der MEA strömen kann. Die Bipolarplatten weisen auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
  • Überschüssige Stapeltemperaturen können die Membran und andere Materialien in dem Stapel beschädigen. Brennstoffzellensysteme verwenden daher ein thermisches Subsystem, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu steuern. Insbesondere wird ein Kühlfluid durch die Kühlfluidströmungskanäle in den Bipolarplatten des Stapels gepumpt, um Stapelabwärme abzuziehen. Im normalen Brennstoffzellenstapelbetrieb wird die Drehzahl der Pumpe auf Grundlage der Stapellast, der Umgebungstemperatur und anderer Faktoren gesteuert, so dass die Betriebstemperatur des Stapels bei einer optimalen Temperatur gehalten wird, wie beispielsweise 80°C. Typischerweise ist ein Kühler in einem Kühlfluidkreislauf außerhalb des Stapels vorgesehen, der die Temperatur des von dem Stapel erhitzten Kühlfluids reduziert, wobei das gekühlte Kühlfluid zurück durch den Stapel umgewälzt wird.
  • Bei einem Start des Brennstoffzellensystems bei normaler Temperatur, d.h. über 0°C, wird die Kühlfluidpumpe typischerweise unmittelbar gestartet, so dass die Stapelkomponenten infolge der durch die Brennstoffzellenreaktion erzeugten Wärme nicht geschädigt werden. Wenn jedoch das Kühlfluid in dem Kühlmittelkreislauf und dem Stapel beim Systemstart sehr kalt ist und die Pumpe gestartet wird, besitzt das kalte Kühlfluid eine Auslöschwirkung auf die Brennstoffzellenreaktion, die zur Folge hat, dass die Stapelausgangsspannung und die Stapelausgangsleistung signifikant abfallen. Insbesondere reduziert die Temperatur unter Null des Kühlfluids besonders bei einem Hochleistungsstart die Fähigkeit des Stapels zur Erzeugung der gewünschten Leistung signifikant. Diese Auslöschwirkung kann für mehrere Sekunden und möglicherweise mehrere zehn Sekunden abhängig von der Pumpendrehzahl und dem Kühlfluidvolumen andauern.
  • In der Technik ist es bekannt, den Start der Pumpe bei einem Kaltsystemstart so lange zu verzögern, bis der Stapel signifikant Abwärme erzeugt. Jedoch tritt schließlich das kalte Kühlfluid in den Stapel ein, wenn die Pumpe gestartet wird, was dieselbe Auslöschwirkung auf die warmen Brennstoffzellen besitzt. Ferner kann die Strömung von sehr kaltem Kühlfluid beim Kaltstart ein Gefrieren des durch den Stapel erzeugten Produktwassers bewirken, was Strömungskanäle blockieren und weitere signifikante Probleme bewirken könnte.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, zumindest eine Realisierung anzugeben, mit der sich die zuvor beschriebene Auslöschproblematik reduzieren lässt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffzellenstapel gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 10 oder mit einem Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.
  • 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 Schnittansicht eines Brennstoffzellenstapels, der nicht aktive Gebiete und ein aktives Gebiet aufweist; und
    • 2 ist eine Schnittansicht einiger Brennstoffzellen in dem nicht aktiven Gebiet des Brennstoffzellenstapels, die mit Katalysator versehene Strukturen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ist auf einen Brennstoffzellenstapel gerichtet, der katalysatorbeschichtete Strukturen in einem nicht aktiven Kathodeneinlassgebiet des Brennstoffzellenstapels aufweist, um eine Erwärmung von Kühlfluid beim Kaltstart bereitzustellen.
  • 1 ist eine Schnittansicht durch eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenstapels 10, der ein aktives Gebiet 12 aufweist. Der Brennstoffzellenstapel 10 weist ferner eine Anodeneinlasssammelleitung 14, eine Anodenauslasssammelleitung 16, eine Kathodeneinlasssammelleitung 18, eine Kathodenauslasssammelleitung 20, eine Kühlfluideinlasssammelleitung 22 und eine Kühlfluidauslasssammelleitung 24 auf. Der Brennstoffzellenstapel 10 weist ferner ein nicht aktives Einlassgebiet 26 zwischen den Einlasssammelleitungen 14, 18 und 22 und dem aktiven Gebiet 12 auf, durch das das Kathodenreaktandengas, das Anodenreaktandengas und das Kühlfluid durch jeweilige Kanäle zu dem aktiven Gebiet 12 strömen. Der Brennstoffzellenstapel 10 weist auch ein nicht aktives Auslassgebiet 28 zwischen dem aktiven Gebiet 12 und den Auslasssammelleitungen 16, 20 und 24 auf, durch das die Abgase und das erwärmte Kühlfluid durch jeweilige Kanäle zu Auslasssammelleitungen 16, 20 und 24 strömen.
  • Gemäß der Erfindung ist eine geeignete Struktur in den Kathoden- und/oder Anodengasströmungsfeldern des nicht aktiven Einlassgebietes 26 mit einem geeigneten Niedertemperaturkatalysator beschichtet, der Sauerstoff und Wasserstoff chemisch in Reaktion bringt, um Wärme zu erzeugen. 2 ist eine Schnittansicht einer Vielzahl von Brennstoffzellen 40 in dem nicht aktiven Einlassgebiet 26 in dem Stapel 10. Bei dieser Ausführungsform weist der Brennstoffzellenstapel 10 geprägte Strömungsfeld- oder Bipolarplatten auf, wobei die Bipolarplatten in dem Stapel 10 aus einem geeigneten Metall geprägt sind, um Kathodenströmungskanäle, Anodenströmungskanäle und Kühlfluidströmungskanäle zu definieren. Die geprägten Platten sind an geeigneten Stellen miteinander verschweißt oder verklebt, wie es in der Technik gut bekannt ist, um die vollständige Bipolarplatte aus den geprägten Platten bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen können die geprägten Platten verschachtelt oder aus einem geeigneten Kompositmaterial, wie Graphit, hergestellt sein.
  • In dem aktiven Gebiet 12 des Brennstoffzellenstapels 10 weist jede Brennstoffzelle 40 eine anodenseitige Diffusionsmediumschicht 42, eine kathodenseitige Diffusionsmediumschicht 44 und eine Membran 46 dazwischen auf. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Membran 46 durch das Einlassgebiet 26 zwischen den verschiedenen Strömungsfeldplatten. Die Strömungsfeldplatten weisen kathodenseitige Strömungsfeldplatten 48, die Kathodenströmungskanäle 50 definieren, und anodenseitige Strömungsfeldplatten 52 auf, die Anodenströmungskanäle 54 definieren, wobei die Kombination der Platten 48 und 52 Kühlfluidströmungskanäle 58 dazwischen definiert. Bei bestimmten Brennstoffzellenstapelkonstruktionen kann zwischen der Membran 46 und den kathodenseitigen Strömungsfeldplatten 48 eine Beilage 64 vorgesehen sein und zwischen der Membran 46 und den anodenseitigen Strömungsfeldplatten 52 kann eine Beilage 66 vorgesehen sein.
  • Gemäß der Erfindung ist auf verschiedenen Strukturen in den Kathoden- und/oder Anodenströmungsfeldern eine Katalysatorschicht vorgesehen. Insbesondere ist die den Kathodenströmungskanälen 50 zugewandte Seite der Kathodenströmungsfeldplatte 48 mit einer Katalysatorschicht 70 versehen und eine den Kathodenströmungskanälen 50 zugewandte Seite der Beilagen 64 kann mit einer Katalysatorschicht 72 beschichtet sein. Auch sind die den Anodenströmungskanälen 54 zugewandte Seite der Anodenströmungsfeldplatten 52 mit einer Katalysatorschicht 76 versehen und die den Anodenströmungskanälen 54 zugewandte Seite der Beilagen 66 kann mit einer Katalysatorschicht 80 versehen sein.
  • Somit sind sowohl die Kathodenströmungskanäle 50 als auch die Anodenströmungskanäle 54 mit Katalysator zu versehen. Die Bestimmung, welche Strukturen bzw. Aufbauten in dem Stapel 10 mit Katalysator versehen werden, hängt von dem Aufbau des Stapels 10 und der angestrebten Wärmemenge ab. Für die hier beschriebenen Zwecke kann ein beliebiger geeigneter Niedertemperaturkatalysator und eine beliebige geeignete Katalysatorbeladung bereitgestellt werden. Bei einem nicht beschränkenden Beispiel ist der Katalysator Cerdioxid gestütztes Platin.
  • Beim Kaltsystemstart, typischerweise unter 0°C, wird Wasserstoff in die Kathodeneinlasssammelleitung 18 eingeführt, der chemisch mit dem Sauerstoff in der Luft und dem Katalysator reagiert, wobei Wärme erzeugt wird. Alternativ dazu oder gleichzeitig kann Luft in die Anodeneinlasssammelleitung 14 eingeführt werden, die chemisch mit dem Wasserstoff und dem Katalysator reagiert, wobei Wärme erzeugt wird. Die Wärme wird durch die Metallstrukturen an der Platte von den Kathodenströmungskanälen und/der den Anodenströmungskanälen an die benachbarten Kühlfluidströmungskanäle 48 übertragen, um so das Kühlfluid darin zu erwärmen. Nach einer geeigneten Zeitdauer wird die Pumpe des thermischen Subsystems gestartet, um das nun erwärmte Kühlfluid in die Kühlfluidströmungskanäle des aktiven Gebietes 12 zu pumpen und Wärme davon abzuziehen, da der Stapel 10 begonnen hat Wärme aus seinem Betrieb zu erzeugen. Anschließend wird die Wasserstoffströmung zu der Kathodenseite und/oder die Luftströmung zu der Anodenseite gestoppt, da die Erwärmung des Kühlfluids nicht mehr erforderlich ist. Die Bestimmung, wann die Wasserstoff- und/oder Luftströmung zu den Strömungsfeldern beim Systemstart gestartet und gestoppt wird, hängt von vielen Parametern ab, wie dem Fachmann gut bekannt ist.
  • Wie oben beschrieben ist, erstreckt sich die Membran 46 in das nicht aktive Einlassgebiet 26. Bei alternativen Ausführungsformen ist die Membran 46 in dem nicht aktiven Einlassgebiet 26 nicht vorgesehen, sondern gegen eine Unterdichtung, einen Metallträger oder einen anderen geeigneten Aufbau ausgetauscht.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Katalysator auf die Strömungsfeldplatten oder Beilagen beschichtet. Zusätzlich kann der Katalysator auf einen beliebigen anderen geeigneten Aufbau in dem nicht aktiven Gebiet 26 beschichtet sein, um die chemische Reaktion bereitzustellen. Die Membran 46 und/oder die Diffusionnsmediumschichten 42, 44 in dem nicht aktiven Gebiet 26 können zu demselben Zweck ebenfalls mit einem Niedertemperaturkatalysator beschichtet sein. Ferner kann es erwünscht sein, auch die Kathoden- und/oder Anodenströmungsfeldstrukturen in dem nicht aktiven Auslassgebiet 28 mit Katalysator zu versehen, da, wenn die Pumpe das Kühlfluid umwälzt, dieses an die Einlasssammelleitung 22 zurückgeführt wird. Bei dieser Konstruktion kann ein schneller Systemstart durch Erwärmung des Kühlfluids an beiden Enden des Stapels 10 profitieren.
  • Bei einer typischen Brennstoffzellenstapelkonstruktion befinden sich etwa ein Drittel des Kühlfluids in dem Stapel 10 in dem nicht aktiven Einlassgebiet 26, ein Drittel des Kühlfluids in dem Stapel 10 befindet sich in dem aktiven Gebiet 12 und ein Drittel des Kühlfluids in dem Stapel 10 befindet sich in dem nicht aktiven Auslassgebiet 28. Bei alternativen Konstruktionen kann die Größe des nicht aktiven Einlassgebietes 26 erhöht werden, so dass bei Kaltsystemstarts mehr Kühlfluid erwärmt wird. Die vorliegende Erfindung besitzt besondere Anwendung für einen Systemstart unter Null. Jedoch kann es beim Systemstart über 0°C dennoch nützlich sein, das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet 26 für eine gewisse Zeitdauer zu erwärmen, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels 10 schneller auf seine Betriebstemperatur anzuheben. Ferner existieren Probleme mit der chemischen Reaktion in dem aktiven Gebiet 12, die Wasser als ein Nebenprodukt erzeugt, das bewirkt, dass Strömungskanäle für Anoden/Kathodenreaktandengas blockiert werden. Durch Erwärmung des Kühlfluids bei wärmeren Starts ist das durch die Reaktion erzeugte Wasser wahrscheinlicher Wasserdampf, der die Strömungskanäle nicht blockiert.

Claims (18)

  1. Brennstoffzellenstapel (10), mit: Strömungsfeldplatten, die kathodenseitige Reaktandengasströmungskanäle (50), durch die ein Kathodenreaktandengas strömt, und Kühlfluidströmungskanäle (50) definieren, durch die ein Kühlfluid strömt; und einem aktiven Gebiet (12); und einem nicht aktiven Einlassgebiet (26), das die Kathodenreaktandengasströmung und die Kühlfluidströmung vor dem aktiven Gebiet (12) aufnimmt, wobei eine Struktur in den Kathodenströmungskanälen (50) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) einen Katalysator (70, 72) aufweist, der mit Wasserstoff und Luft reagiert, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) zu erwärmen; dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (70) an die Kathodenströmungskanäle (50) selbst beschichtet ist; wobei die Strömungsfeldplatten ferner anodenseitige Reaktandengasströmungskanäle (54)definieren, durch die ein Anodenreaktandengas strömt, wobei eine Struktur in den Anodenströmungskanälen (54) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) einen Katalysator (76, 80) aufweist, der mit Wasserstoff und Luft reagiert, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) zu erwärmen.
  2. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, wobei der Katalysator (72) an eine Beilage (64) in den Kathodenströmungskanälen beschichtet ist.
  3. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, wobei der Katalysator (72, 80) an eine Membran (46) in dem nicht aktiven Gebiet (26) beschichtet ist.
  4. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, wobei der Katalysator an eine Diffusionsmediumschicht (42, 44) in dem nicht aktiven Gebiet beschichtet ist.
  5. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, wobei der Katalysator ein Cerdioxid gestütztes Platin ist.
  6. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, wobei das Volumen der Kühlfluidströmungskanäle (58) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) größer als das Volumen der Kühlfluidströmungskanäle in dem aktiven Gebiet (12) ist.
  7. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, ferner mit einem nicht aktiven Auslassgebiet (28), das ein Kathodenabgas und das erwärmte Kühlfluid aus dem aktiven Gebiet (12) aufnimmt, wobei eine Struktur in den Kathodenströmungskanälen in dem nicht aktiven Auslassgebiet (28) auch einen Katalysator aufweist, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid zu erwärmen.
  8. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 1, wobei Wasserstoff an die kathodenseitigen Reaktandengasströmungskanäle in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) beim Systemstart geliefert wird, um das Kühlfluid zu erwärmen.
  9. Verwendung eines Brennstoffzellenstapels (10) nach Anspruch 1 als Teil eines Brennstoffzellensystems an einem Fahrzeug.
  10. Brennstoffzellenstapel (10), mit: einem nicht aktiven Einlassgebiet (26); einem aktiven Gebiet (12); einem nicht aktiven Auslassgebiet (28); Kühlfluidströmungskanälen (58), die durch das nicht aktive Einlassgebiet (26), das aktive Gebiet und das nicht aktive Auslassgebiet (28) verlaufen und durch die ein Kühlfluid strömt; kathodenseitigen Reaktandengasströmungskanälen (50), die durch das nicht aktive Einlassgebiet (26), das aktive Gebiet (12) und das nicht aktive Auslassgebiet (28) verlaufen und durch die ein Kathodenreaktandengas strömt, wobei die Kathodenströmungskanäle (50) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) und dem nicht aktiven Auslassgebiet (28) mit einer Katalysatorbeschichtung (70, 72) beschichtet sind, die mit Wasserstoff und Luft reagiert, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet und dem nicht aktiven Auslassgebiet (28) zu erwärmen; und anodenseitigen Reaktandengasströmungskanälen (54), die durch das nicht aktive Einlassgebiet (26), das aktive Gebiet (12) und das nicht aktive Auslassgebiet (28) verlaufen und durch die ein Anodenreaktandengas strömt, wobei die Anodenströmungskanäle (54) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) und dem nicht aktiven Auslassgebiet (28) mit einer Katalysatorbeschichtung (76, 80) beschichtet sind, die mit Wasserstoff und Luft reagiert, um Wärme zu erzeugen und das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) und dem nicht aktiven Auslassgebiet (28) zu erwärmen.
  11. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 10, wobei der Katalysator (70, 72) ein Cerdioxid gestütztes Platin ist.
  12. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 10, wobei das Volumen der Kühlfluidströmungskanäle (58) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) größer als das Volumen der Kühlfluidströmungskanäle in dem aktiven Gebiet (12) ist.
  13. Brennstoffzellenstapel nach Anspruch 10, wobei Wasserstoff an die kathodenseitigen Reaktandengasströmungskanäle (50) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) beim Systemstart geliefert wird, um das Kühlfluid zu erwärmen.
  14. Verfahren zum Erwärmen eines durch Kühlfluidströmungskanäle (58) in einem Brennstoffzellenstapel (10) gemäß Anspruch 1 oder 10 strömenden Kühlfluids beim Systemstart, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Struktur in Kathodenströmungskanälen (50) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) des Stapels (10) mit Katalysator (70, 72) versehen wird; und Wasserstoff und Luft an die Kathodenströmungskanäle (50) beim Systemstart geliefert werden, so dass der Wasserstoff und die Luft mit dem Katalysator (70, 72) reagieren, um Wärme zu erzeugen, die das Kühlfluid in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) erwärmt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Versehen einer Struktur mit Katalysator (70, 72) umfasst, dass eine Struktur mit Katalysator (70, 72) versehen wird, die aus der Gruppe gewählt ist, die umfasst: die Kathodenströmungskanäle (50), Beilagen (64), eine Membran (46) und eine Diffusionsmediumschicht (44, 46).
  16. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend, dass der Start einer Kühlfluidpumpe beim Systemstart so lange verzögert wird, bis die Temperatur des Kühlfluides in dem nicht aktiven Einlassgebiet auf eine vorbestimmte Temperatur angestiegen ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend, dass eine Struktur in Kathodenströmungskanälen (50) in einem nicht aktiven Auslassgebiet (28) des Brennstoffzellenstapels (10) mit Katalysator versehen wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend, dass eine Struktur in Anodenströmungskanälen (54) in dem nicht aktiven Einlassgebiet (26) mit Katalysator (76, 80) versehen wird und Luft in die Anodenströmungskanäle (54) beim Systemstart eingeführt wird.
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