DE102017215255A1 - Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases am Eingang eines Befeuchtermoduls eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases am Eingang eines Befeuchtermoduls eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Um ein Verfahren zur Überwachung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases in einem Brennstoffzellensystem, zu schaffen, das einen sicheren Bauteilschutz bei möglichst geringem Einsatz von Sensoren bietet, wird vorgeschlagen, dass während des Normalbetriebes (200) des Brennstoffzellensystems (100) in vorgegebenen Zeitintervallen oder bei festgelegten Betriebsweisen folgende Schritte durchgeführt werden:a) Abfrage, ob eine Bestimmung der Temperatur durchgeführt werden soll,b) Schließen des dem Befeuchter (39) nachgeordneten Stellmittels (43) und Öffnen des Stellmittels (44) der Bypass-Leitung (42),c) Ermitteln der Temperatur am Temperaursensor (45) am Eingang des Brennstoffzellenstapels (10),d) Einleiten von Maßnahmen zum Schutz des Befeuchtermoduls (39), odere) Übergang in den Normalbetrieb (200).Zudem werden ein Brennstoffzellensystem (100) sowie ein Fahrzeug offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases am Eingang eines Befeuchtermoduls eines Brennstoffzellensystems, ein Brennstoffzellensystem mit einer Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen sowie Fahrzeug.
  • Brennstoffzellen nutzen die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (MEA für membrane electrode assembly), die ein Gefüge aus einer ionenleitenden (meist protonenleitenden) Membran und jeweils einer beidseitig an der Membran angeordneten katalytischen Elektrode (Anode und Kathode) ist. Letztere umfassen zumeist geträgerte Edelmetalle, insbesondere Platin. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. In der Regel wird die Brennstoffzelle durch eine Vielzahl im Stapel (stack) angeordneter MEA gebildet, deren elektrische Leistungen sich addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Einheiten sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeldplatten genannt) angeordnet, welche eine Versorgung der Einzelzellen mit den Betriebsmedien, also den Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch der Kühlung dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrisch leitfähigen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Einheiten.
  • Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff (Anodenbetriebsmedium), insbesondere Wasserstoff H2 oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H2 zu H+ unter Abgabe von Elektronen stattfindet (H2 → 2 H+ + 2 e-). Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H+ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird über ein kathodenseitiges offenes Flussfeld der Bipolarplatte Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch (zum Beispiel Luft) zugeführt, sodass eine Reduktion von O2 zu O2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet (½ O2 + 2 e- → O2-). Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser (O2- + 2 H+ → H2O).
  • Um einen Brennstoffzellenstapel mit seinen Betriebsmedien, also den Reaktanten zu versorgen, weist dieser einerseits eine Anodenversorgung und andererseits eine Kathodenversorgung auf. Die Anodenversorgung umfasst einen Anodenversorgungspfad zur Zuführung eines Anodenbetriebsgases in die Anodenräume und einen Anodenabgaspfad zur Abführung eines Anodenabgases aus den Anodenräumen. Desgleichen umfasst die Kathodenversorgung einen Kathodenversorgungspfad zur Zuführung eines Kathodenbetriebsgases in die Kathodenräume und einen Kathodenabgaspfad zur Abführung eines Kathodenabgases aus den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels.
  • Das Kathodenbetriebsgas wird über einen Verdichter zu dem Brennstoffzellenstapel transportiert und über ein Befeuchtermodul mit der erforderlichen Feuchtigkeit versehen bevor es in den Brennstoffzellenstapel eintritt. Die Temperatur des verdichteten Kathodenbetriebsgases liegt jenseits einer thermischen Grenze des Befeuchtungsmoduls und des Brennstoffzellenstapels. Deshalb ist es zur Vermeidung von Schäden am Befeuchtermodul und dem Brennstoffzellenstapel bekannt, die dem Befeuchtermodul bzw. dem Brennstoffzellenstapel zugeführte Luft über ein Kühlmittel aus einem Kühlmittelkreislauf des Brennstoffzellenstapels zu temperieren. Dazu wird ein Wärmetauscher genutzt, der dem Luftverdichter nachgeschaltet ist.
  • Bei Degradation des Wärmetauschers oder bei einem gehemmten Kühlmitteldurchfluss kann es zu einer schädigenden Temperaturerhöhung der Eingangsluft am Befeuchtermodul und/oder am Brennstoffzellenstapel kommen.
  • Das Brennstoffzellensystem weist typischerweise eine hohe Anzahl an Sensoren auf, die für die Steuerung und Regelung der Medienversorgung sowie für Diagnose und Sicherheit verwendet werden. Motorsteuergeräte nach dem Stand der Technik verfügen jedoch häufig nicht über eine ausreichend dimensionierte I/O-Schnittstelle. Daher wird versucht, auch mit Blick auf Kosten und Komplexität des Brennstoffzellensystems, die Anzahl der benötigten Sensoren möglichst gering zu halten.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases in einem Brennstoffzellensystem zu schaffen, das einen sicheren Bauteilschutz bei möglichst geringem Einsatz von Sensoren bietet. Weiterhin soll ein geeignetes Brennstoffzellensystem bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Dazu ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases am Eingang eines Befeuchtermoduls eines Brennstoffzellensystems, das nachstehend spezifiziert wird, vorgesehen.
  • Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist einen Brennstoffzellenstapel mit einer Anodenversorgung und einer Kathodenversorgung sowie einer Steuerung auf, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist, wobei die Kathodenversorgung einen Kathodenversorgungspfad, über den dem Brennstoffzellenstapel ein sauerstoffhaltiges Kathodenbetriebsmedium zugeführt werden kann, wobei in dem Kathodenversorgungspfad ein Verdichter angeordnet ist, dem ein Befeuchtermodul nachgeordnet ist, wobei parallel zum Befeuchtermodul eine Bypass-Leitung vorgesehen ist, die hinter dem Befeuchtermodul wieder in die Kathodenversorgungsleitung mündet, wobei in der Bypass-Leitung und in der Kathodenversorgungsleitung hinter dem Befeuchtermodul parallel jeweils ein, miteinander wechselwirkendes Steuermittel vorgesehen ist, und wobei vor dem Brennstoffzellenstapel ein Temperatursensor zur Erfassung der Eingangstemperatur des Kathodenbetriebsgases am Eingang des Brennstoffzellenstapels angeordnet ist.
  • Wechselwirken im Zusammenhang mit den Stellmitteln bedeutet, dass bei Schließen des einen Stellmittels sich das andere öffnet und umgekehrt. Dies kann vorteilhafterweise durch eine üblicherweise vorhandene oder die erfindungsgemäß vorgesehene Steuerung durch synchrones Steuern der Steuermittel oder durch eine mechanische Kopplung der Steuermittel, was mit einem geringen technischen Aufwand verbunden ist, erfolgen.
  • Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Steuereinrichtung, die vorzugsweise sämtliche Steuerungsaufgaben, insbesondere die Anoden- und Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystems durchführt, führt während des Normalbetriebes in vorgegebenen Zeitintervallen oder bei festgelegten Betriebsweisen folgende Schritte durch
    1. a) Abfrage, ob eine Bestimmung der Temperatur am Eingang des Brennstoffzellenstapels durchgeführt werden soll,
    2. b) Schließen des dem Befeuchtermoduls nachgeordneten Stellmittels und Öffnen des Stellmittels der Bypass-Leitung,
    3. c) Ermitteln der Temperatur am Temperaursensor am Eingang des Brennstoffzellenstapels,
    4. d) Einleiten von Maßnahmen zum Schutz des Befeuchtermoduls oder
    5. e) Übergang in den Normalbetrieb.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhafterweise möglich, Schäden am Befeuchtermodul durch zu hohe Temperaturen zu vermeiden, ohne zusätzliche Sensoren vorsehen zu müssen.
  • Zu hohe Temperaturen können beispielsweise bei Degradation des Wärmeübertragers oder bei einem gehemmten Kühlmitteldurchfluss gegeben sein.
  • Punkt d) und e) erfolgen in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur, die mit einem vorgegebenen Sollwert abgeglichen wird.
  • Durch den Abgleich der Temperatur mit einem Sollwert und einer vom Ergebnis des Abgleichs abhängigen Maßnahme kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass die für ein bestimmtes System kritische Temperatur nicht überschritten wird, da über die Vorgabe der Solltemperatur systemspezifische Gegebenheiten berücksichtigt werden können.
  • Bei der Maßnahme zum Schutz des Befeuchtermoduls in Punkt d) handelt es sich vorzugsweise um die Ausgabe einer Fehlermeldung und/oder das Abschalten des Brennstoffzellensystems. Vorteilhafterweise kann aufgrund einer Fehlermeldung ein Nutzer geeignete Maßnahmen gegen eine zu hohe Temperatur ergreifen, ohne dass das Brennstoffzellensystem sofort außer Betrieb genommen werden muss. Andere geeignete Maßnahmen können den jeweiligen Anforderungen gemäß im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden.
  • Die Kathodenversorgung weist vorzugsweise einen Kathodenabgaspfad auf, wobei das Befeuchtermodul vorzugsweise derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass es von dem Kathodenabgas durchströmbar ist. Dementsprechend kann mittels des Befeuchtermoduls ein Feuchtigkeitsaustausch zwischen dem Kathodenbetriebsgas und dem Kathodenabgas erfolgen.
  • Vorteilhafterweise kann durch diese Ausführungsform die üblicherweise im Kathodenabgas befindliche Feuchtigkeit zur Befeuchtung des Kathodenbetriebsgases erfolgen, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zur Bereitstellung von Wasser zur Befeuchtung notwendig sind.
  • Voranstehende Ausführungen betreffen erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem gleichermaßen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem solchen Brennstoffzellensystem. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein Fahrzeug, das einen Elektromotor als Traktionsmotor aufweist, mit dem allein oder in Kombination mit einem Verbrennungsmotor das Fahrzeug angetrieben wird.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung; und
    • 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt ein insgesamt mit 100 bezeichnetes Brennstoffzellensystem gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 100 ist Teil eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, das einen Elektrotraktionsmotor aufweist, der durch das Brennstoffzellensystem 100 mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst als Kernkomponente einen Brennstoffzellenstapel 10, der eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten, hier jedoch nicht näher dargestellten Einzelzellen aufweist. Um den Brennstoffzellenstapel 10 mit den Betriebsgasen zu versorgen, weist das Brennstoffzellensystem 100 einerseits eine Anodenversorgung 20 und andererseits eine Kathodenversorgung 30 auf.
  • Die Anodenversorgung 20 dient zur Zuführung eines Anodenbetriebsmediums (dem Brennstoff), beispielsweise Wasserstoff. Zu diesem Zweck verbindet ein Anodenversorgungspfad 21 einen nicht dargestellten Brennstoffspeicher mit einem Anodeneinlass des Brennstoffzellenstapels 10. Die Anodenversorgung 20 umfasst ferner einen Anodenabgaspfad 22, der das Anodenabgas über einen Anodenauslass des Brennstoffzellenstapels 10 abführt.
  • Die Kathodenversorgung 30 umfasst einen Kathodenversorgungspfad 31, welcher dem Brennstoffzellenstapel 10 ein sauerstoffhaltiges Kathodenbetriebsmedium zuführt, insbesondere Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird. Die Kathodenversorgung 30 umfasst ferner einen Kathodenabgaspfad 32, welcher das Kathodenabgas aus dem Brennstoffzellenstapel 10 abführt und dieses gegebenenfalls einer nicht dargestellten Abgasanlage zuführt.
  • Zur Förderung und Verdichtung des Kathodenbetriebsmediums ist in dem Kathodenversorgungspfad 31 ein Verdichter 33 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verdichter 33 als ein hauptsächlich elektromotorisch angetriebener Verdichter 33 ausgestaltet, dessen Antrieb über einen mit einer entsprechenden Leistungselektronik 35 ausgestatteten Elektromotor 34 erfolgt. Der Verdichter 33 kann ferner durch eine im Kathodenabgaspfad 32 angeordnete Turbine 36 (gegebenenfalls mit variabler Turbinengeometrie) unterstützend über eine gemeinsame Welle (nicht dargestellt) angetrieben werden.
  • Die Kathodenversorgung 30 kann gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ferner eine Wastegate-Leitung 37 aufweisen, welche die Kathodenversorgungsleitung 31 mit der Kathodenabgasleitung 32 verbindet, also einen Bypass des Brennstoffzellenstapels 10 darstellt. Die Wastegate-Leitung 37 erlaubt, überschüssigen Luftmassenstrom an dem Brennstoffzellenstapel 10 vorbeizuführen, ohne den Verdichter 33 herunterzufahren. Ein in der Wastegate-Leitung 37 angeordnetes Stellmittel 38 dient der Steuerung der Menge des den Brennstoffzellenstapel 10 umgehenden Kathodenbetriebsmediums.
  • Das Brennstoffzellensystem 100 weist ferner ein Befeuchtermodul 39 auf. Das Befeuchtermodul 39 ist einerseits so in dem Kathodenversorgungspfad 31 angeordnet, dass er von dem Kathodenbetriebsgas durchströmbar ist. Andererseits ist es so in dem Kathodenabgaspfad 32 angeordnet, dass es von dem Kathodenabgas durchströmbar ist. Das Befeuchtermodul 39 weist typischerweise eine Mehrzahl von wasserdampfpermeablen Membranen auf, die entweder flächig oder in Form von Hohlfasern ausgebildet sind. Dabei wird eine Seite der Membranen von dem vergleichsweise trockenen Kathodenbetriebsgas (Luft) überströmt und die andere Seite von dem vergleichsweise feuchten Kathodenabgas (Abgas). Getrieben durch den höheren Partialdruck an Wasserdampf in dem Kathodenabgas kommt es zu einem Übertritt von Wasserdampf über die Membranen in das Kathodenbetriebsgas, das auf diese Weise befeuchtet wird.
  • Zwischen dem Befeuchtermodul 39 und dem Verdichter 33 ist in der Kathodenversorgungsleitung 31 ein Wärmetauscher 40 vorgesehen, der in einen Kühlmittelkreislauf 41 zur Temperierung des Brennstoffzellenstapels 10 eingebunden ist. Der Kühlmittelkreislauf 41 kann verschiedene nicht dargestellte Vorrichtungen, Stellmittel oder dergleichen zur Einstellung der Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf 41 aufweisen.
  • Parallel zum Befeuchtermodul 39 ist dem Wärmetauscher 40 nachgeordnet eine Bypass-Leitung 42 vorgesehen, die hinter dem Befeuchtermodul 39 wieder in die Kathodenversorgungsleitung 31 mündet, wobei in der Bypass-Leitung 42 und in der Kathodenversorgungsleitung 31 hinter dem Befeuchtermodul 39 jeweils ein, miteinander wechselwirkendes Steuermittel 43, 44 vorgesehen ist.
  • Vor dem Brennstoffzellenstapel 10 ist ein Temperatursensor 45 zur Erfassung der Eingangstemperatur TeinBrennstoffzellenstapel des Kathodenbetriebsgases am Eingang des Brennstoffzellenstapels 10 in der Kathodenversorgungsleitung 31 angeordnet.
  • Sämtliche Stellmittel 38, 43, 44 des Brennstoffzellensystems 100 können als regelbare oder nicht regelbare Ventile oder Klappen ausgebildet sein.
  • Verschiedene weitere Einzelheiten der Anoden- und Kathodenversorgung 20, 30 sind in der vereinfachten 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
  • Weiterhin weist das Brennstoffzellensystem 100 eine elektronische Steuereinrichtung 60 auf, die den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100, insbesondere seine Anoden- und Kathodenversorgung 20, 30 steuert.
  • Zu diesem Zweck erhält die Steuereinrichtung 60 verschiedene Eingangssignale, beispielsweise die mit dem Temperatursensor 45 erfasste Temperatur TeinBrennstoffzellenstapel, den Zustand der Stellmittel 38, 43, 44 und weitere Eingangsgrößen. Die Steuereinrichtung 60 ist zudem eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren, wie in 2 dargestellt, durchzuführen, so dass die Temperatur TeinBefeuchter ermittelt werden kann, wobei die Steuereinrichtung 60 auf die Stellmittel 43, 44 einwirkt. So wird das Stellmittel 43 in der Bypass-Leitung 42 geöffnet, wobei das dem Befeuchtermodul 39 nachgeordnete Stellmittel 44 geschlossen wird, so dass das Kathodenbetriebsgas den Eingang des Brennstoffzellenstapels 10 direkt anströmt und eine Temperatur aufweist, die der Temperatur TeinBefeuchter vor dem Befeuchtermodul entspricht. Aufgrund der Temperatur TeinBefeuchter werden bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur für TeinBefeuchter, geeignete Maßnahmen zum Schutz des Befeuchtermoduls 39 von der Steuereinrichtung 60 eingeleitet.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2 bei dem Brennstoffzellensystem 100 gemäß 1 ist es vorgesehen, dass bei Normalbertrieb 200, bei dem das Stellmittel 43 in der Bypass-Leitung 42 eine Standardfunktion 300 ausführt, in vorgegebenen Zeitintervallen oder bei festgelegten Betriebsweisen (z. B. lastpunktabhängig oder immer beim Einleiten des Start-Stopp-Betriebs) des Brennstoffzellensystems 100 eine Abfrage 400 erfolgt, ob eine Diagnose der Temperatur TeinBefeuchter des Kathodenbetriebsgases am Eingang des Befeuchtermoduls 39 durchgeführt werden soll. Wenn keine Diagnose erfolgen soll, wird im Normalbetrieb 200 fortgefahren. Wenn eine Diagnose erfolgen soll, erfolgt ein Öffnen 500 des Stellmittels 43 in der Bypass-Leitung 42 und ein Schließen des Stellmittels 44, das dem Befeuchtermodeul 39 nachgeordnet ist. Da dann das Kathodenbetriebsgas den Temperatursensor 45 direkt, d. h. ohne das Befeuchtermodul 39 zu passieren, anströmt, kann die Diagnose 600 der Temperatur am Eingang des Befeuchtermoduls 39 durch Messung der Temperatur durch den Temperatursensor 45 erfolgen. In Abhängigkeit vom Ergebnis erfolgen Maßnahmen zum Schutz des Befeuchtermoduls 39 oder das Brennstoffzellensystem 100 geht nach einem vorgegebenen Zeitintervall wieder in den Normalbetrieb 200 über.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Brennstoffzellensystem
    10
    Brennstoffzellenstapel
    20
    Anodenversorgung
    21
    Anodenversorgungspfad
    22
    Anodenabgaspfad
    30
    Kathodenversorgung
    31
    Kathodenversorgungspfad
    32
    Kathodenabgaspfad
    33
    Verdichter
    34
    Elektromotor
    35
    Leistungselektronik
    36
    Turbine
    37
    Wastegate-Leitung
    38
    Stellmittel
    39
    Befeuchtermodul
    40
    Wärmetauscher
    41
    Kühlmittelkreislauf
    42
    Bypass-Leitung
    43, 44
    Steuermittel, miteinander wechselwirkend
    45
    Temperatursensor
    60
    Steuereinrichtung
    TeinBrennstoffzellenstapel
    Eingangstemperatur am Brennstoffzellenstapel
    TeinBefeuchter
    Eingangstemperatur am Befeuchtermodul
    200
    Normalbetrieb
    300
    Standardfunktion
    400
    Abfrage
    500
    Öffnen des Stellmittels in der Bypass-Leitung
    600
    Diagnose

Claims (8)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Kathodenbetriebsgases am Eingang eines Befeuchtermoduls (39) eines Brennstoffzellensystems (100), das einen Brennstoffzellenstapel (10) mit einer Anodenversorgung (20) und einer Kathodenversorgung (30) sowie einer Steuerung (60) aufweist, wobei die Kathodenversorgung (30) eine Kathodenversorgungsleitung (31) aufweist, über die dem Brennstoffzellenstapel (10) ein sauerstoffhaltiges Kathodenbetriebsmedium zuführbar ist, wobei in der Kathodenversorgungsleitung (31) ein Verdichter (33) angeordnet ist, dem ein Befeuchtermodul (39) nachgeordnet ist, wobei parallel zum Befeuchtermodul (39) eine Bypass-Leitung (42) vorgesehen ist, die hinter dem Befeuchtermodul (39) wieder in die Kathodenversorgungsleitung (31) mündet, wobei in der Bypass-Leitung (42) und in der Kathodenversorgungsleitung (31) hinter dem Befeuchtermodul (39) parallel jeweils ein, miteinander wechselwirkendes Steuermittel (43, 44) vorgesehen ist, und wobei vor dem Brennstoffzellenstapel (10) ein Temperatursensor (45) zur Erfassung der Eingangstemperatur des Kathodenbetriebsgases am Eingang des Brennstoffzellenstapels (10) angeordnet ist, wobei während des Normalbetriebes (200) des Brennstoffzellensystems (100) in vorgegebenen Zeitintervallen oder bei festgelegten Betriebsweisen folgende Schritte durchgeführt werden: a) Abfrage, ob eine Bestimmung der Temperatur (TeinBefeuchter) am Eingang des Brennstoffzellenstapels (10) durchgeführt werden soll, b) Schließen des dem Befeuchtermodul (39) nachgeordneten Stellmittels (44) und Öffnen des Stellmittels (43) der Bypass-Leitung (42), c) Ermitteln der Temperatur durch den Temperaursensor (45) am Eingang des Brennstoffzellenstapels (10), d) Einleiten von Maßnahmen zum Schutz des Befeuchtermoduls (39), oder e) Übergang in den Normalbetrieb (200).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Punkt d) und e) in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur (TeinBefeuchter) erfolgen, die mit einem vorgegebenen Sollwert abgeglichen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahme in Punkt d) die Ausgabe einer Fehlermeldung und/oder das Abschalten des Brennstoffzellensystems (100) ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel (43, 44) synchron gesteuert werden.
  5. Brennstoffzellensystem (100), umfassend einen Brennstoffzellenstapel (10) und eine Steuereinrichtung (60), die eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen, wobei der Brennstoffzellenstapel (10) eine Anodenversorgung (20) und eine Kathodenversorgung (30) aufweist, wobei die Kathodenversorgung (30) eine Kathodenversorgungsleitung (31), über die dem Brennstoffzellenstapel (10) ein sauerstoffhaltiges Kathodenbetriebsmedium zugeführt wird, aufweist, in der ein Verdichter (33) angeordnet ist, dem ein Befeuchtermodul (39) nachgeordnet ist, wobei parallel zum Befeuchtermodul (39) eine Bypass-Leitung (42) vorgesehen ist, die hinter dem Befeuchtermodul (39) in die Kathodenversorgungsleitung (31) mündet, wobei in der Bypass-Leitung (42) und in der Kathodenversorgungsleitung (31) hinter dem Befeuchtermodul (39) parallel jeweils ein, miteinander wechselwirkendes Steuermittel (43, 44) vorgesehen ist, und wobei vor dem Brennstoffzellenstapel (10) ein Temperatursensor (45) zur Erfassung der Eingangstemperatur des Kathodenbetriebsgases am Eingang des Brennstoffzellenstapels (10) angeordnet ist.
  6. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenversorgung (30) einen Kathodenabgaspfad (32) aufweist, wobei das Befeuchtermodul (39) angeordnet und ausgestaltet ist, von einem Kathodenabgas durchströmt zu werden.
  7. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander wechselwirkenden Steuermittel (43, 44) mechanisch gekoppelt sind und/oder synchron wechselwirkend verschaltet sind.
  8. Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7.
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