DE102008016579A1

DE102008016579A1 - Brennstoffzelleneinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung

Info

Publication number: DE102008016579A1
Application number: DE102008016579A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Nüßle (FH)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-08
Also published as: JP2011517020A; WO2009121560A1; US20110045369A1; EP2258018A1; CN101981746A

Abstract

Brennstoffzelleneinrichtung mit zumindest einer Brennstoffzelle (2), welche einen Anodenraum (4) und einen Kathodenraum (3) aufweist und in einem Gehä Spülen des Gehäuses (6) in das Gehäuse (6) in einen Raum (7) außerhalb der Brennstoffzelle (2) einleitbar ist. Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung (16, 17, 18, 19) zum Ableiten des im Raum (7) enthaltenen und das Spülmedium aufweisenden Mediumgemischs vorgesehen, welche mit dem Raum (7) und einer vom Kathodenraum (3) abführenden Abgasleitung (15, 15a) verbunden ist und welche so ausgebildet ist, dass das Ableiten des Mediumgemischs mit dem in der Abgasleitung (15, 15a) strömenden Abgasstrom strömungstechnisch gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennstoffzelleneinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzelleneinrichtung mit zumindest einer Brennstoffzelle, welche einen Anodenraum und einen Kathodenraum aufweist und in einem Gehäuse angeordnet ist. Ein Spülmedium zum Spülen des Gehäuses ist in das Gehäuse außerhalb der Brennstoffzelle einleitbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung, bei dem ein Spülmedium zum Spülen des Gehäuses, in dem eine Brennstoffzelle angeordnet ist, in das Gehäuse außerhalb der Brennstoffzelle eingeleitet wird.
Eine derartige Brennstoffzelleneinrichtung und ein derartiges Verfahren ist aus der WO 2005/099017 A2 bekannt. Dort wird als Spülmedium Umgebungsluft von außen zugeführt.
Bei Brennstoffzellensystemen ist es üblich, die Brennstoffzelle bzw. einen Brennstoffzellenstapel mit mehreren Brennstoffzellen in einem Gehäuse unterzubringen. Dieses Gehäuse dient zum einen dazu, den Brennstoffzellenstapel vor äußeren Einflüssen wie Schmutz, Staub, Wasser etc. zu schützen, zum anderen dient es dazu, etwaige Undichtigkeiten des Brennstoffzellenstapels, insbesondere der Anode, und die damit verbundenen Wasserstoffemissionen aufzufangen und gezielt an einen bestimmten Ort zu leiten. Problematisch dabei ist allerdings, dass es durch die Undichtigkeit des Brennstoffzellenstapels innerhalb des Gehäuses zu Gasgemischen kommen kann, die aufgrund ihrer Zusammensetzung ein brennbares oder explosives Gasgemisch bilden. Dies soll im Stand der Technik dadurch vermieden werden, dass das Gehäuse permanent mit Frischluft durchströmt wird, welche mittels eines Gebläses oder Ventilators aus der Umgebung in das Gehäuse gefördert wird. Dabei dient das Gebläse der Brennstoffzelleneinrichtung gemäß WO 2005/099017 A2 auch der Luftversorgung der Kathode. Neben der Zuströmleitung ist am Gehäuse eine Abströmleitung angeordnet, die beispielsweise in einem Abluft- bzw. Abgaskanal mündet. Durch das permanente Durchströmen des Gehäuses mit Frischluft soll gewährleistet werden, dass sich kein unerwünschtes Wasserstoff-Luftgemisch im Gehäuse bildet. Ein Problem hierbei ist, dass extra ein separates Gebläse vorgesehen sein muss, um die Durchströmung realisieren zu können. Dieses Gebläse muss entsprechend mit einem Motor angetrieben werden, was sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad des Systems auswirkt. Es leistet jedoch keinerlei Beitrag zur Energieumwandlung. Das Gebläse hat üblicher Weise eine eingeschränkte Leistungsfähigkeit und kann somit nur einen bestimmten, relativ kleinen Luftstrom fördern, wodurch ein permanenter Betrieb erforderlich wird.
Des Weiteren kann innerhalb des Gehäuses ein Sensor angeordnet sein, welcher die Wasserstoffkonzentration im Gehäuse misst. Ist diese Konzentration oberhalb eines bestimmten Grenzwerts, erfolgt die Abschaltung des gesamten Brennstoffzellensystems, da das Gebläse gegebenenfalls nicht mehr oder nicht ausreichend fördern kann, um die Wasserstoffkonzentration im Gehäuse entsprechend senken zu können. Eine Spülung mit Umgebungsluft ist außerdem u. a. deshalb nachteilig, weil sie ca. 21% Sauerstoff enthält, der letztendlich eine Komponente des Gasgemisches darstellt, das bei entsprechender Wasserstoff-Konzentration potentiell explosionsfähig sein kann. Des Weiteren kann bei einem permanenten Betrieb des Gebläses die Geräuschentwicklung des Gebläses als störend empfunden werden.
In diesem Zusammenhang sind auch Brennstoffzellensysteme bekannt, bei denen beispielsweise hinter einer Luftfiltereinheit in der Ansaugstrecke des Kompressors für den Kathodenraum des Brennstoffzellensystems eine Leitung abzweigt, welche in das Gehäuse mündet. In dieser Leitung ist ebenfalls ein Gebläse angeordnet, welches die abgezweigte Luft in das Gehäuse fördert. Das dann aus dem Gehäuse wieder abgeleitete Medium wird vor dem Kompressor in die Ansaugstrecke für den Kathodenraum eingeleitet. Das Gasgemisch des Gehäuses wird somit dem Kompressor zugeführt, welcher das Gasgemisch ansaugt und dem Kathodenraum der Brennstoffzelle zuführt. Der eventuell sehr geringe Anteil an Wasserstoff, der aus dem Gehäuse mit ausgefördert wird, wird dann nochmals durch die Ansaugluft des Kompressors aus der Umgebung verdünnt. Der Gasstrom wird dann verdichtet und der Kathode zugeführt, wo dann der sehr geringe Anteil an Wasserstoff chemisch abreagiert. Damit soll gewährleistet werden, dass keinerlei Wasserstoffemissionen nach außen bzw. in die Umgebung gelangen. Für das Gebläse in dieser abzweigenden Leitung gilt das bereits oben Gesagte, wobei auch hier das Gebläse permanent an einem stationären Punkt betrieben wird und das Gehäuse permanent durchspült wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzelleneinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung zu schaffen, bei der bzw. dem ein effizientes Spülen des Gehäuses außerhalb der Brennstoffzelle ohne eine störende Geräuschbeeinträchtigung, wie sie durch ein eigens dafür vorgesehenes Gebläse auftritt, gewährleistet werden kann, und bei der bzw. dem darüber hinaus durch das Spülen kein unerwünschtes Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisch erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennstoffzelleneinrichtung, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 22 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Brennstoffzelleneinrichtung umfasst zumindest eine Brennstoffzelle, welche einen Anodenraum und einen Kathodenraum aufweist und in einem Gehäuse angeordnet ist. Ein Spülmedium zum Spülen des Gehäuses ist in das Gehäuse in einen Raum außerhalb der Brennstoffzelle einleitbar. Die Brennstoffzelleneinrichtung umfasst eine Vorrichtung zum Ableiten des in dem Raum enthaltenen und das Spülmedium aufweisenden Mediumgemischs, wobei die Vorrichtung mit dem Innenraum des Gehäuses und einer vom Kathodenraum abführenden Abgasleitung verbunden ist. Darüber hinaus ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass beim Ableiten des Mediumgemischs aus dem Raum des Gehäuses der Raum und somit auch das Mediumgemisch mit dem in der Abgasleitung strömenden Abgasstrom strömungstechnisch gekoppelt ist. Durch die Vorrichtung kann somit eine Komponente bereitgestellt werden, mittels welcher das Spülen einfacher und ohne eine quasi aktiv arbeitende Komponente, wie es beispielsweise ein Gebläse ist, erfolgen kann und darüber hinaus auch erreicht werden kann, dass ungewünschte Mediumgemische, insbesondere unerwünschte Wasserstoff-Luft-Gemische, in dem Raum erzeugt werden.
Die Vorrichtung ist somit quasi eine passiv arbeitende Einheit, wodurch gegenüber aktiv arbeitenden Einheiten eine höhere Zuverlässigkeit erreicht werden kann. Die Vorrichtung ist somit so konzipiert, dass sie strömungstechnische Zusammenhänge nutzt, um das Ableiten bzw. das Absaugen des im Raum enthaltenen Mediumgemischs zu ermöglichen. Eine aktive Komponente, beispielsweise ein Gebläse, kann daher zum Ableiten dieses Mediumgemischs aus dem Gehäuse vollständig entfallen.
Vorzugsweise ist das Spülmedium aus der Umgebung eingeleitete Frischluft.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass der Abgasstrom ein Treibstrahl ist, durch dessen Strömen das Mediumgemisch automatisch aus dem Raum absaugbar ist.
Insbesondere ist die Vorrichtung als Pumpe, bevorzugt als Strahlpumpe, ausgebildet. Diese ist besonders einfach ausgelegt und konzeptionell äußerst zuverlässig. Eine derartige Strahlpumpe ermöglicht die besonders effektive Umsetzung der strömungstechnischen Zusammenhänge im Hinblick auf das automatische Absaugen des Mediumgemischs aus dem Raum in Verbindung mit dem strömenden Abgasstrom.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung, insbesondere die Strahlpumpe, eine Engstelle mit einem in Vergleich zum Strömungsquerschnitt vor und nach der Engstelle reduzierten Strömungsquerschnitt auf. Die Vorrichtung ist somit im Hinblick auf ihre Engstelle so konzipiert, dass sich der Strömungsquerschnitt vor der Engstelle und auch nach der Engstelle jeweils aufweitet. Strömungstechnisch kann dies auch einen Düseneffekt, beispielsweise wie bei einer Laval-Düse, gewährleisten. Durch das Hindurchströmen des Abgasstroms durch diese Engstelle kann die strömungstechnische Kopplung zum Absaugen des Mediumgemischs aus dem Raum durch Verbindung dieser Engstelle mit dem Raum besonders geeignet erfolgen.
Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Vorrichtung eine in den Raum mündende Leitung aufweist, welche von dieser Engstelle abzweigt.
Insbesondere ist die in den Raum mündende Öffnung der Leitung zur Seite hin orientiert. In diesem Zusammenhang kann die Leitung quasi seitlich, insbesondere waagrecht, in den Raum einmünden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die in den Raum mündende Öffnung der Leitung nach oben hin orientiert ist und die Leitung sich insbesondere senkrecht nach oben (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) erstreckt. Gerade durch die zweite Lösung kann ermöglicht werden, dass sich der im Gehäuse nach oben hin absetzende Brennstoff, insbesondere Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gas, besonders geeignet abgesaugt werden kann und somit das Gehäuse besonders effektiv gespült werden kann.
Vorzugsweise mündet die Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs aus dem Raum, insbesondere die Leitung dieser Vorrichtung, oberhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle in den Raum. Auch durch diese Ausgestaltung kann dem Aspekt Rechnung getragen werden, dass sich der Brennstoff in dem Raum nach oben hin absetzt und somit der aus der Brennstoffzelle beispielsweise aufgrund von Leckagen austretende sich nach oben absetzende Brennstoff besonders gut ausgespült werden kann. Vorzugsweise weist das Gehäuse eine Öffnung zum Zuleiten des Spülmediums auf, welche unterhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle ausgebildet ist. Auch durch diese Ausgestaltung kann der Spüleffekt begünstigt werden, da quasi durch das Einströmen von unten oder auf einem Niveau unterhalb der Brennstoffzelle der Brennstoff zusätzlich nach oben getrieben werden kann und dort entsprechend aus dem Gehäuse gespült bzw. abgeleitet werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine Öffnung zum Zuleiten des Spülmediums aufweist, welche oberhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle ausgebildet ist.
Die Öffnung kann vorteilhafterweise durch ein Verschlusselement verschließbar sein, wobei das Verschlusselement insbesondere elektronisch steuerbar ist. Durch diese Ausgestaltung kann erreicht werden, dass die Öffnung nicht permanent offen ist, sondern bedarfsabhängig geöffnet und geschlossen werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass die verschließende oder öffnende Stellung des Verschlusselements abhängig von der Konzentration des Brennstoffs in dem Raum des Gehäuses außerhalb der Brennstoffzelle erfolgt.
Vorzugsweise kann diese Konzentration des Brennstoffs mittels einer Vorrichtung zur Erfassung dieser Konzentration, insbesondere einer geeigneten Sensorik, bestimmt werden. Diese Sensorik ist vorzugsweise im Gehäuse außerhalb der Brennstoffzelle angeordnet. Insbesondere ist diese Sensorik vom Höhenniveau her oberhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle, vorzugsweise benachbart zur oberen Abdeckung des Gehäuses angeordnet.
Die Vorrichtung ist insbesondere vollständig in dem Gehäuse angeordnet. Dadurch kann eine kompakte Ausgestaltung erzielt werden.
Insbesondere ist stromauf der Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs aus dem Gehäuse eine Umgehungsleitung zum Umgehen dieser Vorrichtung ausgebildet, welche von der Abgasleitung des Kathodenraums abzweigt. Dadurch kann eine Bypass-Ausgestaltung erreicht werden, welche es ermöglicht, dass situations- und bedarfsabhängig der Abgasstrom entsprechend umgeleitet wird. Der für die Realisierung des strömungstechnischen Prinzips erforderliche Anteil eines Abgasstroms kann somit sehr präzise dosiert werden. So kann betriebsphasenabhängig der gesamte Abgasstrom über die Vorrichtung geleitet werden und es kann andererseits auch ermöglicht werden, dass lediglich ein Teilstrom über die Vorrichtung geleitet wird oder der gesamte Abgasstrom über die Umgehungsleitung geleitet wird.
Insbesondere sind die über die Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs und über die Umgehungsleitung strömenden Anteile des Abgasstroms einstellbar. Vorzugsweise sind diese Anteile des Abgasstroms abhängig von einer Konzentration an Brennstoff in dem Raum des Gehäuses einstellbar. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Brennstoffzelleneinrichtung ein Einstellelement aufweist, welches die Strömungsquerschnitte der Abgasleitung mit der Vorrichtung einerseits und die Strömungsquerschnitte der Umgehungsleitung andererseits ändern kann. Vorzugsweise ist diese Einstellelement elektronisch steuerbar und die Position entsprechend veränderbar. Auch dies kann insbesondere in Abhängigkeit der Konzentration des Brennstoffs in dem Raum, in dem sich das Mediumgemisch befindet, erfolgen. Insbesondere ist das Einstellelement an der Abzweigung zwischen der Abgasleitung und der Umgehungsleitung angeordnet.
Vorzugsweise weist die Brennstoffzelleneinrichtung einen Katalysator auf, durch welchen das aus dem Raum abgeleitete Mediumgemisch leitbar ist. Durch diesen Katalysator kann dann in bevorzugter Weise die Abreicherung des in dem Mediumgemisch enthaltenen Brennstoffs ermöglicht und somit das Ausleiten eines Mediumgemischs mit unerwünscht hohem Anteil an Brennstoff verhindert werden. Vorzugsweise ist der Katalysator in der sich zwischen dem Raum und der Engstelle der Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs erstreckenden Leitung angeordnet. Selbstverständlich kann der Katalysator auch an einer anderen Stelle auf dem Weg zwischen dem Gehäuse und der Umgebung angeordnet sein, wobei über diesen Weg das Mediumgemisch geleitet wird.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung mit zumindest einer Brennstoffzelle, welche einen Anodenraum und einen Kathodenraum aufweist und in einem Gehäuse angeordnet ist, wird ein Spülmedium zum Spülen eines Raums des Gehäuses in das Gehäuse außerhalb der Brennstoffzelle eingeleitet. Ein in einer Abgasleitung des Kathodenraums strömender Abgasstrom wird strömungstechnisch durch eine Vorrichtung so mit dem Raum gekoppelt, dass das im Raum enthaltene und das Spülmedium aufweisende Mediumgemisch aus dem Raum abgesaugt, insbesondere automatisch abgesaugt wird. Durch diese Vorgehensweise ist es nicht mehr erforderlich, ein aktives Element, beispielsweise ein Gebläse, vorzusehen, um diese Spülung und das Ableiten des Mediumgemischs erreichen zu können. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht aufgrund strömungstechnischer Prinzipien die Realisierung einer passiven Vorgehensweise, wodurch Bauteilkomponenten eingespart werden können und der Wirkungsgrad der Brennstoffzelleneinrichtung durch derartig aktive Komponenten nicht verschlechtert wird.
Vorzugsweise wird die Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs aus dem Raum abhängig von einer Konzentration an Brennstoff in dem Raum zum Absaugen des Mediumgemischs freigegeben. Dadurch kann ermöglicht werden, dass diese Vorrichtung nicht permanent aktiv ist, sondern lediglich in spezifischen erforderlichen Betriebsphasen entsprechend genutzt und verwendet wird.
Insbesondere wird der Raum des Gehäuses mit dem Mediumgemisch mit Frischluft gespült.
Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung und insbesondere die Funktionsweise und die Zusammenhänge der gegenständlichen Merkmale sind auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
Gemäß der Erfindung wird somit durch die Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs, insbesondere einer Strahlpumpe, kein „aktives”, sondern ein „passives” Bauteil bzw. Konzept verwendet, was eine erhöhte Zuverlässigkeit bewirkt. Der Einsatz der vorteilhaften Strahlpumpe erfordert nur einen minimalen Mehraufwand an Gewicht und Bauraum gegenüber einem System ohne Belüftung des Gehäuses und einen erheblich geringeren Aufwand an Bauraum und Gewicht gegenüber einem System mit Zusatzgebläse und Antriebsmotor. Dadurch, dass nicht permanent ein Gebläse angetrieben werden muss, ist ein solches System mit Strahlpumpe energetisch betrachtet effizienter und weist somit einen erhöhten Wirkungsgrad gegenüber Systemen auf, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Dem sich durch die Strahlpumpe ergebenden größeren Druckabfall, der aufgrund der erforderlichen höheren Pumpleistung auftritt, kann damit begegnet werden, dass der Abluftstrom bzw. Abgasstrom die Strahlpumpe durch die Umgehungsleitung hindurch umgeht und so der Weg eines sehr geringen Druckabfalls in der Abluftstrecke gewählt wird. Das Einstellelement, insbesondere eine Klappe, wird hierbei dann bei Bedarf so gestellt, dass der Abgasstrom über die Strahlpumpe geführt wird und das Mediumgemisch, insbesondere das Gasgemisch, aus dem Gehäuse ansaugt. Da dies vorzugsweise immer dann erfolgt, wenn eine bestimmte Konzentration des Brennstoffs, insbesondere des Wasserstoffs, in dem Raum des Gehäuses mit dem Mediumgemisch festgestellt wird und die übrige Zeit der Abluftstrom über die Bypass-Leitung bzw. Umgehungsleitung geführt wird, was einen geringeren Druckabfall und eine geringere Pumparbeit des Verdichters ermöglicht, ist diese Möglichkeit höchst effizient, da der kurzzeitige energetische Aufwand sehr gering ist. Des Weiteren ergibt sich durch die vorzugsweise im Abgasstrom angeordnete Klappe auch die Möglichkeit, zumindest teilweise das Druckniveau im Brennstoffzellenstapel anzuheben, was zwar insgesamt ineffizienter sein kann, dafür aber die Möglichkeit bietet, durch den erhöhten Druck im Kathodenraum die Leistung bzw. die Leistungsdichte der Brennstoffzelle zu erhöhen. Dies ist insbesondere bei Verwendung der Brennstoffzelleneinrichtung in Höhenlagen mit niedrigeren Drücken der Fall. Dies bedeutet auch, dass selbst bei Verwendung der Strahlpumpe ohne die Bypassleitung Effizienzverluste nur relativ gering sind, da der erhöhte Aufwand an Pumpleistung bei einem höheren Druckabfall, also wenn der Abgasstrom über die Strahlpumpe geführt wird, durch den erhöhten Druck im Kathodenraum und den damit höheren Wirkungsgrad des Brennstoffzellenstapels zumindest zum Teil ausgeglichen werden kann.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Brennstoffzelleneinrichtung so ausgestaltet ist, dass der im Kathodenraum erzeugte Abgasstrom und der im Anodenraum erzeugte Abgasstrom über die Strahlpumpe geleitet werden und das vorteilhaft eingesetzte Katalysatorelement nicht zwingend in der den Raum mit dem Mediumgemisch mit der Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs verbindenden Saugleitung angeordnet sein muss, sondern auch irgendwo sonst im Bereich des Abluftstrangs, in dem die Abluft der Kathode, der gespülte Brennstoff der Anode und die aufgefangenen Leckagen gemeinsam über ein solches Katalysatorelement geleitet werden.
Es kann eine Sicherheitsphilosophie auch dahingehend vorgesehen sein, dass das Einstellelement in der Abgasleitung des Kathodenraums stromlos so gestellt ist, dass der Abgasstrom des Kathodenraums in diesem Zustand immer über die Vorrichtung zum Ableiten des Mediumgemischs aus dem Raum strömt und somit das Mediumgemisch aus dem Gehäuse ansaugt. Dies würde sicherstellen, dass bei einem Defekt des Aktuators zum Einstellen des Einstellelements, insbesondere der Klappe, trotzdem eine Absaugung des Mediengemischs aus dem Gehäuse gewährleistet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung;
4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung;
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung;
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung; und
7 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelleneinrichtung.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Brennstoffzelleneinrichtung 1 gezeigt, welche als mobiles Brennstoffzellensystem ausgebildet und in einem Fahrzeug angeordnet ist. Die Brennstoffzelleneinrichtung 1 umfasst eine Brennstoffzelle 2, welche einen Kathodenraum 3 und einen Anodenraum 4 aufweist. Der Kathodenraum 3 und der Anodenraum 4 sind durch eine PEM (proton exchange membrane) 5 voneinander separiert. Die Brennstoffzelle 2 ist im Ausführungsbeispiel als PEM-Brennstoffzelle ausgebildet. Die Brennstoffzelleneinrichtung 1 umfasst einen Brennstoffzellenstapel mit vorzugsweise einer Mehrzahl an Brennstoffzellen 2. Im Ausführungsbeispiel ist der Übersichtlichkeit halber lediglich eine Brennstoffzelle 2 gezeigt.
Diese Brennstoffzelle 2 ist in einem Gehäuse 6 angeordnet, welches die Brennstoffzelle 2 vor Schmutz, äußeren Einflüssen und Beschädigungen schützt.
In einem inneren Raum 7 des Gehäuses 6 außerhalb der Brennstoffzelle 2 kann sich im Betrieb der Brennstoffzelle 2 aufgrund von Leckagen der Brennstoffzelle 2 oder anderweitiger Prozesse Brennstoff ansammeln, welcher aus dem Raum 7 ausgespült werden soll. Dem Anodenraum 4 wird über einen Anodenzweig Brennstoff, insbesondere Wasserstoff oder ein wasserstoffhaltiges Gas, zugeführt. Dieses ist in einem Vorratsspeicher bzw. -behälter 8 gespeichert und wird über eine Zuführleitung 9 dem Anodenraum 4 zugeführt. Das Anodenabgas kann über eine Rückleitung und eine Rezirkulationseinrichtung, z. B. eine Pumpe, ganz oder teilweise wieder der Anode zugeführt werden (nicht dargestellt). Ein im Betrieb der Brennstoffzelle 2 im Anodenraum 4 erzeugtes Anodenabgas wird über eine Abgasleitung 10 vom Anodenraum 4 abgeleitet und insbesondere auch in die Umgebung abgeführt.
Darüber hinaus umfasst die Brennstoffzelleneinrichtung 1 auch einen Kathodenzweig mit einer Zuführleitung 11, über welche Oxidationsmittel, insbesondere Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas wie z. B. Umgebungsluft, zum Kathodenraum 3 gefördert wird. In dem Kathodenzweig und mit der Zuführleitung 11 verbunden bzw. darin angeordnet ist ein Luftfilter 12. Stromab des Luftfilters 12 ist ein Kompressor 13 angeordnet, welcher über einen Motor 14 angetrieben wird und welcher das Oxidationsmittel über die Zuführleitung 11 zum Kathodenraum 3 fördert.
Darüber hinaus umfasst die Brennstoffzelleneinrichtung 1 und insbesondere der Kathodenzweig eine Abgasleitung 15, über welche das im Kathodenraum 3 im Betrieb der Brennstoffzelle 2 erzeugte Kathodenabgas abgeleitet wird. Auch dieses wird in die Umgebung abgeleitet. Selbstverständlich kann sowohl auf dem Kathodenzweig als auch auf dem Anodenzweig eine Rezirkulationseinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher das Abgas des Kathodenraums 3 in die Zuführleitung 11 bzw. das Anodenabgas in die Zuführleitung 9 zurückgeführt wird.
Die Brennstoffzelleneinrichtung umfasst des Weiteren eine Vorrichtung zum Ableiten des in dem Raum 7 gebildeten Mediums, welches den gesammelten Brennstoff und das Spülmedium umfasst, aus dem Raum 7 heraus. Die Vorrichtung ist im Ausführungsbeispiel als Strahlpumpe 16 konzipiert. Die Strahlpumpe 16 ist mit einem Teilelement in der Abgasleitung 15 angeordnet bzw. mit dieser verbunden. Die Strahlpumpe 16 ist als passives Bauteil ausgebildet. Aufgrund strömungstechnischer Zusammenhänge kann durch eine geeignete Ausgestaltung der Strahlpumpe 16 erreicht werden, dass das in Raum 7 enthaltene Mediumgemisch bedarfsabhängig und situationsspezifisch automatisch abgesaugt werden kann. Die Strahlpumpe 16 ist dazu einerseits mit dem Raum 7 über eine Leitung 17 und andererseits mit der Abgasleitung 15 verbunden. Das aus dem Kathodenraum 3 ausströmende Abgas bzw. der daraus ausströmende Abgasstrom strömt durch die Abgasleitung 15 und somit auch durch die Strahlpumpe 16. Durch diesen strömenden Abgasstrom und die Verbindung der Strahlpumpe 16 mit dem Raum 7 kann aufgrund strömungstechnischer Zusammenhänge das Absaugen des Mediumgemischs aus Raum 7 ermöglicht werden. Dies erfolgt besonders vorteilhaft dadurch, dass die Vorrichtung bzw. Strahlpumpe 16 ein Element 18 umfasst, welches eine Engstelle 19 aufweist. Das Element 18 ist so ausgebildet, dass es in einer axialen Richtung und somit in seiner Längsrichtung und in diesem Zusammenhang auch in Längsrichtung der Abgasleitung 15 mit einem variierenden Strömungsquerschnitt ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die Engstelle 19 einen Strömungsquerschnitt aufweist, welcher kleiner ist als der Strömungsquerschnitt vor und nach dieser Engstelle 19. Das Element 18 der Strahlpumpe 16 ist somit vor und nach der Engstelle 19 mit einem jeweils aufgeweiteten Strömungsquerschnitt ausgebildet, wodurch ein Prinzip gemäß einer Laval-Düse realisiert werden kann.
An dieser Engstelle 19 mündet die Leitung 17 ein, vgl. Einmündung 20. Wie in der Darstellung in 1 gezeigt ist, zweigt die Leitung 17 von einer Stelle des Gehäuses 6 ab, welche im Hinblick auf die Betrachtung des Höhenniveaus (y-Richtung) oberhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle 2 liegt. Dies ist vorteilhaft, da sich der aus der Brennstoffzelle 2 ausströmende Brennstoff in dem Raum 7 nach oben (positive y- Richtung) absetzt. Bei der gezeigten Ausführung ist die Leitung 17 so orientiert, dass sie quasi waagrecht aus dem Gehäuse 6 austritt wodurch die Öffnung 21 quasi seitlich orientiert ist und somit ein seitliches Absaugen aus dem Raum 7 erfolgt. Die Strahlpumpe 16 ist somit stromab der Brennstoffzelle 2 angeordnet und mit dem Raum 7 sowie mit der Abgasleitung 15 verbunden.
Zum Spülen des Raums 7 wird von außen bzw. aus der Umgebung Frischluft 22 über eine Öffnung 23 in das Gehäuse 6 eingeleitet. Die Öffnung 23 ist gemäß der Ausführung in 1 an einer Unterseite bzw. an einem Boden des Gehäuses 6 ausgebildet und somit im Hinblick auf das Höhenniveau unterhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle 2 realisiert.
Der aus dem Kathodenraum 3 ausströmende Abgasstrom, welcher in der Abgasleitung 15 strömt, fungiert in der Strahlpumpe 16 als Treibstrahl, wodurch aufgrund der strömungstechnischen Kopplung das Absaugen des Mediumgemischs, welches die Frischluft 22 und den im Raum 7 angesammelten Brennstoff aufweist, automatisch und passiv erfolgt.
Gemäß der Darstellung 1 ist zu erkennen, dass die Strahlpumpe 16 außerhalb des Gehäuses 6 angeordnet ist. Darüber hinaus ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Brennstoffzelleneinrichtung 1 eine permanente Spülung des Gehäuses 6 realisiert. Darüber hinaus wird auch permanent das in Raum 7 gebildete Mediumgemisch durch die Strahlpumpe 16 abgesaugt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist im Unterschied zur Darstellung gemäß 1 ein Katalysator 24 vorgesehen, durch welchen das aus dem Raum 7 abgesaugte Mediumgemisch hindurch geleitet wird. In der gezeigten 2 ist der Katalysator 24 in der Leitung 17, welche den Raum 7 bzw. das Gehäuse 6 mit dem Element 18 der Strahlpumpe 16 verbindet, angeordnet. In dem Katalysator 24 reagiert der im Brennstoff-Oxidationsmittel-Gemisch bzw. Wasserstoff-Luft-Gemisch enthaltene Wasserstoff ab, so dass kein oder nur ein sehr geringer Anteil an Wasserstoff in die Umgebung gelangen kann.
Selbstverständlich kann dieser Katalysator 24 auch an einer anderen Stelle des Strömungswegs des Mediumgemischs angeordnet sein.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, welches im Unterschied zur Darstellung gemäß 1 dahingehend realisiert ist, dass die Strahlpumpe 16 in dem Gehäuse 6 angeordnet ist. Darüber hinaus erstreckt sich die Leitung 17 in vertikaler Richtung nach oben (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft), so dass die Öffnung 21 nach oben hin orientiert ist. Diese Öffnung 21 befindet sich somit im oberen Bereich des Gehäuses 6, also dort wo sich potentiell Wasserstoff ansammelt. Dadurch kann der dort angesammelte Wasserstoff besonders effektiv abgesaugt werden.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß 2 eine zusätzliche Umgehungsleitung 25 vorgesehen ist. Die Umgehungsleitung 25 zweigt an der Abzweigung 26 stromauf der Strahlpumpe 16 von der Abgasleitung 15 ab. Durch diese Umgehungsleitung 25 kann die Strahlpumpe 16 umgangen werden. Über die Umgehungsleitung 25 kann somit der in der Abgasleitung 15 strömende Abgasstrom bedarfsabhängig zumindest teilweise geleitet werden. Dazu ist vorgesehen, dass ein Einstellelement, welches im Ausführungsbeispiel als Klappe 27 ausgebildet ist, elektronisch gesteuert verstellbar ist. Die Klappe 27 ist im Ausführungsbeispiel direkt an der Abzweigung 26 angeordnet und kann über einen Stellmotor 28 verstellt werden. Die Verstellung kann dabei kontinuierlich erfolgen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Anteile des Abgasstroms abhängig von einer Konzentration des Brennstoffs im Raum 7 entsprechend abgeleitet werden.
Darüber hinaus hat die Ausgestaltung mit der Umgehungsleitung 25 den Vorteil, dass während der überwiegenden Betriebszeit der Brennstoffzelleneinrichtung 1 der aus dem Kathodenraum 3 ausströmende Abgasstrom entlang des Weges des geringeren Strömungswiderstands geführt werden kann, welcher durch die Abführung über die Umgehungsleitung 25 realisiert ist. Dies ist bezüglich der Verdichterleistung der etwas effektivere Prozess. Über ein beispielsweise intermittierendes Betätigen der Klappe 27 kann der Abgasstrom aus der Kathodenseite bzw. dem Kathodenraum 3 kurzzeitig immer wieder über die primäre Abgasleitung 15a und somit auch über die Strahlpumpe 16 geführt werden, so dass damit das Mediumgemisch aus dem Raum 7 abgesaugt bzw. angesaugt werden kann. Bei der Ausgestaltung gemäß 4 ist die Strahlpumpe 16 und auch die Umgehungsleitung 25 und die Abzweigung 26 außerhalb des Gehäuses 6 angeordnet.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Unterschied zur Darstellung gemäß 4 die Abzweigung 26 und die Strahlpumpe 16 und ein Teil der Umgehungsleitung 25 innerhalb des Gehäuses 6 angeordnet sind. Darüber hinaus ist in 5 eine Steuereinheit 29 gezeigt, welche elektronisch mit dem Stellmotor 28 und mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Konzentration des Brennstoffs in dem Raum 7, insbesondere dem Sensor 30, signal- bzw. datenleitend verbunden ist. Abhängig von der mittels des Sensors 30 erfassten Konzentration des Brennstoffs kann die Klappe 27 bedarfsabhängig durch den durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 29 aktivierbaren Stellmotor 28 eingestellt werden.
Bei Detektion eines bestimmten, festgelegten Grenzwerts der Konzentration an Brennstoff erfolgt ein Signal an die Steuer- und/oder Regeleinheit 29. Diese Einheit 29 verarbeitet das Signal und betätigt dann die Klappe 27 mittels welcher der Weg des Abgasstroms aus dem Kathodenraum 3 über die Strahlpumpe 16 und somit über die Abgasleitung 15a vorgegeben und dadurch das Mediumgemisch aus dem Raum 7 des Gehäuses 6 abgesaugt werden kann. Die Betätigung der Klappe 27 und damit der Weg des Abgasstroms des Kathodenraums 3 wird somit in Abhängigkeit der Wasserstoffkonzentration im Raum 7 geregelt. Des Weiteren kann die Steuerung der Klappe 27 auch von anderen oder weiteren Parametern gesteuert bzw. geregelt werden. In diesem Zusammenhang sei als Parameter beispielsweise der Luftmassenstrom und die Kompressordrehzahl des Kompressors 13 genannt. Die Zuströmung von Frischluft 22 erfolgt hierbei über die im Boden des Gehäuses 6 angebrachte Öffnung 23.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem keine Öffnung 23 im Boden des Gehäuses 6 ausgebildet ist, sondern eine Öffnung 31 an einer seitlichen Stelle des Gehäuses 6, welche im Hinblick auf das Höhenniveau oberhalb (in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft) der Brennstoffzelle 2 angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist die Öffnung 31 mittels eines Verschlusselements 32 verschließbar, wobei das Verschlusselement 32 mit Hilfe der Steuer- und/oder Regeleinheit 29 gesteuert werden kann. Beispielsweise kann das Verschlusselement 32 magnetisch betätigt werden. Auch hier ist eine signal- bzw. datenleitende Verbindung mittels einer Signalleitung realisiert, wie bei der signal- bzw. datenleitenden Verbindung zu dem Sensor 30 und dem Stellmotor 28. Wird eine Konzentration des Brennstoffs im Raum 7 detektiert, die einen bestimmten Grenzwert überschreitet, erfolgt ein Signal vom Sensor 30 zur Einheit 29. Diese verarbeitet das Signal entsprechend und es erfolgt ein Signal an die Klappe 27 und ein Signal an das Verschlusselement 32, welches die Öffnung 31 freigibt. Nach Absinken der Konzentration des Brennstoffs in Raum 7 des Gehäuses 6 oder nach einer festgelegten Zeit erfolgt wieder die Herstellung des Normalzustands über die entsprechende Ansteuerung der Klappen 27 und des Verschlusselements 32. Dies bedeutet, dass das Gehäuse 6 wieder geschlossen wird, indem einerseits die Öffnung 31 durch das Verschlusselement 32 verschlossen wird und andererseits die Strahlpumpe 16 umgangen wird, indem die Klappe 27 so eingestellt wird, dass der aus dem Kathodenraum 3 austretende Abgasstrom vollständig über die Umgehungsleitung 25 geleitet wird. Diese geschlossene Stellung des Verschlusselements 32 und die die Abgasleitung 15a verschließende Stellung des Klappenelements 27 sind in 6 gezeigt.
In 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Brennstoffzelleneinrichtung 1 gezeigt, bei welchem im Unterschied zur Ausgestaltung in 6 das Verschlusselement 32 im geöffneten Zustand dargestellt ist. Darüber hinaus ist die Klappe 27 in einem Zustand gezeigt, bei dem die Umgehungsleitung 25 vollständig verschlossen ist und der aus dem Kathodenraum 3 austretende Abgasstrom vollständig über die Abgasleitung 15a und somit auch über die Strahlpumpe 16 geleitet wird.
Einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen eines spezifischen Ausführungsbeispiels sind mit Merkmalen und Merkmalskombinationen anderer Beispiele selbstverständlich verbindbar, um weitere Ausführungsbeispiele zu generieren. Darüber hinaus sind in den Ausführungsbeispielen nicht genannte Merkmale oder Merkmalskombinationen selbstverständlich als Ergänzungen zu den jeweiligen Ausführungsbeispielen zu verstehen.

1: Brennstoffzelleneinrichtung
2: Brennstoffzelle
3: Kathodenraum
4: Anodenraum
5: PEM
6: Gehäuse
7: Raum
8: Vorratsspeicher
9, 11: Zuführleitungen
10, 15: Abgasleitungen
12: Luftfilter
13: Kompressor
14: Motor
16: Strahlpumpe
17: Leitung
18: Element
19: Engstelle
20: Einmündung
21: Öffnung
22: Frischluft
23, 31: Öffnungen
24: Katalysator
25: Umgehungsleitung
26: Abzweigung
27: Klappe
28: Stellmotor
29: Steuereinheit
30: Sensor
32: Verschlusselement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2005/099017 A2 [0002, 0003]

Claims

Brennstoffzelleneinrichtung mit zumindest einer Brennstoffzelle (2), welche einen Anodenraum (4) und einen Kathodenraum (3) aufweist und in einem Gehäuse (6) angeordnet ist, bei der ein Spülmedium zum Spülen des Gehäuses (6) in das Gehäuse (6) in einen Raum (7) außerhalb der Brennstoffzelle (2) einleitbar ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (16, 17, 18, 19) zum Ableiten des im Raum (7) enthaltenen und das Spülmedium aufweisenden Mediumgemischs, welche mit dem Raum (7) und einer vom Kathodenraum (3) abführenden Abgasleitung (15, 15a) verbunden ist und welche so ausgebildet ist, dass das Ableiten des Mediumgemischs mit dem in der Abgasleitung (15, 15a) strömenden Abgasstrom strömungstechnisch gekoppelt ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülmedium aus der Umgebung eingeleitete Frischluft ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) so ausgebildet ist, dass der Abgasstrom ein Treibstrahl ist, durch dessen Strömen das Mediumgemisch automatisch aus dem Raum (7) absaugbar ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) eine Strahlpumpe (16) umfasst.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) eine Engstelle (19) mit einem im Vergleich zum Strömungsquerschnitt vor und nach der Engstelle (19) reduziertem Strömungsquerschnitt aufweist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) eine in den Raum (7) mündende Leitung (17) aufweist, welche von der Engstelle (19) abzweigt.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Raum (7) mündende Öffnung (21) der Leitung (17) in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft zur Seite hin orientiert ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Raum (7) mündende Öffnung (21) der Leitung (17) in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft nach oben hin orientiert ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19), insbesondere die Leitung (17), in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft oberhalb der Brennstoffzelle (2) mit dem Gehäuse (6) verbunden ist und in den Raum (7) mündet.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) eine Öffnung (23) zum Zuleiten des Spülmediums (22) aufweist, welche in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft unterhalb der Brennstoffzelle (2) ausgebildet ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) eine Öffnung (31) zum Zuleiten des Spülmediums (22) aufweist, welche in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft oberhalb der Brennstoffzelle (2) ausgebildet ist.
Brennstoffelleneinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (23, 31) durch ein Verschlusselement (32) verschließbar ist, welches elektronisch steuerbar ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) vollständig in dem Gehäuse (6) angeordnet ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Vorrichtung (16, 17, 18, 19) eine Umgehungsleitung (25) zum Umgehen der Vorrichtung (16, 17, 18, 19) von der Abgasleitung (15, 15a) abzweigt.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) und über die Umgehungsleitung (25) strömenden Anteile des Abgasstroms einstellbar sind.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile abhängig von einer Konzentration des Brennstoffs in dem Raum (7) einstellbar sind.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile mittels eines verstellbaren, bevorzugt elektronisch steuerbaren, Einstellelements (27) einstellbar sind.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Katalysator (24), durch welchen das aus dem Raum (7) abgeleitete Mediumgemisch hindurch leitbar ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (24) in der sich zwischen dem Raum (7) und der Engstelle (19) der Vorrichtung (16, 17, 18, 19) erstreckenden Leitung (17) angeordnet ist.
Brennstoffzelleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (22) zur Erfassung der Konzentration an Brennstoff in dem Raum (7) des Gehäuses (6) außerhalb der Brennstoffzelle (2).
Brennstoffzelleneinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (22) innerhalb des Gehäuses (6) und außerhalb der Brennstoffzelle (2) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelleneinrichtung (1) mit zumindest einer Brennstoffzelle (2), welche einen Anodenraum (4) und einen Kathodenraum (3) aufweist und in einem Gehäuse (6) angeordnet ist, bei dem ein Spülmedium (22) zum Spülen eines Raums (7) des Gehäuses (6) in das Gehäuse (6) außerhalb der Brennstoffzelle (2) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Abgasleitung (15, 15a) des Kathodenraums (3) strömender Abgasstrom strömungstechnisch durch eine Vorrichtung (16, 17, 18, 19) so mit dem Raum (7) gekoppelt wird, dass das im Raum (7) enthaltene und das Spülmedium (22) aufweisende Mediumgemisch aus dem Raum (7) abgesaugt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16, 17, 18, 19) abhängig von einer Konzentration des Brennstoffs in dem Raum (7) zum Absaugen des Mediumgemischs freigegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (7) mit Frischluft gespült wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Kathodenraum (3) ausströmende Abgasstrom bedarfsabhängig, bevorzugt abhängig von der Konzentration von Brennstoff in dem Raum (7), über die Abgasleitung (15, 15a) und/oder eine von der Abgasleitung (15, 15a) stromauf der Vorrichtung (16, 17, 18, 19) abzweigende Umgehungsleitung (25) geleitet wird.