DE102013226820A1

DE102013226820A1 - Befeuchtung einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102013226820A1
Application number: DE102013226820.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Deibler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1), umfassend zumindest eine Brennstoffzelle (2), die einen Kathodenraum (4) und einen von dem Kathodenraum (4) durch eine Membran (17) getrennten Anodenraum (3) aufweist, weiterhin umfassend:
– eine Anodengasquelle (9),
– eine mit der Anodengasquelle (9) und dem Anodenraum (3) verbundene Gaszuführung (8)
– eine mit dem Anodenraum (3) verbundene Abluftleitung (11),
– eine Kathodengasquelle (5),
– eine mit der Kathodengasquelle (5) und dem Kathodenraum (4) verbundene Gaszuführung (6)
– eine mit dem Kathodenraum (4) verbundene Abluftleitung (7),
wobei die Abluftleitung (11) und die Abluftleitung (7) fluidtechnisch verbunden sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Befeuchtung der Membran (17) über eine zusätzliche Gaszuführung (14), die die Anodengasquelle (9) mit dem Kathodenraum (4) fluidtechnisch verbindet, in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6), die die Kathodengasquelle (5) mit dem Kathodenraum (4) verbindet, Anodengas einleitbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Befeuchtung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
Zur Leistungsoptimierung benötigt die Brennstoffzelle eine Befeuchtung zumindest der Kathodenluft. Ab einer Temperatur von ca. 50 °C wird über die Kathodenluft mehr Wasser aus der Brennstoffzelle ausgetragen, als durch die Reaktion entsteht. Hierdurch trocknet die Membran, die den Anodenraum von dem Kathodenraum trennt, aus, und die Leistung der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellensystems sinkt. Durch eine Zuluftbefeuchtung kann das Wassergleichgewicht über einen weiten Temperaturbereich stabil gehalten werden. Für einen geschlossenen Feuchtekreislauf ist es erforderlich, dass das Prozesswasser, das zu einem hohen Anteil in der Kathodenluft enthalten ist, in den Zuluftstrom übertragen wird. Dafür können beispielsweise Membranaustauscher eingesetzt werden. Es ist auch bekannt das auskondensierte und gereinigte Prozesswasser in die Kathodenversorgung einzudüsen oder mit Ultraschall einzunebeln. Dabei entsteht durch die Wassereindüsung gleichzeitig eine starke Kühlwirkung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Luft-Luft-Befeuchter einzusetzen, der kathodenseitig die Ansaugluft befeuchtet.
Nachteilhaft bei den bekannten Befeuchtungssystemen, insbesondere bei dem bekannten Luft-Luft-Befeuchter, ist, dass diese sehr aufwendig und teuer sind und dadurch insgesamt die Kosten des Brennstoffzellensystems sehr hoch sind. Um diese hohen Kosten einzusparen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ansaugluft mit anderen Mitteln als den bekannten Befeuchtungssystemen zu befeuchten.
Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Befeuchtung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem, umfassend zumindest eine Brennstoffzelle, die einen Kathodenraum und einen von dem Kathodenraum durch eine Membran getrennten Anodenraum aufweist, weiterhin umfassend:

– eine Anodengasquelle,
– eine mit der Anodengasquelle und dem Anodenraum verbundene Gaszuführung,
– eine mit dem Anodenraum verbundene Abluftleitung,
– eine Kathodengasquelle,
– eine mit der Kathodengasquelle und dem Kathodenraum verbundene Gaszuführung
– eine mit dem Kathodenraum verbundene Abluftleitung (Y),

Eine Brennstoffzelle im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine einzelne Brennstoffzelle wie auch gleichermaßen einen Brennstoffzellenstack umfassen, wobei im Folgenden in nicht einschränkender Weise die Erfindung für eine Brennstoffzelle beschrieben wird. Die Brennstoffzelle weist einen eine Anode umfassenden Anodenraum und einen eine Kathode umfassenden Kathodenraum auf, welche beispielsweise durch eine geeignete Elektrolytmembran voneinander getrennt sind.
Eine Kathodengasquelle im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine Quelle eines Gases sein, das bei einem herkömmlichen Gebrauch in eine Kathode eingeleitet wird und unter Berücksichtigung der in dem Kathodenraum ablaufenden Reaktion während des Betriebs der Brennstoffzelle aus der Kathode bzw. dem Kathodenraum ausgeleitet wird. Insbesondere kann die Kathodengasquelle die das Brennstoffzellensystem umgebende Luft sein. Die Kathodengasquelle ist insbesondere mit einer Gaszuführung verbunden, durch welche das Kathodengas in den Kathodenraum einleitbar ist. Die Gaszuführung kann beispielsweise eine geeignete Leitung oder auch ein Anschluss der Kathodengasquelle an den Kathodenraum sein.
Eine fluidtechnische Verbindung im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Verbindung zum Durchleiten von Fluidströmen.
Um Gas aus dem Kathodenraum abführen zu können, ist eine mit dem Kathodenraum verbundene Abluftleitung vorgesehen. In der Abluftleitung ist ein Gasstromregulierungselement angeordnet. Ein Gasstromregulierungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei insbesondere ein Element sein, mit dem der Gasstrom, insbesondere die Menge, bzw. die Größe des Gastroms regulierbar ist. Andere Gasstromregulierungselemente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise auch HGI-Ventile (Hydrogen gas injector) oder Purge-Ventile, die mit den Gaszuführungsleitungen des Kathoden- und/oder Anodenraumes verbunden sind, oder die, insbesondere das Purge-Ventil, zum Spülen der Anode eingesetzt werden. Die Anode muss bekannterweise in periodischen Abständen gespült werden, um Inertgas und/oder Kondensat auszutragen. Je nach Betriebsweise kann der Spülvorgang ca. 1 bis 2 Sekunden in einem Wiederholungintervall von 1 Minute bis 40 Minuten betragen. Das Spülen der Anode kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei festgelegtem Druck (beispielsweise bei 250 mbar) das Purge-Ventil, welches vorzugsweise fluidtechnisch mit der Abluftleitung des Anodenraums verbunden ist, für 1 bis 2 Sekunden geöffnet wird.
Die Gasstromregulierungselemente können entweder manuell oder bevorzugt automatisiert ansteuerbar sein. Bei der automatisierten Steuerung sind die Gasregulierungselemente mit einer Steuereinheit verbunden, durch welche sie in Abhängigkeit eines Betriebsstatus der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellensystems ansteuerbar sind.
Ein Betriebsstatus im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere ein Startbetrieb, ein Normalbetrieb sowie ein Abschaltbetrieb der Brennstoffzelle, oder auch ein Entwässerungs- bzw. Befeuchtungsvorgang, der mit einem vorgennannten Betriebsstatus einhergehen bzw. zusammenfallen kann. Die Steuereinheit kann dabei den Betriebsstatus der Brennstoffzelle erkennen und in Abhängigkeit des Betriebsstatus das Gasstromregulierungselement ansteuern, also insbesondere den Durchflussquerschnitt bzw. den Druck im Falle der HGI-Ventile variieren, und damit insbesondere die Befeuchtung der Stackluft an- oder abstellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kathodenluft bzw. die Stackluft zur Befeuchtung der Membran über eine zusätzliche Gaszuführung befeuchtet, die die Anodengasquelle mit dem Kathodenraum fluidtechnisch verbindet, indem Anodengas in den Kathodenraum und/oder die Gaszuführung, die die Kathodengasquelle mit den Kathodenraum verbindet, einleitbar ist.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass auf der Kathodenseite, nämlich in den Kathodenraum aus der Anodengasquelle Anodengas, Wasserstoff direkt eingebracht werden kann, der mit dem Kathodengas, nämlich mit Sauerstoff an der Membran der Brennstoffzelle zu Wasser umgesetzt wird, welches zur Befeuchtung der Membran dient. Im Gegensatz zu einer Befeuchtung der Membran durch Wasserstoff, beispielsweise aus dem Anodenmassenstrom über das Purge-Ventil, ist die Befeuchtung mit Anodengas direkt aus der Anodengasquelle unabhängig von den in Intervallen oder periodischen Abständen durchgeführten Spülzyklen der Anode. Zudem gelangt aus der Anodengasquelle nur Wasserstoff in den Kathodenraum, wobei dazu im Gegensatz über den Anodenmassenstrom auch Inertgase in den Kathodenraum eingeleitet werden würden. Zudem kann auf zusätzliche Befeuchtungsmittel, wie beispielsweise einen zur Zeit noch extrem teuren Luft-Luft-Befeuchter verzichtet werden, so dass insgesamt die Brennstoffzelle bzw. das Brennstoffzellensystem insgesamt sehr viel günstiger, nämlich bis zu fast 30 % günstiger hergestellt werden kann.
Um eine Regulierung bzw. Dosierung des Anodengases aus der Anodengasquelle zu ermöglichen, welches in den Kathodenraum und/oder die Gaszuführung einleitbar ist, ist vorzugsweise zwischen der Anodengasquelle und dem Kathodenraum und/oder der Gaszuführung ein Gasstromregulierungselement angeordnet. Bei diesem Gasstromregulierungselement handelt es sich bevorzugterweise um ein HGI-Ventil, über das der Wasserstoff direkt in den Kathodenraum und/oder die Gaszuführung eingebracht bzw. eingespritzt wird. Bei dem HGI-Ventil, oder Wasserstoffdosierventil genannt, handelt es sich insbesondere um ein Bauteil, welches wasserstoffbeständig ist. In bevorzugter Weise handelt es sich bei dem HGI-Ventil um ein proportionales Dosierventil für die Zumessung von Wasserstoff im Brennstoffzellensystem, welches den Anforderungen an die Funktionalität, Zuverlässigkeit und Sicherheit unter automobilen Einsatzbedingungen erfüllt.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Regulierung bzw. Dosierung des Wasserstoffs über das HGI-Ventil aus der Anodengasquelle insbesondere durch Druck- und/oder Temperaturregelung bzw. -messung. Natürlich kann auch der Befeuchtungszustand der Membran bzw. der Stackluft zur Regelung bzw. Dosierung des Anodengases aus der Anodengasquelle über das HGI-Ventil als Regulierungs- bzw. Dosierungsparameter dienen.
Bei der Umsetzung des Anodengases mit dem Kathodengas zu Wasser, wobei das Anodengas über das HGI-Ventil dem Kathodenraum bzw. über die Gaszuführung dem Kathodenraum zugeführt wird, kann das Problem auftreten, dass es zu einer nicht gewünschten Wärmeentwicklung der Luft am Eingang des Kathodenraumes kommen kann, welche die Membran zerstören kann. Um diesem Problem zu entgegnen, erfolgt in vorteilhafter Weise die Reaktion des Anodengases mit dem Kathodengas außerhalb der Brennstoffzelle, nämlich in bevorzugter Weise an einem dem HGI-Ventil nachgeschalteten Reaktionselement, welches der Brennstoffzelle vorgeschaltet ist. In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem Reaktionselement um eine der Brennstoffzelle vorgelagerte Membran, die beispielsweise in Form einer Wabenstuktur ausgestaltet ist. Um die Reaktion des Anodengases mit dem Kathodengas zu Wasser zu ermöglichen, ist die Membran vorzugsweise mit Platin oder Palladium beschichtet. Zudem eignet sich das vorgelagerte Reaktionselement, welches wie beschrieben als Membran ausgestaltet sein kann, zudem zum Anschließen an einen Kühlkreislauf. Der Anschluss des Reaktionselementes an den Kühlkreislauf ermöglicht in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Temperaturregelung des in den Kathodenraum einleitbaren Gases bzw. des durch die Reaktion des Anodengases mit dem Kathodengases entstandenen Wassers, das zur Befeuchtung der Membran und/oder der Stackluft dient.
Eine Einleitung bzw. Einspritzung des Anodengases aus der Anodengasquelle in den Kathodenraum und/oder die Gaszuführung, die die Kathodengasquelle mit dem Kathodenraum verbindet, über das HGI-Ventil, erfolgt vorzugsweise unter vorheriger Reduzierung des Kathodengasstromes. Ist der Kathodengasstrom reduziert, öffnet das HGI-Ventil und leitet bzw. spritzt das Anodengas in die Gaszuführung und/oder direkt in den Kathodenraum ein. Nachdem die Einleitung bzw. Einspritzung des Anodengases über das HGI-Ventil erfolgt ist, wird der Kathodengasstrom, d. h. der Druck des Kathodengasstromes, wieder erhöht. Das Gleiche gilt natürlich auch in bevorzugter Weise für die Einleitung bzw. Einspritzung des Anodengases direkt in das Reaktionselement, an dem das Anodengas mit Kathodengas zu Wasser umgesetzt wird.
Ist allerdings die Temperatur der Brennstoffzelle bzw. des Kathodengases zu hoch, muss die Leistung der Brennstoffzelle reduziert werden. In diesem Fall wird kein zusätzliches Anodengas über das HGI-Ventil zur Befeuchtung der Brennstoffzelle bzw. der Membran und/oder der Stackluft eingebracht, da dadurch die Temperatur weiter ansteigen würde.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Befeuchtung einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem, insbesondere eine erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems sieht erfindungswesentlich vor, dass über eine Gaszuführung aus der Anodengasquelle Anodengas in den Kathodenraum und/oder die Gaszuführung, die die Kathodengasquelle mit dem Kathodenraum verbindet, eingeleitet wird.
Dadurch, dass das Anodengas mit dem Kathodengas zusammengeführt wird, reagieren diese beiden Gase an einer Membran zu Wasser, das zur Befeuchtung der Brennstoffzelle bzw. der Stackluft eingesetzt wird.
Um hier Wiederholungen bzgl. der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu vermeiden, wird auf die vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems verwiesen und es wird vollumfänglich auf diese zurückgegriffen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Es zeigen:
1 eine schematische Skizze einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und
2 eine schematische Skizze der Ausführungsform in 1 mit einem zusätzlichen Reaktionselement.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.
In 1 ist schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1 gezeigt. Das Brennstoffzellensystem 1 ist beispielsweise für stationäre oder mobile Anwendungen verwendbar. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 1 in einer automobilen Anwendung, d. h. in einem Kraftfahrzeug, Verwendung finden.
Erfindungsgemäß umfasst das Brennstoffzellensystem 1 eine Brennstoffzelle 2 mit einem Anodenraum 3 und einem Kathodenraum 4. Beispielsweise kann der Anodenraum 3 von dem Kathodenraum 4 durch eine Membran 17, wie etwa eine Polymerelektrolytmembran (PEM) getrennt sein.
Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst weiterhin eine Kathodengasquelle 5. Die Kathodengasquelle 5 kann insbesondere eine Sauerstoffquelle sein. Besonders bevorzugt ist die Kathodengasquelle 5 die das Brennstoffzellensystem 1 umgebende Luft. Mit der Kathodengasquelle 5 ist eine Gaszuführung 6 verbunden, durch die Kathodengas aus der Kathodengasquelle 5 in den Kathodenraum 4 leitbar ist. Zum Einleiten des Kathodengases in den Kathodenraum 4 kann eine hier nicht dargestellte Gasfördervorrichtung, wie beispielsweise ein Kompressor und ein den Kompressor antreibender Motor vorgesehen sein.
Weiterhin zeigt 1, dass das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 1 eine mit dem Kathodenraum 2 verbundene Abluftleitung 7 aufweist, durch welche Kathodengas beziehungsweise in dem Kathodenraum 4 sich befindendes Gas aus dem Kathodenraum 4 ausleitbar ist.
Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst weiterhin eine Gaszuführung 8, die die Anodengasquelle 9 mit dem Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 verbindet. Zwischen der Anodengasquelle 9 und dem Anodenraum 3 ist in der Gaszuführung 8 ein Gasstromregulierungselement 10 angeordnet, welches vorliegend ein HGI-Ventil ist. Über das Gasstromregulierungselement 10 ist das Anodengas aus der Anodengasquelle 9 regulierbar direkt in den Anodenraum 3 bzw. die Gaszuführung 8 einspritzbar bzw. einleitbar.
1 zeigt weiterhin, dass das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 1 eine mit dem Anodenraum 3 verbundene Abluftleitung 11 aufweist, durch welche der Anodenmassestrom, d. h. Anodengas oder Inertgase oder andere sich in dem Anodenraum 3 befindliche Gase ausleitbar sind. Vorliegend ist die Abluftleitung 11 mit der Gaszuführung 8 rezirkulierend verbunden. Das heißt, dass aus dem Anodenraum 3 über die Abluftleitung 11 abgeleitetes Gas wieder in den Anodenraum 3 über die Gaszuführung 8 geleitet wird. Von der Abluftleitung 11 zweigt eine über ein Purge-Ventil 12 regulierbare Abluftleitung 13 ab, welche fluidtechnisch mit der Abluftleitung 7 des Kathodenraumes 4 verbunden ist. Die Abluftleitung 13 kann aber auch, hier nicht dargestellt, mit der Umgebungsluft verbunden sein, d. h. dass das aus der Anode abgeleitete Gas in die Umgebungsluft abgeführt wird. Bei dem dargestellten Brennstoffzellensystem 1 kann über die Abluftleitung 13, d. h. über das Ansteuern des Purge-Ventils 12, in periodischen Abständen die Anode gespült werden, um beispielsweise Inertgas und/-oder Kondensat über die Abluftleitung 13 und der damit verbundenen Abluftleitung 7 aus dem Brennstoffzellensystem 1 auszutragen.
Von der Gaszuführung 8, bzw. von der Anodengasquelle 9 zweigt erfindungsgemäß eine Gaszuführung 14 ab, die vorliegend mit der Gaszuführung 6 und darüber mit dem Kathodenraum 4 fluidtechnisch verbunden ist. Über die Gaszuführung 14 ist Anodengas aus der Anodengasquelle 9 in die Gaszuführung 6, bzw. direkt in den Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2 einleitbar und insbesondere über ein als HGI-Ventil ausgestaltetes Gastromregulierungselement 15 in den Kathodenraum 4 einspritzbar. Die Einleitung des Anodengases aus der Anodengasquelle 9 über die Gaszuführung 14 wird dabei durch das Gasstromregulierungselement 15 reguliert, das in vorteilhafter Weise druck- und/oder temperaturgeregelt steuerbar ist.
Wie 1 zeigt, wird über die Gaszuführung 14 Anodengas aus der Anodengasquelle 9 in die Gaszuführung 6, d. h. mit dem aus der Kathodengasquelle 5 stammenden Kathodengas zusammengeführt und kann so in den Kathodenraum 4 eingeleitet und dort an der Membran 17 zu Wasser umgesetzt werden.
2 zeigt die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1, wie in 1 dargestellt, mit einer zusätzlichen Komponente, nämlich einem Reaktionselement 16, welches dem Gasstromregulierungselement 15 nachgeschaltet bzw. in der Gaszuführung 6 dem Kathodenraum 4 vorgeschaltet ist. Bei diesem Reaktionselement 16 handelt es sich bevorzugt um eine Membran mit wabenartiger Struktur. Das Reaktionselement 16 dient dazu das aus der Kathodengasquelle 5 stammende Kathodengas und das über die Gaszuführung 14 aus der Anodengasquelle 9 stammende Anodengas, welches über das Gasstromregulierungselement 15 nach Bedarf in die Gaszuführung 6 oder aber auch direkt in das Reaktionselement 16 eingeleitet bzw. eingespritzt wird, außerhalb des Kathodenraumes 3 zu Wasser umzusetzen. Um eine Reaktion des Anodengases (Wasserstoff) mit dem Kathodengas (Sauerstoff) zu Wasser zu ermöglichen, ist das Reaktionselement 16 bevorzugt mit Platin oder Palladium beschichtet.
Zusätzlich kann das Reaktionselement 16, in 2 nicht dargestellt, an einen Kühlkreislauf angeschlossen werden, um darüber eine Temperaturregelung des in den Kathodenraum 4 einleitbaren Gases, bzw. des durch die Reaktion des Anodengases mit dem Kathodengas entstandenen Wassers, das zur Befeuchtung der Membran 17 bzw. der Stackluft dient, zu ermöglichen.

Claims

Brennstoffzellensystem (1), umfassend zumindest eine Brennstoffzelle (2), die einen Kathodenraum (4) und einen von dem Kathodenraum (4) durch eine Membran (17) getrennten Anodenraum (3) aufweist, weiterhin umfassend: – eine Anodengasquelle (9), – eine mit der Anodengasquelle (9) und dem Anodenraum (3) verbundene Gaszuführung (8) – eine mit dem Anodenraum (3) verbundene Abluftleitung (11), – eine Kathodengasquelle (5), – eine mit der Kathodengasquelle (5) und dem Kathodenraum (4) verbundene Gaszuführung (6) – eine mit dem Kathodenraum (4) verbundene Abluftleitung (7), wobei die Abluftleitung (11) und die Abluftleitung (7) fluidtechnisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befeuchtung der Membran (17) über eine zusätzliche Gaszuführung (14), die die Anodengasquelle (9) mit dem Kathodenraum (4) fluidtechnisch verbindet, in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6), die die Kathodengasquelle (5) mit dem Kathodenraum (4) verbindet, Anodengas einleitbar ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gaszuführung (14) zwischen der Anodengasquelle (9) und dem Kathodenraum (4) und/oder der Gaszuführung (6), ein Gasstromregulierungselement (15) angeordnet ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über das Gasstromregulierungselement (15) die Einleitung des Anodengases in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6) regulierbar ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung der Einleitung des Anodengases in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6) Druck und/oder Temperatur geregelt ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodengas außerhalb der Brennstoffzelle (2) an einem dem Gastromregulierungselement (15) nachgeschalteten Reaktionselement (16) mit Kathodengas aus der Kathodengasquelle (5) umsetzbar ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionselement (16) eine Membran umfasst, an der das Anodengas mit dem Kathodengas in Wasser umsetzbar ist.
Verfahren zur Befeuchtung einer Brennstoffzelle (2) in einem Brennstoffzellensystem (1), insbesondere eines Brennstoffzellensystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Gaszuführung aus der Anodengasquelle (9) Anodengas in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6), die die Kathodengasquelle (5) mit dem Kathodenraum (4) verbindet, eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gaszuführung (14) zwischen der Anodengasquelle (9) und dem Kathodenraum (4) und/oder der Gaszuführung (6), die die Kathodengasquelle (5) mit dem Kathodenraum (4) verbindet, ein Gasstromregulierungselement (15) angeordnet wird, wobei druck- und/oder temperaturgesteuert die Einleitung des Anodengases in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6) über das Gasstromregulierungselement (15) reguliert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Einleitung des Anodengases in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6), die die Kathodengasquelle (5) mit dem Kathodenraum (4) verbindet, die Menge des Kathodengases, dass in den Kathodenraum (4) und/oder die Gaszuführung (6) eingeleitet wird, reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anodengas mit dem Kathodengas in einem dem Kathodenraum (4) vorgeschalteten Reaktionselement (16), insbesondere einer Membran, zu Wasser reagiert, das zur Befeuchtung der Brennstoffzelle (2) in den Kathodenraum (4) eingeleitet wird.