DE102016213093A1 - Method for operating a fuel cell system and fuel cell system - Google Patents

Method for operating a fuel cell system and fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
DE102016213093A1
DE102016213093A1 DE102016213093.5A DE102016213093A DE102016213093A1 DE 102016213093 A1 DE102016213093 A1 DE 102016213093A1 DE 102016213093 A DE102016213093 A DE 102016213093A DE 102016213093 A1 DE102016213093 A1 DE 102016213093A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel cell
cell system
water separator
water
peltier element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016213093.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Benjamin Riedl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102016213093.5A priority Critical patent/DE102016213093A1/en
Publication of DE102016213093A1 publication Critical patent/DE102016213093A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0051—Regulation processes; Control systems, e.g. valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0042—Thermo-electric condensing; using Peltier-effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04164—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by condensers, gas-liquid separators or filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04716—Temperature of fuel cell exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04738—Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems. Das Verfahren umfasst die Schritte (a) Kühlen eines in einem Abgaspfad des Brennstoffzellensystems angeordneten Wasserabscheiders während des Herunterfahrens des Brennstoffzellensystems; und (b) Beheizen des Wasserabscheiders während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems. Der Wasserabscheider wird mit mindestens einem Peltier-Element gekühlt und beheizt. Ferner betrifft die hier offenbarte Technologie ein Brennstoffzellensystem.The technology disclosed herein relates to a method of operating a fuel cell system. The method comprises the steps of (a) cooling a water separator disposed in an exhaust path of the fuel cell system during shutdown of the fuel cell system; and (b) heating the water separator during startup of the fuel cell system. The water separator is cooled and heated with at least one Peltier element. Further, the technology disclosed herein relates to a fuel cell system.

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems sowie ein Brennstoffzellensystem. Brennstoffzellensysteme als solche sind bekannt. Beim Betrieb des Brennstoffzellensystems sammelt sich Stickstoff und Wasser im Anodensubsystem an. Zur Abscheidung von Wasser aus dem Anodensubsystem wird am Anodenausgang des Brennstoffzellenstacks ein Wasserabscheider eingesetzt. Ferner ist es bekannt, aus dem Kathodenabgas Wasser mittels eines Wasserabscheiders abzutrennen. Abzutrennendes Wasser und Stickstoff werden bei vorbekannten Lösungen durch ein sogenanntes Anodenspülventil bzw. Purgeventil abgelassen. Derzeit ist es schwierig, die Kondensation von im Abgas enthaltenen Wasser zu regeln bzw. zu steuern. The technology disclosed herein relates to a method of operating a fuel cell system and a fuel cell system. Fuel cell systems as such are known. During operation of the fuel cell system, nitrogen and water accumulate in the anode subsystem. For the separation of water from the anode subsystem, a water separator is used at the anode outlet of the fuel cell stack. Furthermore, it is known to separate water from the cathode exhaust gas by means of a water separator. Water to be separated and nitrogen are discharged in previously known solutions through a so-called anode purge valve or purge valve. At present, it is difficult to control the condensation of water contained in the exhaust gas.

Wird ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle im Winter bei niedrigen Umgebungstemperaturen abgestellt, so kann es vorkommen, dass im Brennstoffzellensystem enthaltenes Wasser gefriert. Vor dem regulären Betrieb des Kraftfahrzeuges muss sichergestellt sein, dass das Brennstoffzellensystem einsatzbereit ist. Dazu muss das gefrorene Wasser aus dem Brennstoffzellensystem entfernt werden. Insbesondere kann ein zugefrorenes Anodenspülventil nicht einwandfrei betrieben werden. If a motor vehicle is parked with a fuel cell in winter at low ambient temperatures, then it may happen that water contained in the fuel cell system freezes. Before the regular operation of the motor vehicle must be ensured that the fuel cell system is ready for use. For this purpose, the frozen water must be removed from the fuel cell system. In particular, a frozen anode rinse valve can not be operated properly.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Es ist insbesondere eine Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, welches vergleichsweise schnell und sicher in Betrieb genommen werden kann, wobei bevorzugt die Kosten und/oder der Platzbedarf für die Komponenten des Brennstoffzellensystems nicht ansteigen. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar. It is a preferred object of the technology disclosed herein to reduce or eliminate at least one disadvantage of the previously known solutions. It is in particular an object of the technology disclosed here to provide a fuel cell system which can be put into operation comparatively quickly and safely, wherein preferably the costs and / or the space required for the components of the fuel cell system do not increase. Other preferred objects may result from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object (s) is / are solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims are preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®. The technology disclosed herein relates to a fuel cell system having at least one fuel cell. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles, in particular for providing the energy for at least one drive machine for locomotion of the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidant into reaction products, producing electricity and heat. The fuel cell includes an anode and a cathode separated by an ion-selective or ion-permeable separator. The anode is supplied with fuel. Preferred fuels are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode is supplied with oxidant. Preferred oxidizing agents are, for example, air, oxygen and peroxides. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). Preferably, a cation-selective polymer electrolyte membrane is used. Materials for such a membrane are, for example: Nafion ®, Flemion ® and Aciplex ®.

Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst. A fuel cell system comprises, in addition to the at least one fuel cell, peripheral system components (BOP components) which can be used during operation of the at least one fuel cell. As a rule, several fuel cells are combined to form a fuel cell stack or stack.

Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Anodensubsystem, das von den brennstoffführenden Bauelementen des Brennstoffzellensystems ausgebildet wird. Ein Anodensubsystem kann mindestens einen Druckbehälter, mindestens einen Druckminderer, mindestens eine zum Anodeneinlass führende Anodenzuleitung, einen Anodenraum im Brennstoffzellenstapel, mindestens eine vom Anodenauslass wegführende Anodenabgasleitung, mindestens einen Wasserabscheider (= AWS), mindestens ein Anodenspülventil (= APV), mindestens ein aktive oder passive Brennstoff-Rezirkulationspumpe (= ARE bzw ARB) und/oder mindestens eine Rezirkulationsleitung sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Anodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Brennstoff an die elektrochemisch aktiven Flächen des Anodenraums und die Abfuhr von Anodenabgas. The fuel cell system includes an anode subsystem formed by the fuel-bearing components of the fuel cell system. An anode subsystem may include at least one pressure vessel, at least one pressure reducer, at least one anode inlet leading to the anode inlet, an anode space in the fuel cell stack, at least one anode exhaust line leading away from the anode outlet, at least one water purge (= AWS), at least one anode purge valve (= APV), at least one active or passive fuel recirculation pump (= ARE or ARB) and / or at least one recirculation line and further elements. The main task of the Anodensubsystems is the introduction and distribution of fuel to the electrochemically active surfaces of the anode compartment and the removal of anode exhaust gas.

Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Kathodensubsystem. Das Kathodensubsystem wird aus den oxidationsmittelführenden Bauelementen gebildet. Ein Kathodensubsystem kann mindestens einen Oxidationsmittelförderer, mindestens eine zum Kathodeneinlass führende Kathodenzuleitung, mindestens eine vom Kathodenauslass wegführende Kathodenabgasleitung, einen Kathodenraum im Brennstoffzellenstapel, sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Kathodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Oxidationsmittel an die elektrochemisch aktiven Flächen des Kathodenraums und die Abfuhr von Oxidationsmittel. The fuel cell system includes a cathode subsystem. The cathode subsystem is formed from the oxidant-carrying components. A cathode subsystem may comprise at least one oxidant promoter, at least one cathode feed line leading to the cathode inlet, at least one cathode waste gas line leading away from the cathode outlet, a cathode space in the fuel cell stack, and further elements. The main task of the cathode subsystem is the introduction and distribution of oxidant to the electrochemically active surfaces of the cathode compartment and the removal of oxidant.

Das hier offenbarte Brennstoffzellensystem umfasst mindestens einen Wasserabscheider, der in einem Abgaspfad des Brennstoffzellensystems angeordnet ist. Wasserabscheider als solche sind bekannt. Ein Wasserabscheider ist eine technische Vorrichtung, um aus Gasgemischen, Aerosolen oder Suspensionen Wasser abzutrennen. Hierbei können unterschiedliche Bauformen und Funktionsprinzipien eingesetzt werden. Bevorzugt kommt ein Flüssigwasserabscheider mit Strömungsumleitung durch Abscheideflächen zum Einsatz. The fuel cell system disclosed herein includes at least one water separator disposed in an exhaust path of the fuel cell system. Water separators as such are known. A water separator is a technical device for separating water from gas mixtures, aerosols or suspensions. Here you can different designs and operating principles are used. Preferably, a liquid water separator with flow diversion through separation surfaces is used.

Der Abgaspfad des Brennstoffzellensystems kann ein Abgaspfad des Anodensubsystems und/oder des Kathodensubsystems sein. Der Abgaspfad ist dabei der Pfad, der stromab vom Anodenauslass bzw. vom Kathodenauslass des Brennstoffzellenstapels angeordnet ist. Der Abgaspfad kann direkt oder indirekt in die Umgebung münden und/oder ein rezirkulierender Pfad sein. The exhaust path of the fuel cell system may be an exhaust path of the anode subsystem and / or the cathode subsystem. The exhaust path is the path which is arranged downstream of the anode outlet or from the cathode outlet of the fuel cell stack. The exhaust path may directly or indirectly open into the environment and / or be a recirculating path.

Der hier offenbarte Wasserabscheider umfasst mindestens ein Peltier-Element. Peltier-Elemente oder Thermoelektrische Module als solche sind bekannt. Peltier-Elemente sind i.d.R. aus keramischen Werkstoffen, Halbleitermaterialien oder auch aus entsprechend leitfähigen Polymeren hergestellt. Ein Peltier-Element ist ein elektrothermischer Wandler, der basierend auf dem Peltier-Effekt bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss (Seebeck-Effekt) erzeugt. Peltier-Elemente können sowohl zur Kühlung als auch – bei Stromrichtungsumkehr – zum Heizen verwendet werden. Üblicherweise werden derartige Peltier-Elemente daher im Bereich von Kältemaschinen und dergleichen eingesetzt. The water separator disclosed herein comprises at least one Peltier element. Peltier elements or thermoelectric modules as such are known. Peltier elements are i.d.R. made of ceramic materials, semiconductor materials or from correspondingly conductive polymers. A Peltier element is an electrothermal transducer that generates a temperature difference based on the Peltier effect at current flow or a current flow (Seebeck effect) at temperature difference. Peltier elements can be used both for cooling and - in the case of reverse current direction - for heating. Usually, such Peltier elements are therefore used in the field of refrigerators and the like.

Das mindestens eine Peltier-Element ist eingerichtet, den Wasserabscheider zu kühlen und zu beheizen. Insbesondere kann das hier offenbarte Brennstoffzellensystem eingerichtet sein, den Wasserabscheider mit demselben mindestens einen Peltier-Element zu kühlen und zu beheizen. Das hier offenbarte Brennstoffzellensystem kann zweckmäßig ein Steuergerät und mindestens ein Peltier-Element umfassen, die so eingerichtet sind, dass der mindestens eine Wasserabscheider mittels des mindestens einen Peltier-Elements während des Herunterfahrens des Brennstoffzellensystems kühlbar und während des Anfahren des Brennstoffzellensystems beheizbar ist. Hierzu bedarf es eine entsprechende Verschaltung und Ansteuerung bzw. Regelung der Komponenten, die eine Stromrichtungsumkehr im Peltier-Element erlauben. The at least one Peltier element is arranged to cool and heat the water separator. In particular, the fuel cell system disclosed here can be set up to cool and heat the water separator with the same at least one Peltier element. The fuel cell system disclosed here may expediently comprise a control device and at least one Peltier element which are set up such that the at least one water separator can be cooled by the at least one Peltier element during shutdown of the fuel cell system and can be heated during startup of the fuel cell system. For this purpose, it requires a corresponding interconnection and control or regulation of the components, which allow a reversal of the direction of current in the Peltier element.

Das mindestens eine Peltier-Element kann derart am Wasserabscheider angeordnet und ausgebildet sein, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das mindestens eine Peltier-Element durch dieses mindestens eine Peltier-Element ein zu einer Wasserablassöffnung des Wasserabscheiders proximal angeordneter proximaler Bereich A des Wasserabscheiders beheizbar und gleichzeitig ein distal zur Wasserablassöffnung angeordneter distaler Bereich C des Wasserabscheiders durch dieses mindestens eine Peltier-Element kühlbar ist. The at least one Peltier element can be arranged and formed on the water separator in such a way that by applying an electrical voltage to the at least one Peltier element through this at least one Peltier element, a proximal region A of the water separator arranged proximal to a water drainage opening of the water separator can be heated and at the same time a distal region C of the water separator arranged distally to the water discharge opening can be cooled by this at least one Peltier element.

Der proximale Bereich A des Wasserabscheiders ist der Bereich, der im Vergleich zu dem distalen Bereich C näher an der Wasserablassöffnung angeordnet ist. Die Wasserablassöffnung ist zweckmäßig in der Einbaulage des Wasserabscheiders im Kraftfahrzeug an der tiefsten Stelle des Wasserabscheiders vorgesehen, so dass das auskondensierte Wasser durch diese Öffnung durch die Schwerkraft vollständig entweichen kann. The proximal portion A of the water separator is the portion located closer to the water discharge port as compared with the distal portion C. The water outlet opening is expediently provided in the installation position of the water separator in the motor vehicle at the lowest point of the water separator, so that the condensed water can escape completely through this opening by gravity.

Mit anderen Worten ist also jedes der Peltier-Elemente im montierten Zustand eingerichtet, den Wasserabscheider gleichzeitig zu kühlen und zu beheizen. Ein solches Peltier-Element kann die Steuerung bzw. Regelung des Wasserabscheiders vereinfachen. Im Winter muss während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems gegebenenfalls im Wasserabscheider vorhandenes Eis abgetaut werden. Gleichzeitig soll der Wasserabscheider jedoch in der Lage sein, bereits kurz nach dem Enteisen im Aufheizbetrieb des Brennstoffzellensystems aus dem Abgas abzutrennendes Wasser zu kondensieren. Hierzu ist es notwendig, dass der Wasserabscheider möglichst kalte Oberflächen aufweist. Der hier offenbarte Wasserabscheider ist in der Lage, gleichzeitig den proximalen Bereich A des Wasserabscheiders zu erwärmen und den distalen Bereich C des Wasserabscheiders zu kühlen. Somit kann einerseits effizient das Eis abgetaut werden und gleichzeitig schon der distale Bereich für die sich anschließenden Kondensationsaufgaben gekühlt werden. In other words, each of the Peltier elements is set up in the assembled state, the water at the same time to cool and heat. Such a Peltier element can simplify the control of the water separator. In winter, during the startup of the fuel cell system possibly existing ice in the water separator must be defrosted. At the same time, however, the water separator should be able to condense shortly after the deicing in the heating operation of the fuel cell system from the exhaust gas to be separated water. For this it is necessary that the water separator has as cold as possible surfaces. The water separator disclosed herein is capable of simultaneously heating the proximal region A of the water separator and cooling the distal region C of the water separator. Thus, on the one hand efficiently the ice can be defrosted and at the same time already the distal area for the subsequent condensation tasks are cooled.

Bevorzugt kann das hier offenbarte Brennstoffzellensystem mindestens zwei Peltier-Elemente umfassen. Der proximale Bereich A des Wasserabscheiders kann durch ein erstes der mindestens zwei Peltier-Elemente temperierbar (d.h. kühlbar und/oder beheizbar) sein. Der distale Bereich C des Wasserabscheiders kann durch ein zweites Peltier-Element der mindestens zwei Peltier-Elemente temperierbar sein. Insbesondere kann das erste Peltier-Element unabhängig vom zweiten Peltier-Element temperierbar sein, sodass der proximale Bereich A unabhängig vom distalen Bereich C temperierbar ausgeführt sein kann. Preferably, the fuel cell system disclosed herein may comprise at least two Peltier elements. The proximal region A of the water separator can be tempered (i.e., cooled and / or heated) by a first of the at least two Peltier elements. The distal region C of the water separator can be tempered by a second Peltier element of the at least two Peltier elements. In particular, the first Peltier element can be tempered independently of the second Peltier element, so that the proximal region A can be made temperature-controllable independently of the distal region C.

Die hier offenbarte Technologie umfasst ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, bevorzugt ein Brennstoffzellensystem wie es hier offenbart ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • – Kühlen eines in einem Abgaspfad des Brennstoffzellensystems angeordneten Wasserabscheiders (240) während des Herunterfahrens des Brennstoffzellensystems; und
  • – Beheizen des Wasserabscheiders (240) während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems.
Gemäß dem hier offenbarten Verfahren wird der Wasserabscheider mit mindestens einem Peltier-Element gekühlt bzw. beheizt. The technology disclosed herein further includes a method of operating a fuel cell system, preferably a fuel cell system as disclosed herein. The method comprises the steps:
  • Cooling a water separator arranged in an exhaust path of the fuel cell system ( 240 during shutdown of the fuel cell system; and
  • - heating the water separator ( 240 ) during startup of the fuel cell system.
According to the method disclosed here, the water separator is cooled or heated with at least one Peltier element.

Das Herunterfahren des Brennstoffzellensystems umfasst dabei einen Vorgang, bei dem ein Brennstoffzellensystem aus dem normalen Betriebszustand überführt wird in einen Ruhezustand, in dem das Brennstoffzellensystem keine Energie für das Kraftfahrzeug liefert, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug in einer Garage geparkt wird. In der Ruhephase kann lediglich vorgesehen sein, dass das Brennstoffzellensystem zur Systemwartung (z.B. Überwachung von Sicherheitsfunktionen, Umwandlung von Blow-Off Gasen, etc.) kurzzeitig betrieben wird. Im normalen Betriebszustand kann das Brennstoffzellensystem beispielsweise die elektrische Energie für einen Antriebsmotor oder als auxiliary power unit die Hilfsenergie für elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeuges bereitstellen. Das Anfahren des Brennstoffzellensystems betrifft den Vorgang, bei dem das Brennstoffzellensystem aus dem Ruhezustand in den normalen Betriebszustand überführt wird. The shutdown of the fuel cell system in this case comprises a process in which a fuel cell system is transferred from the normal operating state into an idle state in which the fuel cell system does not supply energy for the motor vehicle, for example when the motor vehicle is parked in a garage. In the rest phase, it can merely be provided that the fuel cell system is operated briefly for system maintenance (for example monitoring of safety functions, conversion of blow-off gases, etc.). In the normal operating state, the fuel cell system can provide, for example, the electrical energy for a drive motor or as an auxiliary power unit, the auxiliary energy for electrical consumers of the motor vehicle. The startup of the fuel cell system relates to the process in which the fuel cell system is transferred from the idle state to the normal operating state.

Gemäß dem hier offenbarten Verfahren kühlt und/oder beheizt dasselbe mindestens eine Peltier-Element den Wasserabscheider. Insbesondere kann während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems der Wasserabscheider durch das mindestens eine hier offenbarte Peltier-Element gleichzeitig gekühlt und beheizt werden. Zweckmäßig wird der Wasserabscheider nur beheizt, wenn Wasser im Wasserabscheider zumindest teilweise gefroren ist. Das Herunterfahren des Brennstoffzellensystems kann den Schritt umfassen, wonach Wasser aus dem Wasserabscheider abgelassen wird. Das hier offenbarte Verfahren kann ferner den Schritt umfassen, wonach mit der Aufwärmung von mindestens einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems erst begonnen wird, nachdem im Wasserabscheider gespeichertes Wasser vollständig aufgetaut und abgelassen wurde. According to the method disclosed herein, the same at least one Peltier element cools and / or heats the water separator. In particular, during the startup of the fuel cell system, the water separator can be simultaneously cooled and heated by the at least one Peltier element disclosed here. Suitably, the water separator is heated only when water is at least partially frozen in the water. Shutting down the fuel cell system may include the step of draining water from the water separator. The method disclosed herein may further include the step of not commencing heating of at least one fuel cell of the fuel cell system until after water stored in the water separator has been completely thawed and deflated.

Mit anderen Worten betrifft die hier offenbarte Technologie ein Brennstoffzellensystem mit einem Wasserabscheider. Dabei werden an den Wänden des Wasserabscheiders Peltier-Elemente angebracht. Durch den Peltier-Effekt wird durch einen Stromfluss eine Temperaturdifferenz erzeugt. Dieser Stromfluss kann dabei konstant oder bei Bedarf durch das Brennstoffzellen-Steuergerät variiert werden. Er ist dabei so gerichtet, dass der Temperaturgradient vom Anodenauslass (kalt) Richtung Spülventil (warm) verläuft. Der Temperaturgradient ermöglicht eine aktive Beeinflussung der auskondensierenden Wassermenge. Das aus der mindestens einen Brennstoffzelle austretende warme Gas-Wasserdampf-Gemisch kann dabei an den kälteren Flächen des Peltier-Elements entlang strömen. Dabei kann Wasser an den Abscheideflächen auskondensieren und rinnt durch die Schwerkraft in Richtung der tiefsten Stelle des Wasserabscheiders, an dessen Stelle das Spülventil bzw. die Wasserablassöffnung sitzt. Damit wird ein gezieltes Auskondensieren und Spülen von Wasser ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser dargestellten Technik ist die verbesserte Froststarttauglichkeit des Anodensubsystems. Da der Temperaturgradient in Richtung Spülventil verläuft, befinden sich die Ventile am wärmsten Platz im Wasserabscheider. Ist der Stromfluss und damit der Temperaturgradient ausreichend hoch, kann auf diesem Weg verhindert werden, dass das Wasser gefriert und die Spülventile verstopfen. In other words, the technology disclosed herein relates to a fuel cell system with a water separator. In this case, Peltier elements are attached to the walls of the water separator. Due to the Peltier effect, a temperature difference is generated by a current flow. This current flow can be varied constantly or as needed by the fuel cell controller. It is directed so that the temperature gradient from the anode outlet (cold) runs in the direction of the purge valve (warm). The temperature gradient allows an active influence on the amount of water condensing out. The emerging from the at least one fuel cell warm gas-water vapor mixture can flow along the colder surfaces of the Peltier element along. In this case, water can condense on the Abscheideflächen and runs by gravity in the direction of the lowest point of the water separator, in place of the purge valve or the water outlet. This allows targeted condensing and rinsing of water. Another advantage of this illustrated technique is the improved frost start capability of the anode subsystem. Since the temperature gradient is in the direction of the purge valve, the valves are in the warmest place in the water separator. If the current flow and thus the temperature gradient is sufficiently high, it can be prevented in this way that the water freezes and clog the purge valves.

Während des Froststarts des Brennstoffzellensystems kann durch die hier offenbarte Technologie sicher das Wasser im Wasserabscheider abgetaut werden, ohne dass sich dabei die distalen Bereiche C des Wasserabscheiders erwärmen, in denen sich aufgrund der Schwerkraft in der Regel kein Wasser angesammelt hat. Durch den Temperaturgradienten weisen die distalen Bereiche C auch beim Enteisen im Vergleich zu den proximalen Bereichen A geringere Temperaturen auf. Somit kann nach dem Enteisen vergleichsweise schnell wieder effizient Wasser aus dem Abgas auskondensiert werden. During the frost-start of the fuel cell system, the technology disclosed herein can safely defrost the water in the water trap without thereby warming the distal portions C of the water separator, in which water has not accumulated due to gravity. As a result of the temperature gradient, the distal regions C also have lower temperatures in deicing compared to the proximal regions A. Thus, after de-icing, water can again be condensed out of the exhaust gas comparatively quickly.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: The technology disclosed herein will now be explained with reference to the figures. Show it:

1 eine schematische Skizze des hier offenbarten Brennstoffzellensystem; 1 a schematic sketch of the disclosed herein fuel cell system;

2 eine schematische Querschnittsansicht des hier offenbarten Wasserabscheiders; und 2 a schematic cross-sectional view of the water separator disclosed herein; and

3 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren hier offenbarten Wasserabscheiders 3 a schematic cross-sectional view of another disclosed here water separator

Die 1 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem mit einem Anodensubsystem und einem Kathodensubsystem. Vereinfachend sind hier viele Systemkomponenten weggelassen worden. Im Druckbehälter 100 ist Brennstoff gespeichert, der über das Tankabsperrventil 210 sowie den Druckminderern 211, 212 einem Anodenraum A des Brennstoffzellenstapels 300 bereitgestellt wird. Der Brennstoff reagiert im Brennstoffzellenstapel 300 mit dem Oxidationsmittel. Das dabei entstehende Anodenabgas strömt durch den Anodenauslass aus dem Brennstoffzellenstapel aus. Die Anodenabgasleitung mündet hier im Wasserabscheider 240. Im Wasserabscheider 240 wird Wasser aus dem Anodenabgas auskondensiert. Der Wasserabscheider 240 ist fluidverbunden mit einem Anodenspülventil 238. Durch Öffnen des Anodenspülventils 238 kann sowohl Wasser als auch Stickstoff entweichen. Der Wasserabscheider 240 ist ferner über eine Rezirkulationsleitung 235 mit der Anodenzuluft 215 verbunden. In der Rezirkulationsleitung 235 kann ferner eine Anodenrezirkulationspumpe 236 und/oder ein Wasserstoffinjektor 234 vorgesehen sein (gestrichelt dargestellt). Durch den Oxidationsmittelförderer 410 wird Luft angesaugt und im Ladeluftkühler 420 abgekühlt. Die Luft tritt in den Kathodenraum K ein und reagiert dort mit dem Brennstoff des Anodenraums A. Nach der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel 300 verlässt das Abgas den Kathodenraum K. In der Kathodenabluft können ebenfalls ein Wasserabscheider 240 und gegebenenfalls ein Spülventil 238 vorgesehen sein. The 1 schematically shows a fuel cell system with an anode subsystem and a cathode subsystem. For simplicity, many system components have been omitted here. In the pressure vessel 100 Fuel is stored via the tank shut-off valve 210 as well as the pressure reducers 211 . 212 an anode space A of the fuel cell stack 300 provided. The fuel reacts in the fuel cell stack 300 with the oxidizing agent. The resulting anode exhaust gas flows out of the fuel cell stack through the anode outlet. The anode exhaust gas line opens here in the water 240 , In the water separator 240 Water is condensed out of the anode exhaust gas. The water separator 240 is fluidly connected to an anode purge valve 238 , By opening the anode rinse valve 238 Both water and nitrogen can escape. The water separator 240 is also via a recirculation line 235 with the anode influx 215 connected. In the recirculation 235 may further include an anode recirculation pump 236 and / or a hydrogen injector 234 be provided (shown in phantom). Through the oxidizer conveyor 410 Air is sucked in and in the intercooler 420 cooled. The air enters the cathode space K and reacts there with the fuel of the anode space A. After the electrochemical reaction in the fuel cell stack 300 the exhaust gas leaves the cathode space K. In the cathode exhaust can also be a water 240 and optionally a purge valve 238 be provided.

Alternativ kann aus dem Anodensubsystem abzuführendes Gas mit dem Kathodenabgas in einer Mischkammer (oft „Diluter“ genannt) zusammengeführt werden. In einem solchen Fall kann vorgesehen sein, dass der Wasserabscheider 240 in diese Mischkammer mit integriert oder stromab von dieser Mischkammer angeordnet ist. Alternatively, gas discharged from the anode subsystem may be merged with the cathode exhaust gas in a mixing chamber (often called "diluter"). In such a case it can be provided that the water separator 240 is arranged in this mixing chamber with integrated or downstream of this mixing chamber.

Das Steuergerät 500 ist eingerichtet, das hier dargestellte Brennstoffzellensystem, insbesondere den hier offenbarten Wasserabscheider 240 bzw. dessen Peltier-Elemente 242 (vgl. 2) zu steuern bzw. zu regeln. The control unit 500 is set up, the fuel cell system shown here, in particular the water trap disclosed here 240 or its Peltier elements 242 (see. 2 ) to control or regulate.

Die 2 zeigt schematisch den hier offenbarten Wasserabscheider 240. Durch einen Abgaseinlass 246 strömt Abgas in den Wasserabscheider 240 ein. Der Abgasauslass ist hier nicht gezeigt. Die Wandung 241 des Wasserabscheiders 240 wird hier durch Peltier-Elemente 242 temperiert, die beispielsweise an der Außenseite der Wandung 241 wärmeleitend angebracht sein können. In der Einbaulage im tiefsten Punkt des Wasserabscheiders 240 ist hier eine Wasserablassöffnung 244 angeordnet, durch die das auskondensierte Wasser und gegebenenfalls auch abzulassendes Abgas entweichen kann. Stromab der Wasserablassöffnung 244 ist hier das Anodenspülventil 238 angeordnet. Das Anodenspülventil 238 kann aber ebenso auch in den Wasserabscheider 240 mit integriert sein. Im unteren Bereich des Wasserabscheiders hat sich hier auskondensiertes Wasser angesammelt. Der Wasserabscheider 240 kann in einen proximalen Bereich A, einen Mittelbereich B und einen distalen Bereich C unterteilt werden. Das mindestens eine Peltier-Element 242 erstreckt sich vom proximalen Bereich A bis zum distalen Bereich C. Das Peltier-Element 242 ist dabei so angeordnet, dass im proximalen Bereich A des Wasserabscheiders 240 ein erster Bereich des Peltier-Elementes 242 angeordnet ist und im distalen Bereich C ein zweiter Bereich des Peltier-Elementes 242. Wird an das Peltier-Element 240 eine Spannung angelegt, so beheizt hier der erste Bereich des Peltier-Elementes 242 den proximalen Bereich A und der zweite Bereich des Peltier-Elementes 242 kühlt gleichzeitig den distalen Bereich C. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Wasser im Wasserabscheider 240 gefroren ist. Der proximale Bereich A taut dann das Wasser auf wobei gleichzeitig der distale Bereich C durch den zweiten Bereich des Peltier-Elementes 242 für die demnächst durchzuführende Auskondensation von Wasser vorbereitet wird. Ein solches Peltier-Element 242 weist also einen kühlenden zweiten Bereich und einen wärmenden ersten Bereich auf. Wie dem seitlich dargestellten Temperaturverlauf zu entnehmen ist, ist der Temperaturübergang in der Wandung 241 jedoch nicht sprunghaft, sondern eher stetig The 2 schematically shows the water trap disclosed here 240 , Through an exhaust inlet 246 exhaust gas flows into the water separator 240 one. The exhaust outlet is not shown here. The wall 241 of the water separator 240 is here by Peltier elements 242 tempered, for example, on the outside of the wall 241 can be attached heat-conducting. In the installation position in the lowest point of the water separator 240 here is a drainage hole 244 arranged, through which the condensed water and possibly also to be vented exhaust gas can escape. Downstream of the drainage hole 244 Here is the anode purge valve 238 arranged. The anode purge valve 238 but also in the water separator 240 to be integrated with. In the lower part of the water separator condensed water has accumulated here. The water separator 240 can be divided into a proximal area A, a middle area B and a distal area C. The at least one Peltier element 242 extends from the proximal region A to the distal region C. The Peltier element 242 is arranged so that in the proximal region A of the water separator 240 a first region of the Peltier element 242 is arranged and in the distal region C, a second region of the Peltier element 242 , Is attached to the Peltier element 240 applied a voltage, so heated here, the first area of the Peltier element 242 the proximal region A and the second region of the Peltier element 242 at the same time cools the distal region C. This is particularly advantageous when the water in the water 240 is frozen. The proximal region A then thaws the water while at the same time the distal region C through the second region of the Peltier element 242 is prepared for the soon to be carried out condensation of water. Such a Peltier element 242 thus has a cooling second area and a warming first area. As can be seen from the temperature profile shown on the side, the temperature transition in the wall is 241 but not leaps, but rather steady

Die 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des hier offenbarten Wasserabscheiders 240. Nachstehend werden nur die Unterschiede im Vergleich zur Ausführungsform gemäß der 2 erläutert. Anstatt Peltier-Elemente 242 vorzusehen, die sich vom proximalen Bereich A bis zum distalen Bereich C erstrecken, sind hier zwei voneinander getrennte Peltier-Elemente 242 vorgesehen, die getrennt voneinander temperierbar sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems mindestens ein erstes Peltier-Element 242 den proximalen Bereich A beheizt und gleichzeitig ein zweites Peltier-Element 242 den distalen Bereich C kühlt. Das erste und zweite Peltier-Element 242 sind hier also getrennt voneinander temperierbar. Tritt beispielsweise der Fall ein, dass der komplette Wasserabscheider 240 mit Wasser gefüllt ist, so kann auch vorgesehen sein, dass sowohl das erste Peltier-Element 242 als auch das zweite Peltier-Element 242 den Wasserabscheider 240 beheizen, damit schneller das Eis aufgetaut werden kann. Zweckmäßig kann der Wasserabscheider eine Füllstandsmessvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, den Füllstand des im Wasserabscheider angesammelten Wassers zu ermitteln. Das Steuergerät kann dann ausgebildet sein, in Abhängigkeit vom Füllstand wahlweise nur das Peltier-Element 242 im proximalen Bereich A oder beide Peltier-Elemente 242 so anzusteuern, dass die Bereiche A und C beheizt werden. The 3 shows a further embodiment of the water separator disclosed here 240 , Hereinafter, only the differences in comparison with the embodiment according to the 2 explained. Instead of Peltier elements 242 to provide that extend from the proximal region A to the distal region C, here are two separate Peltier elements 242 provided, which are temperature controlled separately. For example, it may be provided that at least one first Peltier element during startup of the fuel cell system 242 the proximal portion A heated and at the same time a second Peltier element 242 the distal region C cools. The first and second Peltier elements 242 are here so separately tempered. Occurs, for example, the case that the complete water separator 240 filled with water, it can also be provided that both the first Peltier element 242 as well as the second Peltier element 242 the water separator 240 heat up, so that the ice can be thawed faster. Suitably, the water separator may have a level measuring device which is set up to determine the level of the water collected in the water separator. The control unit can then be designed, depending on the level optionally only the Peltier element 242 in the proximal region A or both Peltier elements 242 to control so that the areas A and C are heated.

Aus Gründen der Leserlichkeit wurde vereinfachend der Ausdruck „mindestens ein(e)“ teilweise weggelassen. Sofern ein Merkmal der hier offenbarten Technologie in der Einzahl bzw. unbestimmt beschrieben ist (z.B. der/ein Abgaspfad, der/ein Wasserabscheider, das/ein Peltier-Element, die/eine Wasserablassöffnung, der/ein proximale bzw. distale Bereich, etc.) so soll gleichzeitig auch deren Mehrzahl mit offenbart sein (z.B. der mindestens eine Abgaspfad, der mindestens eine Wasserabscheider, das mindestens eine Peltier-Element, die mindestens eine Wasserablassöffnung, der mindestens eine proximale bzw. distale Bereich, etc.). Die hier offenbarte Technologie ist nicht beschränkt auf das Temperieren während des Herunterfahrens und Anfahrens des Brennstoffzellenbetriebs. Ebenso kann das mindestens eine Peltier-Element während der Ruhephase und/oder während des normalen Betriebs der Brennstoffzelle dazu genutzt werden, den Wasserabscheider zu temperieren. For the sake of legibility, the term "at least one" has been omitted for simplicity. If a feature of the technology disclosed herein is singularly described (eg, the exhaust path, the / a water trap, the / a Peltier element, the water drain port, the / a proximal or distal region, etc.). ) At the same time, their plurality should also be disclosed (eg, the at least one exhaust gas path, the at least one water separator, the at least one Peltier element, the at least one water drainage opening, the at least one proximal or distal region, etc.). The technology disclosed herein is not limited to tempering during shutdown and startup of fuel cell operation. Likewise, the at least one Peltier element can be used during the rest phase and / or during normal operation of the fuel cell to temper the water separator.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen. The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystem, umfassend die Schritte: – Kühlen eines in einem Abgaspfad des Brennstoffzellensystems angeordneten Wasserabscheiders (240) während des Herunterfahrens des Brennstoffzellensystems; und – Beheizen des Wasserabscheiders (240) während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems; wobei der Wasserabscheider (240) mit mindestens einem Peltier-Element (242) gekühlt und beheizt wird. Method for operating a fuel cell system, comprising the steps of: cooling a water separator arranged in an exhaust path of the fuel cell system ( 240 during shutdown of the fuel cell system; and - heating the water separator ( 240 during startup of the fuel cell system; the water separator ( 240 ) with at least one Peltier element ( 242 ) is cooled and heated. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dasselbe mindestens eine Peltier-Element (242) den Wasserabscheider (240) kühlt und/oder beheizt. Method according to claim 1, wherein the same comprises at least one Peltier element ( 242 ) the water separator ( 240 ) cools and / or heated. Verfahren nach Anspruch 2, wobei während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems der Wasserabscheider (240) durch das mindestens eine Peltier-Element (242) gleichzeitig gekühlt und beheizt wird. Method according to claim 2, wherein during the startup of the fuel cell system the water separator ( 240 ) by the at least one Peltier element ( 242 ) is cooled and heated simultaneously. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wasserabscheider (240) nur beheizt wird, wenn Wasser im Wasserabscheider (240) zumindest teilweise gefroren ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the water separator ( 240 ) is only heated when water in the water separator ( 240 ) is at least partially frozen. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Herunterfahren des Brennstoffzellensystems den Schritt umfasst: Ablassen von Wasser aus dem Wasserabscheider (240). Method according to one of the preceding claims, wherein the shutdown of the fuel cell system comprises the step: draining water from the water separator ( 240 ). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mit einer Aufwärmung von mindestens einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems erst begonnen wird, nachdem im Wasserabscheider (240) gespeichertes Wasser aufgetaut und abgelassen wurde. Method according to one of the preceding claims, wherein heating of at least one fuel cell of the fuel cell system is not started until after in the water separator ( 240 ) stored water was thawed and drained. Brennstoffzellensystem umfassend mindestens einen Wasserabscheider (240) mit mindestens einem Peltier-Element (242); wobei das mindestens eine Peltier-Element (242) eingerichtet ist, den Wasserabscheider (240) zu kühlen und zu beheizen; wobei das Brennstoffzellensystem eingerichtet ist, den mindestens einen Wasserabscheider (240) mittels des mindestens einen Peltier-Elements (242) während des Herunterfahrens des Brennstoffzellensystems zu kühlen und während des Anfahrens des Brennstoffzellensystems zu beheizen. Fuel cell system comprising at least one water separator ( 240 ) with at least one Peltier element ( 242 ); wherein the at least one Peltier element ( 242 ), the water separator ( 240 ) to cool and to heat; wherein the fuel cell system is set up, the at least one water separator ( 240 ) by means of the at least one Peltier element ( 242 ) to cool during the shutdown of the fuel cell system and to heat during startup of the fuel cell system. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, wobei das mindestens eine Peltier-Element (242) derart am Wasserabscheider (240) angeordnet und ausgebildet ist, dass mittels des Peltier-Elements (242) ein zu einer Wasserablassöffnung (244) proximal angeordneter proximaler Bereich (A) des Wasserabscheiders (240) beheizbar und gleichzeitig ein distal zur Wasserablassöffnung (244) angeordneter distaler Bereich (C) des Wasserabscheiders (240) kühlbar ist. Fuel cell system according to claim 7, wherein the at least one Peltier element ( 242 ) on the water separator ( 240 ) is arranged and formed that by means of the Peltier element ( 242 ) to a water drainage opening ( 244 ) proximally located proximal region (A) of the water separator ( 240 ) and at the same time a distal to the water outlet ( 244 ) arranged distal region (C) of the water separator ( 240 ) is coolable. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, wobei mindestens zwei Peltier-Elemente (242) am Wasserabscheider (240) vorgesehen sind, wobei ein zu einer Wasserablassöffnung (244) proximal angeordneter proximaler Bereich (A) des Wasserabscheiders (240) durch ein erstes der mindestens zwei Peltier-Elemente (242) temperierbar ist, und wobei ein distal zur Wasserablassöffnung (244) angeordneter distaler Bereich (C) des Wasserabscheiders (240) durch ein zweites der mindestens zwei Peltier-Elemente (242) temperierbar ist. Fuel cell system according to claim 7, wherein at least two Peltier elements ( 242 ) at the water separator ( 240 ) are provided, one to a water outlet ( 244 ) proximally located proximal region (A) of the water separator ( 240 ) by a first of the at least two Peltier elements ( 242 ) and wherein a distal to the water outlet ( 244 ) arranged distal region (C) of the water separator ( 240 ) by a second of the at least two Peltier elements ( 242 ) is temperature controlled. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, wobei das erste Peltier-Element (242) und das zweite Peltier-Element (242) voneinander unabhängig temperierbar ausgebildet sind. Fuel cell system according to claim 9, wherein the first Peltier element ( 242 ) and the second Peltier element ( 242 ) are formed independently of each other temperable.
DE102016213093.5A 2016-07-18 2016-07-18 Method for operating a fuel cell system and fuel cell system Pending DE102016213093A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016213093.5A DE102016213093A1 (en) 2016-07-18 2016-07-18 Method for operating a fuel cell system and fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016213093.5A DE102016213093A1 (en) 2016-07-18 2016-07-18 Method for operating a fuel cell system and fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016213093A1 true DE102016213093A1 (en) 2018-01-18

Family

ID=60783038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016213093.5A Pending DE102016213093A1 (en) 2016-07-18 2016-07-18 Method for operating a fuel cell system and fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016213093A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215596A1 (en) * 2019-10-11 2020-12-03 Vitesco Technologies GmbH Fuel cell device with cyclone separator and cooling device for a motor vehicle
DE102019215601A1 (en) * 2019-10-11 2020-12-03 Vitesco Technologies GmbH Fuel cell device with a cyclone separator and a heating device for a motor vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100055508A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Idatech, Llc Fuel cell systems with water recovery from fuel cell effluent

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100055508A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Idatech, Llc Fuel cell systems with water recovery from fuel cell effluent

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215596A1 (en) * 2019-10-11 2020-12-03 Vitesco Technologies GmbH Fuel cell device with cyclone separator and cooling device for a motor vehicle
DE102019215601A1 (en) * 2019-10-11 2020-12-03 Vitesco Technologies GmbH Fuel cell device with a cyclone separator and a heating device for a motor vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10325754B4 (en) Fuel Cell System
DE10314820B4 (en) Method for preventing the freezing of water in the anode circuit of a fuel cell system and fuel cell system
DE60316596T2 (en) FUEL CELL SYSTEM
DE112009005087B4 (en) Control method for a fuel cell system and a fuel cell system
DE112006003136B4 (en) Fuel cell system and method for shutting it down
DE102011114797A1 (en) Method for operating fuel cell system utilized in passenger car to generate electrical driving power, involves recirculating unreacted fuel into fuel, and heating nozzle of fuel jet pump only when fuel is not made to flow through jet pump
WO2013026514A1 (en) Fuel cell system
DE102009043569A1 (en) Method for operating a fuel cell system
EP2502300A1 (en) Fuel cell system having a fluid separator in the anode circuit
DE102012001602A1 (en) Anode circuit of fuel cell system mounted in vehicle, has recirculation conveying device for anode gas exhaust, which is provided in form of gas jet pump by which fuel flowing to fuel cell is driven as propellant gas stream
DE102017200672A1 (en) Method and control unit for conditioning a fuel cell stack
DE112013002725T5 (en) The fuel cell system
DE102016213093A1 (en) Method for operating a fuel cell system and fuel cell system
WO2013079149A1 (en) Method for preparing the restart of a fuel cell
DE102011114214B4 (en) PROCESS FOR LIQUIDING FROZEN COOLANT IN A FUEL CELL SYSTEM
DE102011122306A1 (en) Fuel cell system i.e. proton exchange membrane fuel cell system, for vehicle, has bypass valve arranged in exhaust pipe after fuel cell for bypassing components, where valve acts immediately up on or integrated in cathode chamber
DE102012007383A1 (en) Proton exchange membrane fuel cell system for providing electrical driving power for motor car, has proton exchange membrane fuel cells switched in series at anode-side, and valve device arranged on anode-side between fuel cells
DE102015223039A1 (en) fuel cell
WO2010105752A1 (en) Cooling devices for a fuel cell system
DE102011113020A1 (en) Separating device for a fuel cell system, fuel cell system with the separation device and method for operating the separation device
DE102008045170A1 (en) Electrical energy generating device for propulsion of e.g. fuel cell vehicle, has heat exchanger for cooling electrical and/or electronic power component, electrical drive unit and fuel recirculation blower of fuel cell system
DE102020206896A1 (en) Method for reducing degradation when switching a fuel cell off and on, a fuel cell system and a fuel cell system
DE102015211476A1 (en) Fuel cell system and method for reducing the conductivity of a cooling liquid
DE102013007207A1 (en) Apparatus for the treatment of air
DE102012016976A1 (en) Fuel cell system for supplying electrically driving power in vehicle i.e. motor car, has air-conditioning system actively cooling heat exchanger and comprising air conditioner compressor, and drain spacer arranged in region of exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed