DE102009057777A1

DE102009057777A1 - Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems in einer Bereitschafts-/Regenerationsbetriebsart

Info

Publication number: DE102009057777A1
Application number: DE102009057777A
Authority: DE
Inventors: Akbar Chowdhury; John P. Salvador; Abdullah B. Alp
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: US8088530B2; CN101800324A; US20100151288A1; DE102009057777B4; CN101800324B

Abstract

System und Verfahren, um ein Brennstoffzellensystem in eine Bereitschaft während eines Systemruhezustandes zu bringen, um eine Systembrennstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Das Verfahren kann umfassen, dass die Kathodenluftströmung um den Stapel umgeleitet wird, ein Luftströmungsausgang von einem Kathodenkompressor auf einen minimalen zulässigen Sollwert reduziert wird, die Stapelschütze geöffnet werden, um den Stapel von dem Hochspannungsbus zu trennen und den Stapel elektrisch von dem Rest des Systems zu isolieren, eine unabhängige Last mit dem Stapel eingekoppelt wird, wie Endzellenheizer in dem Stapel, um eine Stapelspannung zu unterdrücken, ein Überdruck in der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels aufrechterhalten wird und die Anode periodisch in den Austragsstrom abgelassen wird. Wenn eine Systemleistungsanforderung gestellt wird, die den Ruhezustand entfernt, kehrt das System in den Normalbetrieb zurück, indem die Luftströmung zurück zu der Kathode geführt und die Stapelschütze geöffnet werden, wenn eine Leerlaufspannung erreicht ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein System und Verfahren zur Verbesserung der Brennstoffwirtschaftlichkeit eines Brennstoffzellensystems und insbesondere ein System und Verfahren zur Verbesserung der Brennstoffwirtschaftlichkeit eines Brennstoffzellensystems, indem das Brennstoffzellensystem während des Systemruhebetriebs in eine Bereitschaftsbetriebsart gebracht wird, die umfasst, dass Kompressorluft um einen Brennstoffzellenstapel herumgeführt wird und eine unabhängige Last an dem Stapel vorgesehen wird, um seine Ausgangsspannung zu reduzieren.
2. Diskussion der verwandten Technik
Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er rein ist und dazu verwendet werden kann, effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen aufweist. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf, und die Kathode nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespalten, um freie Protonen und Elektronen zu erzeugen. Die Protonen gelangen durch den Elektrolyt an die Kathode. Die Protonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektro lyt gelangen und werden somit durch eine Last geführt, in der sie Arbeit verrichten, bevor sie an die Kathode geliefert werden.
Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) stellen eine populäre Brennstoffzelle für Fahrzeuge dar. Die PEMFC weist allgemein eine protonenleitende Festpolymerelektrolytmembran auf, wie eine Perfluorsulfonsäuremembran. Die Anode und die Kathode weisen typischerweise fein geteilte katalytische Partikel, gewöhnlich Platin (Pt), auf, die auf Kohlenstoffpartikeln geträgert und mit einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung wird auf entgegengesetzten Seiten der Membran abgeschieden. Die Kombination der katalytischen Anodenmischung, der katalytischen Kathodenmischung und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA). MEAs sind relativ teuer herzustellen und erfordern bestimmte Bedingungen für einen effektiven Betrieb.
Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodeneingangsreaktandengas, typischerweise eine Strömung aus Luft auf, die mittels eines Kompressors durch den Stapel getrieben wird. Es wird nicht der gesamte Sauerstoff von dem Stapel verbraucht, und ein Teil der Luft wird als ein Kathodenabgas ausgegeben, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt enthalten kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffreaktandengas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt. Der Stapel weist auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Der Brennstoffzellenstapel weist eine Serie von Bipolarplatten auf, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten positioniert sind. Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel auf. Auf der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Anodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. Auf der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. Eine Endplatte weist Anodengasströmungskanäle auf, und die andere Endplatte weist Kathodengasströmungskanäle auf. Die Bipolarplatten und die Endplatten bestehen aus einem leitenden Material, wie rostfreiem Stahl oder einem leitenden Verbundstoff bzw. Komposit. Die Endplatten leiten die von den Brennstoffzellen erzeugte Elektrizität aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten weisen auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
Bei einem Beispiel werden, wenn sich ein Brennstoffzellensystem in einer Ruhebetriebsart befindet, wie beispielsweise, wenn ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem an einer Ampel gestoppt wird, wobei der Brennstoffzellenstapel keine Leistung erzeugt, um Systemvorrichtungen zu betreiben, immer noch Kathodenluft und Wasserstoffgas an den Brennstoffzellenstapel geliefert, und der Stapel erzeugt Ausgangsleistung. Die Lieferung von Wasserstoffgas an den Brennstoffzellenstapel, wenn sich dieser in der Ruhebetriebsart befindet, stellt allgemein eine Verschwendung dar, da der Betrieb des Stapels in diesem Zustand nicht sehr viel Nutzarbeit erzeugt. Somit ist es allgemein erwünscht, eine Stapelausgangsleistung und eine Stromentnahme während dieser Ruhebedingungen zu reduzieren, um eine Brennstoffwirtschaftlichkeit des Systems zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung sind ein System und ein Verfahren offenbart, um ein Brennstoffzellensystem während eines Systemruhezustands in eine Bereitschafts- oder Regenerationsbetriebsart zu bringen, um eine Brennstoffwirtschaftlichkeit des Systems zu verbessern. Das Verfahren kann umfassen, dass die Kathodenluftströmung um den Stapel herumgeleitet wird, ein Luftströmungsausgang von einem Kathodenkompressor auf einen minimalen zulässigen Sollwert reduziert wird, die Stapelprimärschütze geöffnet werden, um den Stapel von dem Hochspannungsbus zu trennen und den Stapel von dem Rest des Systems elektrisch zu isoliern, eine unabhängige Last mit dem Stapel eingekoppelt wird, wie Endzellenheizer in dem Stapel, um eine Stapelspannung zu unterdrücken, ein Überdruck in der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels aufrechterhalten wird und die Anode periodisch in den Austragsstrom abgelassen wird. Wenn eine Systemleistungsanforderung gestellt wird, die den Ruhezustand beseitigt, kehrt das System dadurch in den Normalbetrieb zurück, dass die Kompressorluftströmung zurück zu der Kathode geführt wird und die Stapelschütze geöffnet werden, wenn eine Leerlaufspannung oder eine Ruhebetriebsspannung erreicht ist.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockschaubild eines Brennstoffzellensystems; und
2 ist ein Diagramm mit der Zeit an der horizontalen Achse und einer Größe an der vertikalen Achse, das eine Stapelausgangsleistung zeigt, wenn sich das Brennstoffzellensystem in einer Bereitschafts- oder Regenerationsbetriebsart befindet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf einen Prozess gerichtet ist, um ein Brennstoffzellensystem während eines Systemruhebetriebs in eine Bereitschafts- oder Regenerationsbetriebsart zu bringen, um eine Brennstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken.
1 ist ein schematisches Blockschaubild eines Brennstoffzellensystems 10, das einen Brennstoffzellenstapel 12 aufweist. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst einen Kompressor 14, der Kathodenluft an die Kathodenseite des Stapels 12 auf einer Kathodeneingangsleitung 16 liefert. Kathodenaustrag wird von dem Brennstoffzellenstapel 12 auf einer Kathodenabgasleitung 18 ausgegeben. Eine Umgehungs- bzw. Bypassleitung 20 ist um den Brennstoffzellenstapel 12 herum vorgesehen, und ein Bypassventil 22 kann geöffnet werden, um zu ermöglichen, dass die Luft von dem Kompressor 14 die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 umgeht. Wasserstoff-Brennstoff wird an die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 von einer Wasserstoffquelle 24 auf einer Anodeneingangsleitung 26 geliefert. Anodenaustrag wird bei Anodenablässen von dem Brennstoffzellenstapel 12 auf Leitung 28 ausgegeben, wenn ein Ablassventil 30 geöffnet ist, um das Anodenabgas an die Ausgangsleitung 18 zu führen.
Der Brennstoffzellenstapel 12 wird durch ein durch einen Kühlmittelkreislauf 32 strömendes Kühlfluid gekühlt. Das Kühlfluid wird durch den Stapel 12 und den Kühlmittelkreislauf 32 durch eine Hochtemperaturpumpe 34 gepumpt. Ein Kühler 36 kühlt das Kühlfluid, wenn es den Stapel 12 verlässt, so dass es in der Lage ist, eine Stapelkühlung in einer Umwälz- bzw. Rezirkulationsweise bereitzustellen. Der Brennstoffzellenstapel 12 kann Endzellenheizer 38 und 40 aufweisen, die Endzellen in dem Stapel 12 heizen, die typischerweise bei einer kühleren Temperatur als der Rest der Zellen in dem Brennstoffzellenstapel 12 arbeiten, wie es dem Fachmann gut bekannt ist. Stapelprimärschütze 42 und 44 führen eine selektive elektrische Kopplung des Brennstoffzellenstapels 12 mit einem Hochspannungsbus 48 aus, der mit einer Systemlast 46 gekoppelt ist. Ein Systemcontroller 50 steuert das System 10, einschließlich des Bypassventils 22, des Ablassventils 30, der Hochtemperaturpumpe 34 und des Kompressors 14.
Wenn sich das Brennstoffzellensystem 10 in einer Ruhebetriebsart befindet, wie beispielsweise, wenn ein Brennstoffzellenfahrzeug an einer Ampel gestoppt wird, kann der Kompressor 14 abhängig von der Architektur weiterhin 100-te bis 1000-de Watt verwenden. Eine proportionale Menge an Wasserstoff-Brennstoff von der Wasserstoffquelle 24 wird an die Anodenseite des Stapels 12 geliefert, um den Betrieb des Stapels 12 aufrechtzuerhalten, wie dem Fachmann gut bekannt ist. Die vorliegende Erfindung schlägt vor, das Brennstoffzellensystem 10 während der Ruhebetriebsart in eine Bereitschafts- oder Regenerationsbetriebsart zu versetzen, so dass das System 10 eine minimale Menge an Wasserstoffbrennstoff verwendet, wie es notwendig ist, um das System zu Wirtschaftlichkeitszwecken in Betrieb zu halten.
Wenn das Brennstoffzellensystem 10 in die Bereitschaftsbetriebsart geht, wird das Bypassventil 22 geöffnet, so dass Kathodenluft von dem Kompressor 14 von dem Brennstoffzellenstapel 12 unter geringem Druck zu der Kathodenabgasleitung 18 umgeleitet wird. Somit muss der Kompressor 14 die Luft nicht durch den Stapel 12 treiben. Ferner wird der Kompressor 14 mit seinem minimalen Sollwert oder seiner minimalen Drehzahl betrieben. Wenn ein regeneratives Bremsen verwendet wird, bei dem elektrische Energie aus einer Motorbremsung erzeugt wird, kann ein Sollwertsignal an den Kompressor 14 geliefert werden, um die gewünschte Menge an Energie, die regeneriert wird, zu verbrauchen.
Die Niedrigleistungs- oder Bereitschaftsbetriebsart kann auch eine Betriebsvorgehensweise aufweisen, bei der bei Erreichen der richtigen Bedingungen zum Eintritt in die Bereitschaftsbetriebsart der Stapel 12 von dem System 10 durch Öffnen der Primärschütze 42 und 44 isoliert wird, um den Stapel 12 von dem Bus 48 und der primären Last 46 zu trennen. Auch kann eine unabhängige Last separat von dem Bus 48 elektrisch mit dem Stapel 12 verbunden werden, sobald die Schütze 42 und 44 geöffnet wurden, wie die Endzellenheizer 38 und 40. Sobald der Stapel 12 von dem Hochspannungsbus 48 entkoppelt wird, kann der Kompressor 14 Leistung von einer ergänzenden Energiequelle aufnehmen, wie einer Batterie oder einem Ultrakondensator (nicht gezeigt) oder aus einer regenerativen Bremsung.
Die Anodenseite des Stapels 12 kann mit Wasserstoffgas bei einem Sollwert oberhalb des Drucks beliefert werden, den der Kompressor 14 an der Kathodenseite des Stapels 12 bewirkt. Während dieser Zeit wird die unabhängige Last auf der Stapelseite der Primärschütze 42 und 44 über den Stapel 12 angelegt, so dass die Stapelspannung zusammenbricht. Das System 10 lässt die Anodenseite des Stapels 12 periodisch ab, um jegli chen Stickstoff, der sich an der Anodenseite des Stapels 12 ansammeln kann, zu beseitigen. Zusätzlich kann, wenn es geeignet ist, das System 10 die Kühlmittelpumpe 34 abschalten, um die Leistungsentnahme an dem System 10 weiter zu reduzieren.
Das System 10 arbeitet solange in der Bereitschaftsbetriebsart, bis die Bedingungen vorhanden sind, um die Niederleistungs- oder Bereitschaftsbetriebsart zu verlassen und einen Normalbetrieb wieder aufzunehmen. Um die Bereitschaftsbetriebsart zu verlassen, schließt der Controller 50 einfach das Bypassventil 22, um Luft von dem Kompressor 14 in den Stapel 12 umzuleiten, anstatt um diesen herum zu führen. Zu diesem Zeitpunkt kehrt die Stapelspannung zu einer Leerlaufspannung zurück, und die Primärschütze 42 und 44, die den Stapel 12 von dem Bus 48 isolieren, können geschlossen werden. Daher ist die Zeitdauer, die es benötigt, um zum Normalbetrieb zurückzukehren, eine einfache Funktion dessen, wie schnell die Luft zurück an den Stapel 12 geliefert werden kann. Sobald der Stapel 12 zu seinem normalen Betrieb zurückgekehrt ist, kehrt die gesamte Funktionalität in den Normalzustand zurück. Die Menge an Brennstoff oder Energie, die während dieser Niedrigleistungs- oder Bereitschaftsbetriebsart verbraucht wird, ist wesentlich geringer, als wenn der Stapel 12 in einem Ruhebetrieb belassen würde, und sollte daher signifikant zu einem Betriebswirkungsgrad bzw. einer Betriebswirtschaftlichkeit beitragen.
2 ist ein Diagramm mit der Zeit an der horizontalen Achse und einer Größe an der vertikalen Achse, das einige der Zustände zeigt, die auftreten, wenn die Systemsteuerung von der Ruhebetriebsart in die Bereitschaftsbetriebsart geht. Die Schaubildlinie 60 ist ein Stapelspannungsausgang. Die Einheiten an der horizontalen Achse und der vertikalen Achse sind lediglich repräsentativ zur Perspektive und nicht dazu be stimmt, für einen Systembetrieb spezifisch zu sein. An Punkt 62 ist das System 10 für eine gewisse Zeitdauer in der Ruhebetriebsart gewesen, wie vierzig Sekunden, und wird angewiesen, in die Bereitschaftsbetriebsart zu gehen. Die Endzellenheizer 38 und 40 oder eine andere Last werden eingekoppelt, so dass die Stapelspannung unterdrückt wird, um eine Korrosion zu reduzieren, so dass die Stapelspannung abnimmt. Eine Welligkeit 64 in der Linie 60 zeigt, wo periodische Anodenablassereignisse aufgetreten sind, die jeglichen Sauerstoff verbrauchen, der in die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 eingetreten sein kann. Der Punkt 66 zeigt, wo das System 10 in die normale Betriebsart zurückkehrt.
Die vorhergehende Diskussion offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann erkennt leicht aus einer derartigen Diskussion und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen darin ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, durchgeführt werden können.

Claims

Verfahren, um ein Brennstoffzellensystem in eine Bereitschaftsbetriebsart zu bringen, wobei das Verfahren umfasst, dass: erkannt wird, dass das System für eine vorbestimmte Zeitdauer in einer Ruhebetriebsart gewesen ist; Kathodenluft von einem Kompressor um einen Brennstoffzellenstapel durch Öffnen eines Stapelbypassventils umgeleitet wird; Wasserstoffströmung für den Brennstoffzellenstapel mit einem Durchfluss bereitgestellt wird, der einen höheren Anodenüberdruck gegenüber der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels aufrechterhält; der Brennstoffzellenstapel von einem Hochspannungsbus durch Öffnen von Primärstapelschützen getrennt wird; und der Brennstoffzellenstapel elektrisch mit einer unabhängigen Last gekoppelt wird, um eine Stapelspannung zu unterdrücken.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, das der Kompressor mit einer vorbestimmten minimalen Drehzahl betrieben wird.
Verfahren, um ein Brennstoffzellensystem in eine Bereitschaftsbetriebsart zu bringen, wobei das Verfahren umfasst, dass: erkannt wird, dass das System für eine vorbestimmte Zeitdauer in einer Ruhebetriebsart gewesen ist; Kathodenluft von einem Kompressor um einen Brennstoffzellenstapel durch Öffnen eines Stapelbypassventils umgeleitet wird; der Kompressor mit einer vorbestimmten minimalen Drehzahl betrieben wird; der Brennstoffzellenstapel von einem Hochspannungsbus durch Öffnen von Primärstapelschützen getrennt wird; und der Brennstoffzellenstapel elektrisch mit einer unabhängigen Last gekoppelt wird, um eine Stapelspannung zu unterdrücken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, ferner umfassend, dass periodische Anodenablässe bereitgestellt werden, bei denen ein Ablassventil für Anodenabgas während der Bereitschaftsbetriebsart geöffnet wird, um Stickstoff von der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels zu entfernen, insbesondere umfassend: dass eine Wasserstoffströmung zu dem Brennstoffzellenstapel mit einem Durchfluss bereitgestellt wird, der einen höheren Anodenüberdruck gegenüber der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels aufrechterhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei die unabhängige Last Endzellenheizer in dem Brennstoffzellenstapel umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, ferner umfassend, dass eine Hochtemperaturpumpe abgeschaltet wird, die ein Kühlfluid zu dem Brennstoffzellenstapel pumpt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, ferner umfassend, dass die Bereitschaftsbetriebsart beendet wird und zu einem normalen Systembetrieb zurückgekehrt wird, indem das Bypassventil geschlossen wird, um zu ermöglichen, dass Kathodenluft an den Brennstoffzellenstapel geliefert wird, und die Primärschütze geöffnet werden, wenn die Stapelspannung zu einer Leerlaufspannung zurückkehrt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei die vorbestimmte Zeitdauer etwa vierzig Sekunden beträgt.
Brennstoffzellensystem, umfassend: einen Brennstoffzellenstapel mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite, wobei der Stapel ferner Endzellenheizer aufweist; eine Wasserstoffgasquelle zur Lieferung von Wasserstoffgas an die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels; einen Kompressor zur Lieferung von Kathodenluft an die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels; ein Bypassventil, um zu ermöglichen, dass die Kathodenluft den Stapel umgeht; eine Hochtemperaturpumpe zum Pumpen eines Kühlfluides durch den Brennstoffzellenstapel; Stapelschütze zur Verbindung des Brennstoffzellenstapels mit einem Hochspannungsbus; und einen Controller zur Steuerung von Systembetriebsabläufen, wobei der Controller das System in eine Bereitschaftsbetriebsart bringt, um eine Brennstoffwirtschaftlichkeit zu erhöhen, wenn ein Systemruhezustand für eine vorbestimmte Zeitdauer detektiert wird, umfassend, dass Kathodenluft von dem Kompressor um den Brennstoffzellenstapel herum durch Öffnen des Bypassventils umgeleitet wird, Wasserstoffgas an den Brennstoffzellenstapel mit einem Durchfluss bereitgestellt wird, der einen höheren Anodenüberdruck gegenüber der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels beibehält, der Brennstoffzellenstapel von dem Hochspannungsbus zum Öffnen der Stapelschütze getrennt wird, und der Brennstoffzellenstapel mit den Endzellenheizern elektrisch gekoppelt wird, um die Stapelspannung zu unterdrücken.
System nach Anspruch 9, ferner mit einem Anodenaustragsablassventil, wobei der Controller periodische Anodenablässe bereitstellt, indem das Anodenabgasablassventil während der Bereitschaftsbetriebsart geöffnet wird, um Stickstoff von der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels zu entfernen, und/oder wobei der Controller auch die Hochtemperaturpumpe abschaltet, wenn sich das System in der Bereitschaftsbetriebsart befindet, und/oder wobei der Controller den Kompressor mit einer vorbestimmten minimalen Drehzahl betreibt, wenn sich das System in der Bereitschaftsbetriebsart befindet, und/oder wobei der Controller die Bereitschaftsbetriebsart beendet und zu einem normalen Systembetrieb zurückkehrt, indem das Bypassventil geschlossen wird, um zu ermöglichen, dass Kathodenluft an den Brennstoffzellenstapel geliefert wird, und die Stapelschütze geöffnet werden, wenn die Stapelspannung zu einer Leerlaufspannung zurückkehrt, und/oder wobei die vorbestimmte Zeitdauer etwa vierzig Sekunden beträgt.