DE102007058868A1 - Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying - Google Patents

Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying Download PDF

Info

Publication number
DE102007058868A1
DE102007058868A1 DE102007058868A DE102007058868A DE102007058868A1 DE 102007058868 A1 DE102007058868 A1 DE 102007058868A1 DE 102007058868 A DE102007058868 A DE 102007058868A DE 102007058868 A DE102007058868 A DE 102007058868A DE 102007058868 A1 DE102007058868 A1 DE 102007058868A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
gas
medium
drying
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007058868A
Other languages
German (de)
Inventor
Torsten Schwarz
Sven Dr. Schmitz
Sören Stobbe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102007058868A priority Critical patent/DE102007058868A1/en
Publication of DE102007058868A1 publication Critical patent/DE102007058868A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04171—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal using adsorbents, wicks or hydrophilic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/08—Fuel cells with aqueous electrolytes
    • H01M8/086—Phosphoric acid fuel cells [PAFC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The method involves allowing flow of gaseous medium e.g. anode gas and/or cathode gas and hydrogen, through a gas flow path, and temporarily drying the medium. The medium is guided through a gas drying apparatus (14) for drying. A drying process of the medium is accomplished in a cooling phase of a fuel cell (2) i.e. low-temperature fuel cell. Another medium is made to flow through the gas drying apparatus for regeneration in a regeneration operation. One of the mediums is preheated for regeneration of the gas drying apparatus. An independent claim is also included for a fuel cell system comprising a gas drying apparatus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, bei dem mindestens ein gasförmiges Medium mindestens einen Gasströmungsweg durchströmt.The The invention relates to a method for operating a fuel cell the at least one gaseous Medium at least one gas flow path flows through.

Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle und mindestens einem Gasströmungsweg zur Führung eines gasförmigen Mediums.Further The invention relates to a fuel cell system with at least a fuel cell and at least one gas flow path to the leadership a gaseous one Medium.

Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle und Brennstoffzellensysteme der eingangs genannten Art sind bekannt. Brennstoffzellen stellen für die Zukunft eine vielversprechende Form der Energiewandlung dar. Das Grundprinzip der Brennstoffzelle ist die Oxidation eines Brennstoffes auf elektrisch chemischen Wege in einer galvanischen Zelle. Dabei wird chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt, welche sich auf vielfältige Weise nutzen lässt. Sehr weit verbreitet ist zum Beispiel die Idee, diese Energie für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotors zunutzen. Die erreichbaren Wirkungsgrade mit einer Brennstoffzelle liegen weit über denen der herkömmlichen Energiewandlungstechniken, wodurch sich die Forderung nach Reduzierung des Energieverbrauchs durch effizientere Technologien erfüllen lässt. Als ein gasförmiges Medium zum Betreiben einer Brennstoffzelle hat sich Wasserstoff als sinnvoller Energieträger herausgestellt. Dieser wird mit Sauerstoff, zum Beispiel aus der Luft, zu Wasser oxidiert. In der Regel sind die Reaktionspartner einer Brennstoffzelle räumlich von einander getrennt, wobei die Trennung elektrisch isolierend wirkt. Die bei der Reaktion frei werdenden Elektronen werden so gezwungen, sich durch einen elektrischen Stromkreis von einer Anode zu einer Kathode zu bewegen, wobei sie Arbeit verrichten können. In der Regel besteht eine Brennstoffzelle aus mehreren aneinandergereihten Brennstoffzelleneinheiten, die einen Brennstoffzellenstack bilden.method for operating a fuel cell and fuel cell systems The type mentioned above are known. Put fuel cells for the Future is a promising form of energy conversion The basic principle of the fuel cell is the oxidation of a fuel in an electrochemical way in a galvanic cell. there chemical energy is converted directly into electrical energy, which in many ways use. For example, the idea of using this energy for propulsion is very widespread a motor vehicle by means of an electric motor advantage. The achievable Efficiencies with a fuel cell are far above those conventional energy conversion techniques, which raises the demand for reducing energy consumption through meet more efficient technologies leaves. As a gaseous Medium for operating a fuel cell has hydrogen as a useful source of energy exposed. This is made with oxygen, for example from the Air, oxidized to water. As a rule, the reaction partners a fuel cell spatially separated from each other, the separation being electrically insulating acts. The electrons released during the reaction become so forced to move through an electrical circuit from an anode to to move a cathode, where they can do work. In Typically, a fuel cell consists of several juxtaposed Fuel cell units that form a fuel cell stack.

Im Betrieb einer Brennstoffzelle mit gasförmigen Medien, wie Luft und Wasserstoff, werden diese durch Gasströmungswege in und durch die Brennstoffzelle geführt. Dabei ist in Gasströmungswegen mit Taupunkttemperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur zu rechnen. Bei Verwendung eines wasserhaltigen Mediums kommt es somit beim Abstellen der Brennstoffzelle beziehungsweise des Brennstoffzellensystems zwangsläufig zu einer Kondensation von Wasser in den Gasströmungswegen und/oder in der Brennstoffzelle selbst. Unter einem Gasströmungsweg wird hierbei nicht nur eine einzelne Gasleitung verstanden, sondern vielmehr auch ein System von das Medium führenden Gasleitungen oder Gassträngen. Die Kondensation des Wassers in einem Gasströmungsweg kann zu Schädigungen durch Säureaustrag oder sogar zu einer mechanischen Beschädigung durch ein Gefrieren des Wassers führen. Darüber hinaus ist mit Problemen beim Neustart der Brennstoffzelle beziehungsweise des Brennstoffzellensystems durch eine Störung der (Betriebs-)Gasversorgung der Brennstoffzelle zu rechnen.in the Operation of a fuel cell with gaseous media, such as air and Hydrogen, these are through gas flow paths in and through the Fuel cell led. It is in gas flow paths with Dew point temperatures above the ambient temperature to be expected. When using a water-containing medium, it comes with the Turning off the fuel cell or the fuel cell system inevitably to a condensation of water in the gas flow paths and / or in the Fuel cell itself. Under a gas flow path is not here understood only a single gas line, but rather also a System leading from the medium Gas pipes or gas strands. The condensation of water in a gas flow path can cause damage Säureaustrag or even mechanical damage due to freezing lead the water. About that In addition, problems with the restart of the fuel cell or the fuel cell system by a disturbance of the (operating) gas supply to calculate the fuel cell.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle beziehungsweise ein Brennstoffzellensystem zu schaffen, das auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Kondensation einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in dem Gasströmungsweg verhindert.Of the Invention is based on the object, a method for operating a fuel cell or a fuel cell system to create, in a simple and cost-effective way, the condensation a liquid, in particular water, prevents in the gas flow path.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das durch den Gasströmungsweg strömende Medium zumindest zeitweise getrocknet wird. Dadurch wird dem strömenden Medium die Feuchtigkeit entzogen, sodass beim Abkühlen das Medium keine Wasseranteile enthält, die kondensieren könnten. Das hier betrachtete gasförmige Medium schließt auch ein Medium ein, welches flüssige oder dampfförmige Anteile enthält. Somit wird ein Schädigen der Brennstoffzelle und/oder des Gasströmungsweges durch Kondensation vermieden. Die Trocknung erfolgt zum Beispiel kontinuierlich oder beim Neustart der Brennstoffzelle.The The object underlying the invention is achieved in that that through the gas flow path flowing Medium is at least temporarily dried. This will cause the flowing medium the moisture is removed, so that when cooling the medium no water content contains that could condense. The gaseous medium considered here includes also a medium, which liquid or vaporous Contains shares. Thus, a harm the fuel cell and / or the gas flow path by condensation avoided. The drying takes place, for example, continuously or when restarting the fuel cell.

Vorteilhafterweise wird das Medium zum Trocknen durch einen Gastrockner geleitet. Der Gastrockner enthält zweckmäßigerweise eine Substanz oder Einrichtung die in der Lage ist, Wasser in flüssiger und/oder gasförmiger Form aus einem gasförmigen, durch den Gastrockner strömenden Medium zu entfernen. Der Gastrockner kann dabei im Gasstrom vor oder hinter der Brennstoffzelle angeordnet sein.advantageously, the medium is passed through a gas dryer for drying. Of the Gas dryer contains expediently a substance or device that is able to convert water into liquid and / or gaseous Form of a gaseous, flowing through the gas dryer Remove medium. The gas dryer can be in the gas stream before or be arranged behind the fuel cell.

Bevorzugt wird die Trocknung des Mediums in einer Abkühlphase der Brennstoffzelle durchgeführt. Es sind Brennstoffzellen, wie zum Beispiel die Niedertemperaturbrennstoffzelle, bekannt, deren Funktionsfähigkeit durch ein sulfoniertes Fluorpolymer (zum Beispiel Nafion) gewährleistet wird. Die Protonenleitung ist dabei vom Wassergehalt des Polymers abhängig. Daher ist für diesen Typ von Brennstoffzellen ein entsprechendes Wassermanagement notwendig, wodurch unter Umständen sogar das (Betriebs-)Medium befeuchtet werden muss, um ein Austrocknen der Membran der Brennstoffzelle zu vermeiden. Daher ist es sinnvoll, dass die Trocknung des Mediums in der Abkühlphase der Brennstoffzelle, also nach einem Abschalten der Brennstoffzelle durchgeführt wird, sodass während dem Betrieb das Medium eine ausreichende Feuchtigkeit aufweist und in der Abkühlphase getrocknet wird, sodass sich keine kondensierende Feuchtigkeit negativ auf den Betrieb der Brennstoffzelle auswirkt. Ebenso kann das Verfahren vorteilhaft als eine Nachtrocknung beim Systemstart erfolgen.Preferably, the drying of the medium is carried out in a cooling phase of the fuel cell. There are known fuel cells, such as the low-temperature fuel cell, whose operability is ensured by a sulfonated fluoropolymer (for example Nafion). The proton conduction is dependent on the water content of the polymer. Therefore, for this type of fuel cell a corresponding water management is necessary, which may even need to moisten the (operating) medium to avoid drying out of the membrane of the fuel cell. Therefore, it makes sense that the drying of the medium in the cooling phase of the fuel cell, so after switching off the fuel cell is performed so that during operation, the medium has sufficient moisture and is dried in the cooling phase, so that no condensing moisture negatively on the Operation of the fuel cell. Likewise, that can Method advantageous as a post-drying at system startup done.

Vorteilhafterweise besteht die Möglichkeit, dass der Gastrockner die aufgenommene Feuchtigkeit wieder abgeben kann, um den Ausgangszustand seiner Aufnahmefähigkeit zu erreichen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dazu der Gastrockner zur Regeneration in einem Regenrationsbetrieb von dem genannten oder von einem anderen Medium durchströmt, wobei das Medium oder das andere Medium beim Durchströmen des Gastrockners die im Gastrockner gespeicherte Feuchtigkeit aufnimmt und aus dem Gastrockner entfernt. Zweckmäßigerweise weist im Regenerationsbetrieb das durch den Gastrockner strömende Medium eine geringere Feuchtigkeit auf. Dies kann zum Einen durch die Verwendung eines Mediums erreicht werden, welches einen geringeren Wassergehalt aufweist, oder das Medium oder die anderen Medien werden zur Regeneration des Gastrockners vorgewärmt beziehungsweise aufgeheizt, sodass sie die gespeicherte Feuchtigkeit des Gastrockners aufnehmen können. Bevorzugt wird im zuletzt genannten Fall dazu in Gasströmungsrichtung vor dem Gastrockner ein Wärmetauscher angeordnet.advantageously, there is a possibility that the gas dryer can release the absorbed moisture, to reach the initial state of its receptivity. To a development of the invention is to the gas dryer for Regeneration in a Regenrationsbetrieb of said or flows through by another medium, wherein the medium or other medium when flowing through the gas dryer absorbs the moisture stored in the gas dryer and removed from the gas dryer. Conveniently, in the regeneration mode the gas flowing through the gas dryer Medium lower humidity. This can for one thing the use of a medium can be achieved, which is a lesser Has water content, or the medium or the other media preheated or heated for the regeneration of the gas dryer, so that they absorb the stored moisture of the gas dryer can. In the latter case, preference is given in the gas flow direction in front of the gas dryer a heat exchanger arranged.

Zweckmäßigerweise ist das Medium oder sind die Medien Anodengas und/oder Kathodengas. Vorteilhafterweise wird als Kathodengas ein sauerstoffhaltiges Gas, wie zum Beispiel Luft verwendet, und als Anodengas ein Energieträger-Gas, wie zum Beispiel Wasserstoff. In der Brennstoffzelle reagiert der Sauerstoff mit dem Wasserstoff, wobei reines Wasser entsteht, welches vornehmlich an der Kathode anfällt und vorteilhafterweise mit einem Abgas abgeführt wird. Je nach Betriebstemperatur kann das Wasser in flüssiger oder gasförmiger Form beziehungsweise in einem Gemisch aus beidem vorliegen. Durch Diffusionsvorgänge kommt es zusätzlich auch zum Auftreten von Feuchtigkeit im Anodengas. Bei Hochtemperatur-Brennstoffzellen, insbesondere Hochtemperatur-Polymermembran-Brennstoffzellen handelt es sich im Grunde um Phosphorsäurebrennstoffzellen mit einem Betriebstemperaturbereich von über 100°C. Da der Protonenleitungsmechanismus einer derartigen Brennstoffzelle vom Wasser nahezu unabhängig ist, wird keine Mindestfeuchte der Membran, wie oben beschrieben, benötigt. Kritisch bei dieser Art von Brennstoffzelle ist das Auftreten von Wasser in flüssiger Form, welches zum Austragen von Phosphorsäure aus der Polymermembran und damit zu einer Schädigung der Zelle führen kann. Daher ist es bei einer derartigen Brennstoffzelle vorteilhaft, wenn die Trocknung des strömenden Mediums im Betrieb kontinuierlich gewährleistet wird.Conveniently, is the medium or are the media anode gas and / or cathode gas. advantageously, As a cathode gas, an oxygen-containing gas, such as Used air as an anode gas and an energy carrier gas, such as hydrogen. In the fuel cell, the oxygen reacts with the hydrogen, whereby pure water is formed, which is primarily at the cathode accrues and advantageously discharged with an exhaust gas. Depending on the operating temperature can make the water more fluid or gaseous Form or in a mixture of both. By diffusion processes it comes in addition also to the appearance of moisture in the anode gas. For high-temperature fuel cells, especially high temperature polymer membrane fuel cells it's basically phosphoric acid fuel cells with an operating temperature range of over 100 ° C. Since the proton conduction mechanism of a such fuel cell is almost independent of the water, No minimum moisture of the membrane is needed as described above. Critical In this type of fuel cell is the appearance of water in liquid Form, which for discharging phosphoric acid from the polymer membrane and thus to injury lead the cell can. Therefore, it is advantageous in such a fuel cell, when drying the flowing Medium is continuously ensured during operation.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem ist dadurch gekennzeichnet, dass im Gasströmungsweg mindestens ein Gastrockner zuschaltbar angeordnet ist. Das durch den Gasströmungsweg strömende Medium wird somit durch den Gastrockner geleitet, der dem Medium Feuchtigkeit entzieht. Dies führt zu den oben beschriebenen Vorteilen.The Fuel cell system according to the invention is characterized in that at least one gas dryer in the gas flow path is arranged switchable. The medium flowing through the gas flow path is thus passed through the gas dryer, which moisture the medium withdraws. this leads to to the advantages described above.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Gastrockner mittels im Gasströmungsweg liegenden Umschaltventilen von verschiedenen Medien und/oder zum Zwecke verschiedener Betriebszustände, insbesondere für einen Gastrocknerbetrieb oder für einen Regenerationsbetrieb des Gastrockners durchströmt werden. Je nach gewünschtem Betriebszustand des Gastrockners ist es also möglich mittels der Umschaltventile den Gastrockner derart zu schalten, sodass dem durch den Gasströmungsweg strömenden Medium Feuchtigkeit entzogen wird oder der Gastrockner regeneriert wird, wobei er Feuchtigkeit an das durchströmende Medium abgibt.To In a further development of the invention, the gas dryer by means of gas flow path lying switching valves of different media and / or for Purpose of various operating conditions, especially for one Gas dryer operation or for a regeneration operation of the gas dryer to be flowed through. Depending on the desired Operating state of the gas dryer, it is therefore possible by means of the changeover valves to switch the gas dryer such that through the Gasströmungsweg flowing Medium moisture is removed or the gas dryer regenerated becomes, while it gives off moisture to the medium flowing through.

Bevorzugt weist der Gastrockner feuchtigkeitsaufnehmendes, insbesondere wasseraufnehmendes, Material auf und/oder bindet die Feuchtigkeit aufgrund mindestens eines physikalischen Effekts. Dieses dient zum Entziehen der Feuchtigkeit aus dem durchströmenden Medium. Da jedes feuchtigkeitsaufnehmende Material irgendwann gesättigt ist, ist es notwendig, den Gastrockner beziehungsweise das Material zu regenerieren, wobei dann, wie oben beschrieben, die in dem Material aufgenommene Feuchtigkeit an das durchströmende Medium abgegeben wird. Um ein kontinuierliches Trocknen des durchströmenden Mediums zu gewährleisten, wird der Gastrockner derart ausgelegt, dass er entweder kontinuierlich Wasser abtrennen beziehungsweise ablassen kann, oder es werden bevorzugt zwei Gastrockner im Wechsel betrieben, wovon jeweils einer regeneriert wird, während der andere trocknet. Der physikalische Effekt ist insbesondere ein Ausfrieren der Feuchtigkeit, vorzugsweise in einer Kühlfalle.Prefers the gas dryer has moisture-absorbing, in particular water-absorbing, Material absorbs and / or binds the moisture due at least a physical effect. This serves to remove the moisture the flowing through Medium. Because any moisture-absorbing material is saturated at some point, it is necessary to the gas dryer or the material too regenerate, then, as described above, in the material absorbed moisture is delivered to the medium flowing through. To ensure continuous drying of the medium flowing through, For example, the gas dryer is designed to be either continuous Separate or drain water, or it is preferred two gas dryers operated alternately, of which one each regenerated will, while the other is drying. The physical effect is in particular a Freezing out the moisture, preferably in a cold trap.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem ist es möglich, eine dauerhafte Funktionsfähigkeit einer Brennstoffzelle unter unterschiedlichsten Klimabedingungen zu gewährleisten.With the method according to the invention or with the fuel cell system according to the invention Is it possible, a permanent functioning a fuel cell under different climatic conditions to ensure.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigenin the The invention will be explained in more detail with reference to some figures. Show this

1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung, 1 a first embodiment in a schematic representation,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung, 2 a second embodiment in a schematic representation,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung und 3 a third embodiment in a schematic representation and

4 ein viertes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung. 4 a fourth embodiment in a schematic representation.

Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Dazu zeigt die 1 einen Tank 1 in dem ein erstes Medium zum Betreiben einer Brennstoffzelle 2 gespeichert ist. Das Medium ist vorteilhafterweise Wasserstoff, der sich als sinnvoller Energieträger für den Einsatz im Sub-Megawatt-Bereich einer Brennstoffzelle herausgestellt hat. Der Wasserstoff kann an dem Tank 1 zum Beispiel in Reinform gespeichert oder durch Reformierung von Kohlenwasserstoffen erzeugt werden. Von dem Tank 1 wird der Wasserstoff als gasförmiges Medium zu einem ersten Sperrventil 3 oder Druckregelventil geführt. Von dem Sperrventil 3 wird er weiter zu einer Verzweigung 4 geführt, von der er zu einem weiteren Sperrventil 5 und einem Dreiwegeventil 6 geleitet wird. Von dem Sperrventil 5 gelangt der Wasserstoff zur Brennstoffzelle 2, die beispielsweise als Niedertemperaturbrennstoffzelle oder Hochtemperatur-Polymermembranbrennstoffzelle ausgebildet ist. Das aus dem Tank 1 strömende Medium (Wasserstoff) wirkt in der Brennstoffzelle 2 als Anodengas.The 1 shows a first embodiment of the invention in a schematic representation. This shows the 1 a tank 1 in which a first medium for operating a fuel cell 2 is stored. The medium is advantageously hydrogen, which has proven to be a useful source of energy for use in the sub-megawatt range of a fuel cell. The hydrogen can be attached to the tank 1 for example, stored in pure form or produced by reforming hydrocarbons. From the tank 1 the hydrogen as gaseous medium becomes a first shut-off valve 3 or pressure control valve out. From the check valve 3 he goes on to a branch 4 led from which he to another check valve 5 and a three-way valve 6 is directed. From the check valve 5 the hydrogen reaches the fuel cell 2 , which is formed for example as a low-temperature fuel cell or high-temperature polymer membrane fuel cell. That from the tank 1 flowing medium (hydrogen) acts in the fuel cell 2 as anodic gas.

Als Kathodengas wird der Brennstoffzelle 2 über ein Gebläse 7 Luft zugeführt, wobei von dem Gasstromweg von dem Gebläse 7 zu der Brennstoffzelle 2 an einer Verzweigung 8 die Luft zusätzlich zu einem Dreiwegeventil 9 geleitet wird. In der Brennstoffzelle 2 reagiert der Wasserstoff mit der Luft, wobei nach dem Prinzip einer galvanischen Zelle Energie erzeugt wird. Der unverbrauchte Anteil der Luft wird nach dem Durchströmen der Brennstoffzelle 2 über einen Austritt 10 an die Atmosphäre abgegeben.As a cathode gas, the fuel cell 2 over a fan 7 Supplied air, wherein from the gas flow path of the fan 7 to the fuel cell 2 at a junction 8th the air in addition to a three-way valve 9 is directed. In the fuel cell 2 The hydrogen reacts with the air, generating energy according to the principle of a galvanic cell. The unused portion of the air is after flowing through the fuel cell 2 about an exit 10 delivered to the atmosphere.

Unverbrauchter Wasserstoff wird über einen Gasströmungsweg, der als Rückführleitung 11 mit einer Rückführeinrichtung 12 ausgebildet ist, dem von der Verzweigung 4 kommenden frischen Wasserstoff zugemischt. Von dem Dreiwegeventil 6 verläuft ein weiterer Gasströmungsweg direkt zum Austritt 10. Von dem Dreiwegeventil 9 verläuft ein weiterer Gasströmungsweg zu dem vom Sperrventil 5 kommenden Gasströmungsweg, sodass von dem Dreiwegeventil 9 kommendes Medium dem von dem Sperrventil 5 kommenden Medium an einer Verzweigung 13 zugemischt werden kann. Zwischen den Dreiwegeventilen 6 und 9 ist ein Gastrockner 14 in einem die Dreiwegeventile 6 und 9 verbindenden Gasströmungsweg angeordnet.Unused hydrogen is supplied via a gas flow path, which serves as a return line 11 with a return device 12 that is formed by the branching 4 coming fresh hydrogen added. From the three-way valve 6 another gas flow path runs directly to the outlet 10 , From the three-way valve 9 is another gas flow path to that of the check valve 5 coming gas flow path, so from the three-way valve 9 coming medium from the check valve 5 coming medium at a branch 13 can be mixed. Between the three-way valves 6 and 9 is a gas dryer 14 in one the three-way valves 6 and 9 connecting gas flow path arranged.

In dem Fall, dass die Brennstoffzelle 2 als Hochtemperaturbrennstoffzelle ausgebildet ist, deren Funktionsfähigkeit unabhängig vom Wassergehalt der durch die Brennstoffzelle strömenden Medien ist, jedoch Kondensation verhindert werden muss, wird das wie oben beschrieben aufgebaute Brennstoffzellensystem 15 beispielsweise derart betrieben, dass die Dreiwegeventile 6 und 9 geschlossen sind, sodass das aus dem Tank 1 strömende Medium, also der Wasserstoff, und das durch das Gebläse 7 geförderte Medium, also die Luft, direkt zur Brennstoffzelle 2 geleitet werden. Weist das rückgeführte Medium eine zu hohe Feuchtigkeit auf, so wird das Sperrventil 5 geschlossen und die Dreiwegeventile 6 und 9 derart geschaltet, dass der Wasserstoff durch den Gastrockner 14 und anschließend über die Verzweigung 13 wieder in die Brennstoffzelle geführt wird. Der Gastrockner enthält vorteilhafterweise eine Substanz oder eine Einrichtung die in der Lage ist, Wasser in flüssiger und gasförmiger Form aus einem Gasstrom zu entfernen. Dazu sind verschiedene physikalische und chemische Verfahren denkbar.In the case that the fuel cell 2 is designed as a high-temperature fuel cell, the functionality of which is independent of the water content of the flowing through the fuel cell media, but condensation must be prevented, which is constructed as described above fuel cell system 15 For example, operated such that the three-way valves 6 and 9 are closed, so that from the tank 1 flowing medium, ie the hydrogen, and that by the blower 7 conveyed medium, so the air, directly to the fuel cell 2 be directed. If the recirculated medium has too high a humidity, then the check valve becomes 5 closed and the three-way valves 6 and 9 switched so that the hydrogen through the gas dryer 14 and then over the branch 13 is returned to the fuel cell. The gas dryer advantageously contains a substance or a device which is capable of removing water in liquid and gaseous form from a gas stream. For this purpose, various physical and chemical methods are conceivable.

Beim Abfahren, also beim Ausstellen des Brennstoffzellensystems 15 werden die Dreiwegeventile 6 und 9 derart angesteuert, dass das über die Rückführleitung 11 zurückströmende unverbrauchte Medium durch den Gastrockner 14 strömt, wodurch ihm ein großer Teil der Feuchtigkeit entzogen wird. Das Ansteuerventil 5, das auch als Drossel wirken kann, kompensiert den Druckverlust über den Gastrockner 14 und sorgt dafür, dass diese entsprechend durchströmt wird. Die Durchströmung wird mit der Rückführeinrichtung 12 so lange aufrechterhalten, bis eine ausreichende Absenkung der Feuchtigkeit im Brennstoffzellensystem 15 erreicht ist. Dies hat den Vorteil, dass im Ruhezustand des Brennstoffzellensystems 15 in den Gasströmungswegen oder in der Brennstoffzelle keine Kondensation von Wassers stattfindet, die zu einer Schädigung durch Säureaustrag oder zu einer mechanischen Beschädigung durch Gefrieren des Wasser führen kann. Darüber hinaus ist beim Neustart des Brennstoffzellensystems 15 eine störungsfreie Gasversorgung, also eine störungsfreie Zuführung der verwendeten Medien gewährleistet. Beim Neustart des Brennstoffzellensystems 15 werden die Dreiwegeventile 6 und 9 bevorzugt derart geschaltet beziehungsweise angesteuert, dass die von dem Gebläse 7 kommende, in der Verzweigung 8 abgezweigte trockene heiße Luft durch den Gastrockner 14 strömt und dabei die in dem Gastrockner 14 gespeicherte Feuchtigkeit aufnimmt, wodurch der Gastrockner 14 regeneriert wird. Die Luft strömt dabei von dem Dreiwegeventil 9 durch den Gastrockner 14 zum Dreiwegeventil 6 und von da aus direkt über einen Gasströmungsweg zu dem Austritt 10.When driving off, so when issuing the fuel cell system 15 become the three-way valves 6 and 9 triggered such that via the return line 11 returning unused medium through the gas dryer 14 flows, whereby a large part of the moisture is extracted from it. The control valve 5 , which can also act as a throttle, compensates for the pressure loss via the gas dryer 14 and ensures that it is flowed through accordingly. The flow is with the return device 12 maintained until a sufficient reduction of moisture in the fuel cell system 15 is reached. This has the advantage that in the idle state of the fuel cell system 15 no condensation of water takes place in the gas flow paths or in the fuel cell, which may result in damage from acid leakage or mechanical damage due to freezing of the water. In addition, when restarting the fuel cell system 15 ensures a trouble-free gas supply, so a trouble-free supply of the media used. When restarting the fuel cell system 15 become the three-way valves 6 and 9 preferably switched or driven so that the of the blower 7 coming, in the branch 8th diverted dry hot air through the gas dryer 14 flows while keeping in the gas dryer 14 stored moisture absorbs, causing the gas dryer 14 is regenerated. The air flows from the three-way valve 9 through the gas dryer 14 to the three-way valve 6 and from there directly via a gas flow path to the exit 10 ,

Die 2 zeigt ein alternatives Brennstoffzellensystem 16 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. In der 2 dargestellte Elemente, die Elementen aus 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Brennstoffzellensystem 16 gleicht im Wesentlichen dem Brennstoffzellensystem 15 aus der 1. Der Unterschied besteht darin, dass zwischen der Verzweigung 8 in dem Gasströmungsweg des zweiten Mediums, also der Luft, und der Brennstoffzelle 2 ein weiteres Sperrventil 17 vorgesehen ist und die aus dem Gastrockner 14 über das Dreiwegeventil 6 austretende Luft über einen Gasströmungsweg dem Lufteintritt der Brennstoffzelle 2 zugeführt wird. Wobei der Gasströmungsweg von dem Dreiwegeventil 6 zu einer in Strömungsrichtung hinter dem Sperrventil 17 liegenden Verzweigung 18 führt. Wird das Sperrventil 17 geschlossen und die Dreiwegeventile 9 und 6 entsprechend geschaltet, strömt somit heiße trockene Luft von dem Gebläse 7 über die Verzweigung 8 und das Dreiwegeventil 9 in den Gastrockner 14, nimmt dort Feuchtigkeit des Gastrockners auf und strömt anschließend über das Dreiwegeventil 6 zu der Verzweigung 18 und in die Brennstoffzelle 2. Dies kann von Vorteil für Niedertemperaturbrennstoffzellen sein, die, wie oben beschrieben, abhängig von dem Feuchtigkeitsgrad der verwendeten Medien sind.The 2 shows an alternative fuel cell system 16 as a further embodiment of the invention in a schematic representation. In the 2 represented elements, the elements 1 correspond, are provided with the same reference numerals. The fuel cell system 16 is essentially the same as the fuel cell system 15 from the 1 , The difference is that between the branching 8th in the gas flow path of the second medium, that is the air, and the fuel cell 2 another check valve 17 is provided and that from the gas dryer 14 above the three-way valve 6 escaping air via a gas flow path to the air inlet of the fuel cell 2 is supplied. Wherein the gas flow path from the three-way valve 6 to a downstream flow direction behind the check valve 17 lying branch 18 leads. Will the shut-off valve 17 closed and the three-way valves 9 and 6 switched accordingly, thus flows hot dry air from the fan 7 over the branch 8th and the three-way valve 9 in the gas dryer 14 , it absorbs moisture from the gas dryer and then flows through the three-way valve 6 to the junction 18 and in the fuel cell 2 , This may be beneficial for low temperature fuel cells which, as described above, are dependent on the moisture level of the media used.

Die 3 zeigt ein weiteres alternatives Brennstoffzellensystem 19 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung. Auch hier sind gleiche Elemente mit den selben Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Der wesentliche Unterschied zu den vorhergehenden Brennstoffzellensystemen 15 und 16 besteht darin, dass der Gastrockner 14 in Strömungsrichtung hinter der Brennstoffzelle 2 angeordnet ist. Das Sperrventil 5 sowie die Dreiwegeventile 6 und 9 sind dabei ebenfalls in Strömungsrichtung hinter der Brennstoffzelle 2 angeordnet. Aus dem Tank 1 kommendes Energieträger-Medium, also der Wasserstoff, wird über dass Sperrventil 3 direkt zur Brennstoffzelle 2 geleitet, reagiert dort mit dem von dem Gebläse 7 in die Brennstoffzelle 2 geführten Sauerstoff, und verlässt die Brennstoffzelle, wobei er entweder über das Sperrventil 5 und die Rückführeinrichtung 12 erneut der Brennstoffzelle 2 oder über das Dreiwegeventil 6 dem Gastrockner 14 zugeführt wird. In dem Gasströmungsweg der von dem Gebläse 7 geförderten Luft ist eine Verzweigung 20 in Strömungsrichtung vor der Brennstoffzelle 2 vorgesehen, sodass Luft direkt über das Dreiwegeventil 9 dem Gastrockner 14 zugeführt werden kann, um die im Gastrockner 14 gespeicherte Feuchtigkeit aufzunehmen und diesen zu regenerieren. Über das Dreiwegeventil 6 wird die so befeuchtete Luft anschließend zu dem Austritt 10 geleitet. Der in der Brennstoffzelle 2 ungebrauchte Wasserstoff kann durch entsprechendes Einstellen der Dreiwegeventile 6 und 9 sowie des Sperrventils 5 entfeuchtet und der Brennstoffzelle 2 wieder zugeführt werden.The 3 shows another alternative fuel cell system 19 as an embodiment of the invention in a schematic representation. Again, the same elements are provided with the same reference numerals as in the preceding figures. The essential difference to the previous fuel cell systems 15 and 16 is that the gas dryer 14 in the flow direction behind the fuel cell 2 is arranged. The check valve 5 as well as the three-way valves 6 and 9 are also in the flow direction behind the fuel cell 2 arranged. From the tank 1 The coming energy carrier medium, so the hydrogen is over that check valve 3 directly to the fuel cell 2 passed, reacts there with that of the blower 7 into the fuel cell 2 guided oxygen, and leaves the fuel cell, passing either through the check valve 5 and the return device 12 again the fuel cell 2 or via the three-way valve 6 the gas dryer 14 is supplied. In the gas flow path of the blower 7 conveyed air is a branch 20 in the flow direction in front of the fuel cell 2 Provided, allowing air directly through the three-way valve 9 the gas dryer 14 can be fed to the gas dryer 14 to absorb stored moisture and regenerate it. About the three-way valve 6 The humidified air is then to the outlet 10 directed. The one in the fuel cell 2 Unused hydrogen can be adjusted by adjusting the three-way valves accordingly 6 and 9 and the check valve 5 dehumidified and the fuel cell 2 be fed again.

Wie bereits gesagt, erfolgt die Trocknung des Wasserstoffs vorteilhafterweise beim Abschalten, also in einer Abkühlphase des Brennstoffzellensystems 19. Die Trocknung des Wasserstoffs kann einmalig oder schrittweise beim Abstellen des Systems erfolgen. Die Regeneration des Gastrockners 14 erfolgt vorteilhafterweise beim Neustart des Systems.As already stated, the drying of the hydrogen takes place advantageously when switching off, ie in a cooling phase of the fuel cell system 19 , The drying of the hydrogen can be done once or step by step when the system is shut down. The regeneration of the gas dryer 14 takes place advantageously when the system is restarted.

Die Regeneration des Gastrockners 14 ist dabei nicht auf eine Regeneration durch Durchströmen des Gastrockners 14 mit trockener heißer Luft von dem Gebläse 7 beschränkt. Der Gastrockner 14 kann alternativ oder zusätzlich derart ausgebildet sein, dass er das dem Gasstrom entzogene Wasser kontinuierlich oder unter bestimmten Voraussetzungen abgibt. Auch ist eine Regeneration des Gastrockners 14 mittels des Anodengases, also des Wasserstoffes denkbar, wie in der 4 in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.The regeneration of the gas dryer 14 is not on a regeneration by flowing through the gas dryer 14 with dry hot air from the blower 7 limited. The gas dryer 14 may alternatively or additionally be designed such that it releases the gas stream withdrawn water continuously or under certain conditions. Also is a regeneration of the gas dryer 14 by means of the anode gas, so the hydrogen conceivable, as in the 4 in a further embodiment of the invention shown schematically.

Die 4 zeigt ein Brennstoffzellensystem 21, bei dem der Gastrockner 14 nur in den Wasserstoff- beziehungsweise Anodenkreislauf integriert ist, als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch in dieser schematischen Darstellung werden bereits bekannte Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Von dem Tank 1 wird das gasförmige Energieträger-Medium (Wasserstoff) zu dem Sperrventil 3 geführt. In dem Sperrventil 3 folgenden Gasströmungsweg ist ein Wärmetauscher 22 angeordnet, der das hindurchströmende Medium, also den Wasserstoff, vorwärmen kann. Von dem Wärmetauscher 22 wird das Medium über den Gasströmungsweg zu dem Gastrockner 14 geführt. Von dem Gastrockner 14 gelangt das Medium zu der Brennstoffzelle 2. Wie in den 1 und 2 dargestellt, wird das unverbrauchte Medium, also der unverbrauchte Wasserstoff, nach dem Durchströmen der Brennstoffzelle 2 über die Rückführleitung 11 und die Rückführeinrichtung 12 abgeführt, wobei es in diesem Fall zu einem Dreiwegeventil 23 geleitet wird, von dem es über einen Gasströmungsweg in den Gasströmungsweg zwischen Wärmetauscher 22 und Gastrockner 14 über einer Verzweigung 24 oder über einen anderen Gasströmungsweg in den Gasströmungsweg zwischen Gastrockner 14 und Brennstoffzelle 2 über einer Verzweigung 25 geführt wird. Je nach Stellung des Dreiwegeventils 23 kann somit das zurückgeführte, unverbrauchte Medium (Anodengas) direkt der Brennstoffzelle 2 oder zuerst dem Gastrockner 14 und anschließend der Brennstoffzelle 2 zugeführt werden. Wobei eine Trocknung des Anodengases vorzugsweise in den oben beschriebenen Betriebszuständen erfolgt. Das den Sauerstoff enthaltene zweite Medium, also die Luft beziehungsweise das Kathodengas, wird direkt zur Brennstoffzelle 2 und durch diese hindurch zum Austritt 10 geführt. Zur Regeneration des Gastrockners 14 wird der Wärmetauscher 22 dazu verwendet, das von dem Sperrventil 3 kommende Medium (Anodengas) vorzuwärmen, sodass es im Gastrockner befindliche Feuchtigkeit aufnimmt und der Brennstoffzelle 2 zuführt. Das Brennstoffzellensystem 21 hat den Vorteil, dass Kathodengas (Sauerstoff beziehungsweise Luft) und Anodengas (Wasserstoff) voneinander getrennt sind.The 4 shows a fuel cell system 21 in which the gas dryer 14 is integrated only in the hydrogen or anode circuit, as a further embodiment of the invention. Also in this schematic representation already known elements are provided with the same reference numerals. From the tank 1 the gaseous energy carrier medium (hydrogen) becomes the check valve 3 guided. In the check valve 3 following gas flow path is a heat exchanger 22 arranged, which can preheat the medium flowing through, ie the hydrogen. From the heat exchanger 22 the medium becomes the gas dryer via the gas flow path 14 guided. From the gas dryer 14 the medium reaches the fuel cell 2 , As in the 1 and 2 shown, the unused medium, so the unused hydrogen, after flowing through the fuel cell 2 via the return line 11 and the return device 12 dissipated, in which case it becomes a three-way valve 23 from which it flows via a gas flow path into the gas flow path between heat exchangers 22 and gas dryers 14 over a branch 24 or via another gas flow path into the gas flow path between gas dryers 14 and fuel cell 2 over a branch 25 to be led. Depending on the position of the three-way valve 23 Thus, the recirculated, unused medium (anode gas) directly to the fuel cell 2 or first the gas dryer 14 and then the fuel cell 2 be supplied. Wherein a drying of the anode gas is preferably carried out in the operating conditions described above. The oxygen contained second medium, ie the air or the cathode gas is directly to the fuel cell 2 and through them to the exit 10 guided. For the regeneration of the gas dryer 14 becomes the heat exchanger 22 used that from the check valve 3 preheat the incoming medium (anode gas) so that it absorbs moisture in the gas dryer and the fuel cell 2 supplies. The fuel cell system 21 has the advantage that cathode gas (oxygen or air) and anode gas (hydrogen) are separated from each other.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 ist es möglich den Wasserstoff beziehungsweise das Anodengas so lange zu trocknen, bis der Gastrockner 14 seine Aufnahmekapazität erreicht hat. Es sei denn der Gastrockner 14 kann kontinuierlich das aufgenommene Wasser entsorgen. Um eine vorteilhafte kontinuierliche Trocknung eines Mediums zu gewährleisten, ist ein Brennstoffzellensystem mit zwei Gastrocknern denkbar, die im Wechsel arbeiten, sodass einer trocknet während der andere regeneriert wird. Die vorteilhaften Ausgestaltungen ermöglichen das Trocknen der Gasströmungswege sowohl außerhalb als auch innerhalb einer Brennstoffzelle, sodass keine Flüssigkeit kondensiert, die zu einer Schädigung des Systems führen könnte.In the illustrated embodiments of the 1 to 4 it is possible to dry the hydrogen or the anode gas until the gas dryer 14 has reached its capacity. Unless the gas dryer 14 can continuously dispose of the collected water. In order to ensure an advantageous continuous drying of a medium, a fuel cell system with two gas dryers is conceivable, which work in alternation, so that one dries while the other is regenerated. The advantageous embodiments allow drying of the gas flow paths both outside and inside a fuel cell, so that no liquid condenses, which could lead to damage to the system.

11
Tanktank
22
Brennstoffzellefuel cell
33
Sperrventilcheck valve
44
Verzweigungbranch
55
Sperrventilcheck valve
66
DreiwegeventilThree-way valve
77
Gebläsefan
88th
Verzweigungbranch
99
DreiwegeventilThree-way valve
1010
Austrittexit
1111
RückführleitungReturn line
1212
RückführeinrichtungReturn means
1313
Verzweigungbranch
1414
Gastrocknergas dryer
1515
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
1616
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
1717
Sperrventilcheck valve
1818
Verzweigungbranch
1919
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
2020
Verzweigungbranch
2121
BrennstoffzellensystemThe fuel cell system
2222
Wärmetauscherheat exchangers
2323
DreiwegeventilThree-way valve
2424
Verzweigungbranch
2525
Verzweigungbranch

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, bei dem mindestens ein gasförmiges Medium mindestens einen Gasströmungsweg durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium zumindest zeitweise getrocknet wird.Method for operating a fuel cell, in which at least one gaseous medium flows through at least one gas flow path , characterized in that the flowing medium is at least temporarily dried. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium zum Trocknen durch einen Gastrockner geleitet wird.Method according to claim 1, characterized in that that the medium is passed through a gas dryer for drying. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Abkühlphase der Brennstoffzelle die Trocknung des Mediums durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in a cooling phase of the fuel cell the drying of the medium is carried out. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gastrockner zur Regeneration in einem Regenerationsbetrieb von dem oder von einem anderen Medium durchströmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the gas dryer for regeneration in a regeneration operation is flowed through by or from another medium. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium oder dass die anderen Medien zur Regeneration des Gastrockners vorgewärmt wird/werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the medium or that the other media for Regeneration of the gas dryer is / are pre-heated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium oder dass die Medien Anodengas und/oder Kathodengas ist/sind.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the medium or that the media is anode gas and / or Cathode gas is / are. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodengas schrittweise oder kontinuierlich getrocknet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the anode gas is gradual or continuous is dried. Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle und mindestens einem Gasströmungsweg zur Führung eines gasförmigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasströmungsweg mindestens ein zuschaltbarer Gastrockner (14) angeordnet ist.Fuel cell system with at least one fuel cell and at least one gas flow path for guiding a gaseous medium, characterized in that in the gas flow path at least one switchable gas dryer ( 14 ) is arranged. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gastrockner (14) mittels im Gasströmungsweg liegenden Umschaltventilen (3, 5, 6, 9, 17, 23) von verschiedenen Medien und/oder zum Zwecke verschiedener Betriebszustände, insbesondere für einen Gastrocknerbetrieb oder für einen Regenerationsbetrieb des Gastrockners (14), durchströmt werden kann.Fuel cell system according to claim 8, characterized in that the gas dryer ( 14 ) by means of switching valves located in the gas flow path ( 3 . 5 . 6 . 9 . 17 . 23 ) of different media and / or for the purpose of different operating conditions, in particular for a gas dryer operation or for a regeneration operation of the gas dryer ( 14 ), can be flowed through. Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gastrockner (14) feuchtigkeitsaufnehmendes, insbesondere wasseraufnehmendes, Material aufweist und/oder die Feuchtigkeit aufgrund mindestens eines physikalischen Effekts bindet.Fuel cell system according to one of the preceding claims, characterized in that the gas dryer ( 14 ), moisture-absorbing, in particular water-absorbing, material and / or moisture due to at least one physical effect binds.
DE102007058868A 2007-12-06 2007-12-06 Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying Withdrawn DE102007058868A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007058868A DE102007058868A1 (en) 2007-12-06 2007-12-06 Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007058868A DE102007058868A1 (en) 2007-12-06 2007-12-06 Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007058868A1 true DE102007058868A1 (en) 2009-06-10

Family

ID=40621155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007058868A Withdrawn DE102007058868A1 (en) 2007-12-06 2007-12-06 Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007058868A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011109603A1 (en) 2011-08-05 2013-02-07 Daimler Ag Method for switching OFF a fuel cell system for vehicle, involves cooling system components when temperature difference of components is less than threshold, to equalize temperatures of components during switch OFF of fuel cell system
FR2985859A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-19 Helion SYSTEM FOR SUPPLYING A GAS FUEL CELL
CN106356542A (en) * 2015-07-17 2017-01-25 福特全球技术公司 Humidification system and method for fuel cell
WO2018233945A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Robert Bosch Gmbh Fuel cell device having a humidification unit for humidifying fuel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10104760A1 (en) * 2001-02-02 2002-08-29 Volkswagen Ag Fuel cell system and operating process removes water from waste gas stream by cooling and adsorption and recycles it
DE69817396T2 (en) * 1997-12-01 2004-06-24 Ballard Power Systems Inc., Burnaby METHOD AND APPARATUS FOR WATER HANDLING OF AN ION EXCHANGE MEMBRANE IN A FUEL CELL
DE102004020029A1 (en) * 2004-04-23 2005-12-01 Ballard Power Systems Ag Fuel cell-based power generation system has heat insulating container which houses fuel cell stack to maintain temperature gradient between condenser and fuel cell stack for predetermined period of time after operational shutdown

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69817396T2 (en) * 1997-12-01 2004-06-24 Ballard Power Systems Inc., Burnaby METHOD AND APPARATUS FOR WATER HANDLING OF AN ION EXCHANGE MEMBRANE IN A FUEL CELL
DE10104760A1 (en) * 2001-02-02 2002-08-29 Volkswagen Ag Fuel cell system and operating process removes water from waste gas stream by cooling and adsorption and recycles it
DE102004020029A1 (en) * 2004-04-23 2005-12-01 Ballard Power Systems Ag Fuel cell-based power generation system has heat insulating container which houses fuel cell stack to maintain temperature gradient between condenser and fuel cell stack for predetermined period of time after operational shutdown

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011109603A1 (en) 2011-08-05 2013-02-07 Daimler Ag Method for switching OFF a fuel cell system for vehicle, involves cooling system components when temperature difference of components is less than threshold, to equalize temperatures of components during switch OFF of fuel cell system
FR2985859A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-19 Helion SYSTEM FOR SUPPLYING A GAS FUEL CELL
WO2013107803A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-25 Areva Stockage D'energie System for supplying a fuel cell with gas
CN106356542A (en) * 2015-07-17 2017-01-25 福特全球技术公司 Humidification system and method for fuel cell
CN106356542B (en) * 2015-07-17 2021-08-03 福特全球技术公司 Humidification system and humidification method for fuel cell
WO2018233945A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Robert Bosch Gmbh Fuel cell device having a humidification unit for humidifying fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10102447B4 (en) Humidifier for use with a fuel cell
DE10202471B4 (en) The fuel cell system
EP1815549B8 (en) Fuel cell system with a liquid separator
DE112004000822B4 (en) Fuel cell system for moistening a fuel cell stack
DE102019214711A1 (en) Method for operating a fuel cell system, fuel cell system
DE102011114721A1 (en) Fuel cell system mounted in e.g. motor car, has sorption device with sorption material which is arranged in exhaust air duct or exhaust gas line, and thermally contacted with fuel cell and component requiring cold start condition
DE102007058868A1 (en) Fuel cell i.e. low-temperature fuel cell, operating method for motor vehicle, involves allowing flow of gaseous medium through gas flow path, temporarily drying medium, and guiding medium through gas drying apparatus for drying
DE102014211847A1 (en) The fuel cell system
DE102004017281B4 (en) Fuel cell system and use of a fuel cell system in a vehicle
DE102014018141A1 (en) fuel cell stack
DE10004800A1 (en) Fuel cell system
EP2583341B1 (en) Device for humidification of anode gas
DE10006472A1 (en) Fuel cell block
WO2009095238A1 (en) Fuel cell system with adsorption heat accumulator
DE102015203953A1 (en) Fuel cell system with cathode gas recirculation line and method of operation and control unit for controlling a fuel cell system
EP4008035B1 (en) Humidifier, fuel cell device comprising a humidifier, and motor vehicle
DE102006056377A9 (en) An apparatus for a fuel cell vehicle for preventing formation of a hydrogen / oxygen interface on the anode side
DE102008060533A1 (en) Liquid separator for a fuel cell system
DE102007052634B4 (en) A fuel cell system with a water retention material and method for removing excess moisture
DE10232757B4 (en) Apparatus and method for humidifying a gas flow
DE102019126306A1 (en) Fuel cell system
DE10324386B4 (en) The fuel cell system
DE102019205814A1 (en) Conditioning device and fuel cell device with such
DE102019205809A1 (en) Flow field plate, fuel cell stack with a flow field plate and fuel cell system
DE102017220362A1 (en) Humidifier module for a fuel cell system, fuel cell system, method for regenerating a humidifier module and vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140806

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: AUDI AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: VOLKSWAGEN AG, 38440 WOLFSBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: GULDE & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWALTSKANZL, DE

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008040000

Ipc: H01M0008040890

R082 Change of representative
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee