DE102010005294B4 - Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Spülen von Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel bei Systemabschaltung - Google Patents

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Spülen von Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel bei Systemabschaltung Download PDF

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Abstract

Brennstoffzellensystem (10), umfassend:einen Brennstoffzellenstapel (12), der eine Kathodenseite und eine Anodenseite umfasst;einen Kompressor (14), der der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) Kathodenluft liefert; undeine Wasserstoffquelle (24), die der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) Wasserstoffgas liefert, wobei das System (10) zum Entfernen von Wasser aus dem Brennstoffzellenstapel (12) in einem Abschaltmodus arbeitet, wobei der Abschaltmodus die Kathodenluft und das Wasserstoffgas durch den Brennstoffzellenstapel (12) in eine entgegengesetzte oder Rückwärtsrichtung strömen lässt, um in einem Strömungsfeld des Brennstoffzellenstapels (12) eine gleichmäßige Nässe vorzusehen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem und ein Verfahren zum Spülen von Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel bei Systemabschaltung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Wasserstoff ist ein sehr interessanter Brennstoff, da er sauber ist und zum effizienten Erzeugen von elektrischem Strom in einer Brennstoffzelle verwendet werden kann. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyten dazwischen umfasst. Die Anode erhält Wasserstoffgas und die Kathode erhält Sauerstoff oder Luft. Das Wasserstoffgas wird in dem anodenseitigen Katalysator aufgespalten, um freie Protonen und Elektronen zu erzeugen. Die Protonen bewegen sich durch den Elektrolyten zur Kathode. Die Protonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in dem kathodenseitigen Katalysator, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können den Elektrolyten nicht passieren und werden daher zum Erbringen von Arbeit durch eine Last geleitet, bevor sie zur Kathode geschickt werden.
  • Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC, vom engl. Proton Exchange Membrane Fuel Cells) sind eine gängige Brennstoffzelle für Fahrzeuge. Die PEMFC umfasst im Allgemeinen eine Protonen leitende Festpolymer-Elektrolytmembran, beispielsweise eine Perfluorsulfonsäure-Membran. Die Anoden- und Kathodenelektroden (Katalysatorschichten) umfassen üblicherweise fein verteilte katalytische Partikel, für gewöhnlich Platin (Pt), die von Kohlenstoffpartikeln getragen werden und mit einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung ist auf gegenüberliegenden Seiten der Membran aufgebracht. Die Kombination aus der katalytischen Mischung der Anode, der katalytischen Mischung der Kathode und der Membran bilden eine Membranelektrodeneinheit (MEA, vom engl. Membrane Electrode Assembly). Jede MEA ist für gewöhnlich zwischen zwei Lagen porösen Materials, einer Gasdiffusionsschicht (GDL, kurz vom engl. Gas Diffusion Layer), die die mechanische Unversehrtheit der Membran schützt und zur gleichmäßigen Verteilung von Reaktand und Feuchte beiträgt, sandwichartig eingeschlossen. Der Teil der MEA, der die Anoden- und Kathodenströme trennt, wird als der aktive Bereich bezeichnet, und nur in diesem Bereich können die Wasserdämpfe zwischen der Anode und Kathode frei ausgetauscht werden. MEAs sind relativ teuer herzustellen und erfordern für effektiven Betrieb bestimmte Befeuchtungsbedingungen.
  • In einem Brennstoffzellenstapel werden zum Erzeugen der Sollleistung üblicherweise mehrere Brennstoffzellen kombiniert. Zum Beispiel kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel erhält ein Kathodeneingangsreaktandgas, typischerweise einen mittels eines Kompressors durch den Stapel gepressten Luftstrom. Von dem Stapel wird nicht der gesamte Sauerstoff aufgebraucht, und ein Teil der Luft wird als Kathodenabgas ausgestoßen, das Wasser als Reaktionsnebenprodukt enthalten kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anoden-Wasserstoffreaktandgas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt. Der Stapel umfasst auch Strömungskanäle, durch die ein Kühlfluid strömt.
  • Ein Brennstoffzellenstapel umfasst eine Reihe von Bipolarplatten (Separatoren), die zwischen den mehreren MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen den zwei Endplatten positioniert sind. Die Bipolarplatten umfassen anodenseitige und kathodenseitige Strömungsverteiler (Strömungsfelder) für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel. An der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengas-Strömungskanäle vorgesehen, die das Anodenreaktandgas zu der jeweiligen MEA strömen lassen. An der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengas-Strömungskanäle vorgesehen, die das Kathodenreaktandgas zu der jeweiligen MEA strömen lassen. Eine Endplatte umfasst Anodengas-Strömungskanäle und die andere Endplatte umfasst Kathodengas-Strömungskanäle. Die Bipolarplatten und Endplatten bestehen aus einem leitenden Material, beispielsweise Edelstahl oder einem leitenden Verbundstoff. Die Endplatten leiten den von den Brennstoffzellen erzeugten elektrischen Strom aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten umfassen auch Strömungskanäle, durch die ein Kühlfluid strömt.
  • Die Membranen in einer Brennstoffzelle müssen einen gewissen Wassergehalt bzw. eine gewisse Befeuchtung aufweisen, so dass der Ionenwiderstand über der Membran niedrig genug ist, um Protonen effektiv zu leiten. Diese Befeuchtung kann aus dem Stapelwassernebenprodukt oder externer Befeuchtung kommen. Das Strömen von Wasserstoff durch die Anodengas-Strömungskanäle hat eine gewisse austrocknende Wirkung auf die Membran, die an einem Einlass des Wasserstoffstroms am stärksten bemerkbar ist. Das Ansammeln von Wassertröpfchen in den Anodengas-Strömungskanälen könnte aber verhindern, dass Wasserstoff durch diese strömt, und könnte aufgrund eines geringen Reaktandengasstroms einen Ausfall der Zelle hervorrufen, was die Stapelstabilität beeinflusst. Das Ansammeln von Wasser in den Reaktandengas-Strömungskanälen sowie in der GDL ist bei niedrigen Stapelausgangslasten besonders störend.
  • Während eines Abschaltens des Brennstoffzellensystems ist es wünschenswert, den Zellmembranen eine gewisse Menge an Wassergehalt zu liefern, so dass sie nicht zu nass oder zu trocken sind. Eine Membran, die zu nass ist, kann während Niedertemperaturumfeldern, bei denen ein Gefrieren des Wassers in dem Brennstoffzellenstapel Eis erzeugen könnte, das Strömungskanäle blockiert und den Neustart des Systems beeinflusst, Probleme hervorrufen. Membranen, die zu trocken sind, können bei dem nächsten Systemneustart eine zu geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, was die Neustartleistung beeinflusst und die Stapelhaltbarkeit verringern kann.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei Systemabschaltung überschüssiges Wasser aus den Strömungskanälen in einem Brennstoffzellenstapel zu spülen, indem durch die Kathodenströmungskanäle Kompressorluft und durch die Anodenströmungskanäle Wasserstoffgas gepresst wird. Die Dauer des Spülens und die Geschwindigkeit des Gasstroms werden so gewählt, dass das überschüssige Wasser aus den Strömungskanälen und der GDL entfernt wird, aber die Membranen nicht zu trocken werden. Ein Problem bei einer solchen Spülvorgehensweise ist, dass es in dem Brennstoffzellenstapel ein Ausbreiten von Widerstand der Zellen geben kann, was bedeutet, dass einige der Zellen zu trocken sein können und andere zu nass sein können. Ferner lässt sich in jeder einzelnen Zelle ein Gradient des Wassergehalts (Widerstands) von Einlass zu Auslass (hauptsächlich durch Kathodenströmung festgelegt) beobachten. Weiterhin verschwendet das Spülen der Anodenströmungskanäle mit Wasserstoffgas Wasserstoffbrennstoff.
  • Im Stand der Technik wurde vorgeschlagen, auf das anodenseitige Spülen unter Verwendung des Wasserstoffgases zu verzichten und nur das kathodenseitige Spülen unter Verwendung von Kompressorluft zu verwenden. Während des kathodenseitigen Spülens wird Wasser aus den Kathodenkanälen und der kathodenseitigen GDL entfernt. Wasser wird auch durch die Zellmembranen aus der anodenseitigen GDL und Strömungskanälen gesaugt, was typischerweise ein Entfernen von genügend Wasser von der Anodenseite des aktiven Bereichs bewirkt. Die Teile der Anoden- und Kathodenströmungsfelder, die zu dem Zelleneinlass und/oder - auslass direkt benachbart sind, liegen aber normalerweise außerhalb des aktiven Bereichs, so dass kein Wasserdampfaustausch durch die MEA möglich ist. Wenn daher das Spülen der Zelle (des Stapels) nur an der Kathodenseite ausgeführt wird, kann nicht das gesamte Wasser, das sich direkt am Austritt der Anodenkanäle gesammelt hat, beseitigt werden. Somit kann man bei Neustarten des Stapels Probleme erwarten, insbesondere während Temperaturbedingungen unter dem Gefrierpunkt, wenn Eis an dem Anodenauslass den Wasserstoffstrom durch die Zelle blockieren kann.
  • Herkömmliche Brennstoffzellensysteme und Verfahren zum Betreiben von Brennstoffzellensystemen sind in den Druckschriften US 2004 / 0 115 495 A1 , WO 2009 / 040 535 A2 , DE 10 2005 055 741 A1 und JP 2005 - 243 291 A beschrieben, wobei die Druckschrift WO 2009 / 040 535 A2 erst nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem umfasst einen Brennstoffzellenstapel, der eine Kathodenseite und eine Anodenseite umfasst, einen Kompressor, der der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels Kathodenluft liefert, und eine Wasserstoffquelle, die der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels Wasserstoffgas liefert. Das System arbeitet zum Entfernen von Wasser aus dem Brennstoffzellenstapel in einem Abschaltmodus, wobei der Abschaltmodus die Kathodenluft und das Wasserstoffgas durch den Brennstoffzellenstapel in eine entgegengesetzte oder Rückwärtsrichtung strömen lässt, um in einem Strömungsfeld des Brennstoffzellenstapels eine gleichmäßige Nässe vorzusehen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems, das Leitungen zum Vorsehen von Kathoden- und Anodenrückwärtsströmen während Stapelspülen umfasst.
  • Eingehende Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System und Verfahren zum Spülen von überschüssigem Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel bei Systemabschaltung gerichtet sind, ist lediglich beispielhafter Natur.
  • 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems 10, das einen Brennstoffzellenstapel 12 mit Reaktandkathodenströmungskanälen 20 und Reaktandanodenströmungskanälen 22 umfasst. Das Brennstoffzellensystem 10 umfasst auch einen Kompressor 14, der der Kathodenseite des Stapels 12 an einer Kathodeneingangsleitung 16 durch ein Kathodeneingangsventil 44 Kathodenluft liefert. An einer Kathodenabgasleitung 18 wird durch ein Kathodenausgangsventil 46 Kathodenabgas von dem Brennstoffzellenstapel 12 ausgegeben. Der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels 12 wird unter Druck von einer Wasserstoffquelle 24, beispielsweise einem Hochdrucktank, an einer Anodeneingangsleitung 26 durch ein Anodeneingangsventil 28 Wasserstoffbrennstoff geliefert. An einer Anodenabgasleitung 30 wird durch ein Anodenausgangsventil 32 Anodenabgas von dem Stapel 12 ausgegeben.
  • Die Kathodenventile 44 und 46 werden während normalen Systembetriebs zu einer Vorwärtsströmungsstellung geschaltet, so dass die Luft von dem Kompressor 14 in einer Vorwärtsrichtung durch den Stapel 12 strömt. Aus Gründen, die nachstehend näher erläutert werden, können das Eingangsventil 44 und das Ausgangsventil 46 zu einer Rückwärtsströmungsstellung geschaltet werden, um das Strömen von Luft durch die Kathodenströmungskanäle in dem Stapel 12 umzukehren, so dass die Luft von dem Kompressor 14 durch Leitung 48, dann durch das Ausgangsventil 46, dann durch die Kathodenströmungskanäle 20 in dem Stapel 12, dann durch das Eingangsventil 44 und dann durch Leitung 50 strömt, um in die Kathodenabgasleitung 18 geschickt zu werden. Dadurch können die Ventile 44 und 46 selektiv geschaltet werden, um die Richtung des Strömens von Kathodenluft durch Kathodenströmungskanäle 20 in dem Stapel 12 unter Verwendung des Kompressors 14 zu steuern.
  • Die Ventile 28 und 32 werden während normalen Systembetriebs zu einer Vorwärtsströmungsstellung geschaltet, so dass der Wasserstoffbrennstoff von der Quelle 24 in einer Vorwärtsrichtung durch den Stapel 12 strömt. Aus Gründen, die ebenfalls nachstehend näher erläutert werden, können das Eingangsventil 28 und das Ausgangsventile 32 zu einer Rückwärtsströmungsstellung geschaltet werden, um das Strömen des Wasserstoffbrennstoffs durch die Anodenströmungskanäle 22 in dem Stapel 12 umzukehren, so dass der Wasserstoffbrennstoff von der Quelle 24 durch die Leitung 34, dann durch das Ausgangsventil 32, dann durch die Anodenströmungskanäle 22 in dem Stapel 12, dann durch das Eingangsventil 28 und dann durch Leitung 36 strömt, um in die Anodenabgasleitung 30 geschickt zu werden. Dadurch können die Ventile 28 und 32 selektiv geschaltet werden, um die Richtung des Strömens des Wasserstoffs durch die Anodenströmungskanäle 22 in dem Stapel 12 mit Hilfe des Drucks, der von dem Wasserstoff in der Quelle 24 vorgesehen wird, zu steuern.
  • Wie vorstehend erläutert muss der Brennstoffzellenstapel 12 bei Systemabschaltung von Wasser befreit werden. Wie ebenfalls vorstehend erläutert sammelt sich weiterhin manchmal Wasser an Anodenströmungsfeldauslässen 38 jeder Brennstoffzelle in dem Stapel 12. Wie nachstehend erläutert wird, löst die vorliegende Erfindung das Problem des Entfernens von Wasser, das sich während des Abschaltspülens in den Anodenauslässen 38 gesammelt hat.
  • Während Systemabschaltung wird der Stapel 12 gespült, um überschüssiges Wasser von den Kathoden- und Anodenströmungskanälen 20 und 22 zu entfernen, aber ohne die Membranen in den Brennstoffzellen in dem Stapel 12 übermäßig auszutrocknen. In einer Ausführungsform wird der Kompressor 14 bei einer vorbestimmten Drehzahl betrieben, um Luft durch die Kathodenströmungskanäle 20 zu pressen, um Wasser aus den Strömungskanälen zu drücken und durch die Membranen in den Brennstoffzellen auch Wasser von den Anodenströmungskanälen 22 zu saugen. In einer Ausführungsform sind die Ventile 44 und 46 in der Normalbetriebstellung, so dass das Strömen der Kathodenluft durch die Strömungskanäle 20 in einer Vorwärtsrichtung erfolgt, um daraus Wasser zu entfernen. Da die relative Feuchte an dem Auslassende 38 der Strömungskanäle 20 typischerweise höher als an einem Einlassende 40 der Strömungskanäle 20 sein wird, kann es wünschenswert sein, die Strömungsrichtung der Kathodenluft durch die Kathodenströmungskanäle 20 umzukehren, indem die Ventile 44 und 46 so geschaltet werden, dass die Kathodenluft in die Gegenrichtung oder Rückwärtsrichtung strömt, wie vorstehend erläutert wurde. Auf diese Weise wird die Nässe in den Kathodenströmungskanälen 20 durch das Strömen der Kathodenluft durch Drücken von Wasser von dem Auslassende 38 der Kathodenströmungskanäle 20 hin zu dem Einlassende 40 der Kathodenströmungskanäle 20 über das Kathodenströmungsfeld verteilt.
  • Wasserstoff von der Wasserstoffquelle 24 kann, muss aber nicht verwendet werden, um Wasser aus den Anodenströmungskanälen 22 zu spülen. Wenn der Kathodenluftstrom verwendet wird, um Wasser durch die Membranen der Brennstoffzellen in die Kathodenseite zu saugen, um das Anodenströmungsfeld des Stapels 12 zu spülen, so dass der Wasserstoff nicht zum Spülen der Anodenseite des Stapels 12 verwendet wird, dann kann sich Wasser an dem Auslassende 38 der Anodenströmungskanäle 22 sammeln. Somit werden gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Ventile 28 und 32 geschaltet, um die Strömungsstellung umzukehren, so dass ein geringes Strömen des Wasserstoffbrennstoffs von der Quelle 24 bewirkt, dass Wasser, das sich an dem Anodenströmungsfeldauslass 38 gesammelt haben kann, in den aktiven Teil der Anodenströmungskanäle 22 gepresst wird, wo es von dem kathodenseitigen Strom durch die Membranen gesaugt werden kann. Wie bei der vorstehend erläuterten Kathodenseite ist das Einlassende 50 der Anodenströmungskanäle 22 trockener als das Auslassende 38 der Anodenströmungskanäle 22, so dass das Wasser an dem Anodenauslass 38 der Anodenströmungskanäle 22 zurück in das Strömungsfeld gedrückt wird, was über den aktiven Bereich eine Verteilung der Nässe in der Anodenseite des Anodenströmungsfelds vorsieht.
  • Dieses Spülen, das Kathodenluftstrom verbunden mit Rückwärtsströmen von Wasserstoff nutzt, verwirklicht zwei Dinge. Zum einen entfernt es Wasser aus dem System und zum anderen verringert es den Feuchtigkeitsgradienten in der Ebene in dem aktiven Bereich der Membran, indem es Feuchtigkeit, die sich an dem Anodenströmungsfeldauslass 38 des Stapels 12 aufgebaut hat, zurück in den aktiven Bereich hin zu dem Anodeneinlassende 40 drückt. Dies verteilt Feuchtigkeit gleichmäßiger über den Membranen um, wovon ein Teil durch die Membran zu der Kathodenseite durchdringt. Sobald es sich in der Kathodenregion befindet, wird das Wasser mittels des Kathodenluftstroms durch die Kathodenabgasleitung 18 aus dem Stapel 12 gedrückt. Dadurch wird Wasser entfernt und der Wassergehaltgradient der Membranen wird signifikant verringert.
  • Erfindungsgemäß werden sowohl der Kathoden- als auch der Anodenstrom während des Abschaltungsspülens umgekehrt. Eine solche Ausführungsform spült auch Wasser aus dem System 10, einschließlich Wasser in den Anoden- und Kathoden-strömungsfeldauslässen 38, während sie den Wassergehaltgradienten der Membranen verringert.
  • Während der letzten Phase des Abschaltspülprozesses kann ein Rehydrierungsschritt verwendet werden, der das Anheben der Stapelleistung und ihr Anlegen an einer Last 42 mit sich bringt, um den Brennstoffzellenstapel 12 zu betreiben, so dass er Wasser als Nebenprodukt erzeugt. Diese Wassererzeugung dient zum Verringern der Ausbreitung von Wassergehalt von Zelle zu Zelle, was den Zustand der Befeuchtung wiedergibt, wodurch sichergestellt wird, dass alle Zellen eine ausreichende Hydrierung aufweisen, um beim nächsten Systemstart wie gewünscht zu funktionieren. Da dieser Rehydrierungsschritt kurz ist, hat das erzeugte Wasser keine Zeit, in die GDL oder weiter zu diffundieren.
  • Die Spüldauer, die Spülgeschwindigkeit und andere Spülparameter, einschließlich der Parameter des Rehydrierungsschritts, werden so gewählt, dass die richtige Menge an Wasser aus dem Stapel 12 entfernt wird, ohne dass die Membranen übermäßig ausgetrocknet werden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist das Rückwärtsströmen zumindest des Wasserstoffbrennstoffs eine Dauer von 30 Sekunden bis zu 1 Minute auf, wogegen der Rehydrierungsschritt eine Dauer von 10 bis 20 Sekunden aufweist. Das Spülen sollte lange genug sein, damit der Stapel 12 von Wasser befreit wird, und danach kann die Last 42 an dem Stapel 12 angelegt werden, um eine Menge an Wasser zu erzeugen, die ausreicht, um nur die Membranen zu hydratisieren. Die Last 42, die während des Abschaltvorgangs über dem Stapel 12 angeschlossen ist, kann verwendet werden, um den Kompressor 14 zu betreiben, oder die Stapelleistung kann zum Laden einer Systembatterie verwendet werden.
  • Auch wenn in 1 eine spezifische Konfiguration von Ventilen und Leitungen gezeigt ist und so beschrieben wird, dass sie das Strömen von Kathodenluft und Wasserstoffbrennstoff durch die Kathoden- und Anodenströmungskanäle 20 und 22 umkehrt, um Wasser aus den Auslässen 38 der Kathoden- und Anodenströmungsfelder zurück in den aktiven Bereich der Zellen zu drücken, umfasst die vorliegende Erfindung jedes geeignete Vorgehen und/oder jede geeignete Konfiguration von Elementen, die bewirkt, dass während des Systemspülens das Wasser in den Anodenauslässen 38 zurück in den aktiven Bereich der Zelle gedrückt wird.

Claims (9)

  1. Brennstoffzellensystem (10), umfassend: einen Brennstoffzellenstapel (12), der eine Kathodenseite und eine Anodenseite umfasst; einen Kompressor (14), der der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) Kathodenluft liefert; und eine Wasserstoffquelle (24), die der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) Wasserstoffgas liefert, wobei das System (10) zum Entfernen von Wasser aus dem Brennstoffzellenstapel (12) in einem Abschaltmodus arbeitet, wobei der Abschaltmodus die Kathodenluft und das Wasserstoffgas durch den Brennstoffzellenstapel (12) in eine entgegengesetzte oder Rückwärtsrichtung strömen lässt, um in einem Strömungsfeld des Brennstoffzellenstapels (12) eine gleichmäßige Nässe vorzusehen.
  2. System (10) nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Kathodeneinlassventil (44) und ein Kathodenauslassventil (46) umfasst, wobei das Kathodeneinlassventil (44) und das Kathodenauslassventil (46) während des Abschaltmodus zu einer Rückwärtsströmungsrichtung umgeschaltet werden, um die Kathodenluft in eine entgegengesetzte Richtung durch Kathodenströmungskanäle (20) in der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) strömen zu lassen, um Wasser aus einem Auslassende der Kathodenströmungskanäle (20) zu drücken, um in dem Brennstoffzellenstapel (12) durch ein Kathodenströmungsfeld hindurch die gleichmäßige Nässe vorzusehen.
  3. System (10) nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Anodeneinlassventil (28) und ein Anodenauslassventil (32) umfasst, wobei das Anodeneinlassventil (28) und das Anodenauslassventil (32) während des Abschaltmodus zu einer Rückwärtsströmungsrichtung umgeschaltet werden, um das Wasserstoffgas von der Wasserstoffquelle (24) in einer Gegenrichtung durch Anodenströmungskanäle (22) in der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) strömen zu lassen, um Wasser aus einem Auslassende der Anodenströmungskanäle (22) zu drücken, um in dem Brennstoffzellenstapel (12) durch ein Anodenströmungsfeld hindurch die gleichförmige Nässe vorzusehen.
  4. System (10) nach Anspruch 1, welches weiterhin ein Kathodeneinlassventil (44) und ein Kathodenauslassventil (46) umfasst, wobei das Kathodeneinlassventil (44) und das Kathodenauslassventil (46) während des Abschaltmodus zu einer Rückwärtsströmungsrichtung umgeschaltet werden, um die Kathodenluft in einer Gegenrichtung durch Kathodenströmungskanäle (20) in der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) strömen zu lassen, um Wasser aus einem Auslassende der Kathodenströmungskanäle (20) zu drücken, um in dem Brennstoffzellenstapel (12) durch ein Kathodenströmungsfeld hindurch die gleichförmige Nässe vorzusehen, und welches weiterhin ein Anodeneinlassventil (28) und ein Anodenauslassventil (32) umfasst, wobei das Anodeneinlassventil (28) und das Anodenauslassventil (32) während des Abschaltmodus zu einer Rückwärtsströmungsrichtung umgeschaltet werden, um das Wasserstoffgas von der Wasserstoffquelle (24) in einer Gegenrichtung durch Anodenströmungskanäle (22) in der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) strömen zu lassen, um Wasser aus einem Auslassende der Anodenströmungskanäle (22) zu drücken, um in dem Brennstoffzellenstapel (12) durch ein Anodenströmungsfeld hindurch die gleichförmige Nässe vorzusehen.
  5. System (10) nach Anspruch 1, wobei ein Kathodenluftstrom durch Kathodenströmungskanäle (20) in der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) Wasser von der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) saugt.
  6. System (10) nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Systemlast umfasst, wobei der Brennstoffzellenstapel (12) an einem Ende des Abschaltmodus mit der Systemlast verbunden ist, um Rehydrierung der Membranen in dem Brennstoffzellenstapel (12) vorzusehen.
  7. System (10) nach Anspruch 1, wobei der Abschaltmodus die Membranen bei einem vorbestimmten Betrag an relativer Feuchte hält.
  8. System (10) nach Anspruch 1, wobei die Wasserstoffquelle (24) eine Quelle druckbeaufschlagten Wasserstoffs ist, die den Strom von Wasserstoffbrennstoff vorsieht.
  9. Verfahren zum Spülen von Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel (12) bei Systemabschaltung, wobei das Verfahren umfasst: Leiten von Luft von einem Kompressor (14) durch eine Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12), um Wasser aus Kathodenströmungskanälen (20) in der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) zu pressen und Wasser von Anodenströmungskanälen (22) in einer Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) durch Brennstoffzellenmembranen zu saugen; und Umkehren einer Strömungsrichtung von Wasserstoffgas durch eine Anodenseite des Brennstoffzellenstapels (12), so dass die Rückwärtsströmungsrichtung des Wasserstoffgases Wasser von einem Anodenauslass in Anodenströmungskanäle (22) drückt, um durch die Brennstoffzellenmembranen in die Kathodenströmungskanäle (20) gesaugt zu werden, wobei das Leiten von Luft von einem Kompressor (14) durch eine Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels (12) das Leiten von Luft durch die Kathodenseite in einer Rückwärtsrichtung umfasst, um über ein Kathodenströmungsfeld eine gleichmäßige Nässe vorzusehen.
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