DE102017220360A1 - Method for determining the tightness of adjusting means of a fuel cell system, fuel cell system and vehicle - Google Patents

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Abstract

Um ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von einem ersten und einem zweiten Stellmittel (38, 39) zur Absperrung eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellensystems (100), , das eine Degradation der Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems (100) verlangsamt, bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass folgende Schritte vorgesehen sind:a1) Einstellen des Verdichters (33) auf eine vorgegebene Drehzahl,b1) Schließen eines der beiden Stellmittel (38),c1) Entladen des Brennstoffzellenstapels (10) und Bestimmung der Entladezeit,d1) Bewertung der bestimmten Entladezeit,e1) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems (100), und optionala2) Einstellen des Verdichters (33) auf eine vorgegebene Drehzahl,b2) Schließen des anderen Stellmittels (39),c2) Entladen des Brennstoffzellenstapels (10) und Bestimmung der Entladezeit,d2) Bewertung der bestimmten Entladezeit,e2) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems (100).Zudem werden ein Brennstoffzellensystem (100) und ein Fahrzeug offenbart.In order to provide a method for determining the tightness of a first and a second actuating means (38, 39) for shutting off a fuel cell stack (10) of a fuel cell system (100), which slows down degradation of the fuel cells of the fuel cell system (100), it is proposed to the following steps are provided: a1) setting the compressor (33) to a predetermined rotational speed, b1) closing one of the two actuating means (38), c1) discharging the fuel cell stack (10) and determining the discharge time, d1) evaluating the determined discharge time, e1) transition to normal operation of the fuel cell system (100), and optionallya2) setting the compressor (33) to a predetermined speed, b2) closing the other actuator (39), c2) discharging the fuel cell stack (10) and determining the discharge time, d2 ) Evaluation of the specific discharge time, e2) transition to the normal operation of the fuel cell system (100). In addition, a Brennstoffze System (100) and discloses a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von einem ersten und einem zweiten Stellmittel zur Absperrung eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems, wobei in einer Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystems ein Verdichter zur Förderung von sauerstoffhaltigem Gas zum Einlass des Brennstoffzellenstapels vorgesehen ist, ein Brennstoffzellensystem, wobei das Brennstoffzellensystem eine Steuereinrichtung umfasst, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen, und ein Fahrzeug mit dem Brennstoffzellensystem.The invention relates to a method for determining the tightness of a first and a second adjusting means for shutting off a fuel cell stack of a fuel cell system, wherein in a cathode supply of the fuel cell system, a compressor for conveying oxygen-containing gas to the inlet of the fuel cell stack is provided, a fuel cell system, wherein the fuel cell system a Control device that is configured to perform the method, and a vehicle with the fuel cell system.

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-Anordnung (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-Anordnung an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein.Fuel cells use the chemical transformation of a fuel with oxygen to water to generate electrical energy. For this purpose, fuel cells contain as a core component the so-called membrane electrode assembly (MEA for membrane electrode assembly), which is a microstructure of an ion-conducting (usually proton-conducting) membrane and in each case on both sides of the membrane arranged catalytic electrode (anode and cathode). The latter mostly comprise supported noble metals, in particular platinum. In addition, gas diffusion layers (GDL) can be arranged on both sides of the membrane-electrode arrangement on the sides of the electrodes facing away from the membrane.

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-Anordnungen sind in der Regel Bipolarplatten (auch Flussfeld- oder Separatorplatten 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-Anordnungen.As a rule, the fuel cell is formed by a multiplicity of stacked MEAs whose electrical powers add up. As a rule, bipolar plates (also called flow field plates or separator plates) are arranged between the individual membrane electrode assemblies, which ensure that the individual cells are supplied with the operating media, ie the reactants, and are usually also used for cooling. In addition, the bipolar plates provide an electrically conductive contact to the membrane-electrode assemblies.

Im Betrieb der Brennstoffzelle wird der Brennstoff (Anodenbetriebsmedium), insbesondere Wasserstoff, über ein Flussfeld der Bipolarplatte der Anode zugeführt und unter Abgabe von Elektronen elektrochemisch zu Protonen oxidiert (H2 → 2 H+ + 2 e-). Über den Elektrolyten oder die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht und elektrisch voneinander isoliert, erfolgt ein Transport der Protonen aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet.During operation of the fuel cell, the fuel (anode operating medium), in particular hydrogen, is supplied to the anode via a flux field of the bipolar plate and electrochemically oxidized to protons with release of electrons (H 2 → 2 H + + 2 e - ). About the electrolyte or the membrane, which gas-tight and electrically isolated from each other, the reaction chambers, a transport of protons from the anode compartment into the cathode compartment. The electrons provided at the anode are supplied to the cathode via an electrical line.

Der Kathode wird im Betrieb der Brennstoffzelle Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch (zum Beispiel Luft) als Kathodenbetriebsmedium 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).The cathode is supplied during operation of the fuel cell, oxygen or an oxygen-containing gas mixture (for example air) as a cathode operating medium, so that a reduction of O 2 to O 2- with absorption of the electrons takes place (½ O 2 + 2 e - → O 2-). At the same time, the oxygen anions in the cathode compartment react with the protons transported via the membrane to form water (O 2- + 2 H + → H 2 O).

Um einen Brennstoffzellenstapel mit den Betriebsmedien zu versorgen, weist dieser eine Anodenversorgung und eine Kathodenversorgung auf. Die Anodenversorgung weist einen Anodenversorgungspfad für ein Zuführen des Anodenbetriebsmediums in die Anodenräume der Brennstoffzelle hinein und einen Anodenabgaspfad für ein Abführen eines Anodenabgases aus den Anodenräumen heraus auf. Zudem ist eine Rezirkulationsleitung in der Anodenversorgung angeordnet, um nicht verbrauchten und aus dem Brennstoffzellenstapel ausgetragenen Wasserstoff erneut in den Stapel einzuspeisen. Die Kathodenversorgung weist einen Kathodenversorgungspfad für ein Zuführen des Kathodenbetriebsmediums in die Kathodenräume der Brennstoffzelle hinein und einen Kathodenabgaspfad für ein Abführen eines Kathodenabgases aus den Kathodenräumen heraus auf.In order to supply a fuel cell stack with the operating media, this has an anode supply and a cathode supply. The anode supply includes an anode supply path for supplying the anode operating medium into the anode chambers of the fuel cell and an anode exhaust gas path for discharging an anode exhaust gas out of the anode chambers. In addition, a recirculation line is arranged in the anode supply in order to feed unused and discharged from the fuel cell stack hydrogen in the stack again. The cathode supply includes a cathode supply path for supplying the cathode operating medium into the cathode chambers of the fuel cell and a cathode exhaust path for discharging a cathode exhaust gas out of the cathode compartments.

Die Degradation der Komponenten eines Brennstoffzellensystems stellt naturgemäß ein Problem dar, diese ist daher zu überwachen und möglichst zu verhindern oder zumindest zu verzögern. So ist die Dichtigkeit der beiden Absperrklappen des Brennstoffzellenstapels von Bedeutung, da bei deren Undichtigkeit bei einem Start sowohl auf den Anoden als auch auf der Kathoden Sauerstoff vorliegt (Luft-Luft-Start), was deutlich zu einer Alterung des Stapels beiträgt. Wenn eine der beiden Klappen undicht ist, z.B. weil eine Beschädigung der Dichtung vorliegt, gelangt Sauerstoff unkontrolliert in den Brennstoffzellenstapel, so dass Luft-Luft-Starts häufiger bzw. schon nach geringen Standzeiten des Fahrzeugs auftreten.The degradation of the components of a fuel cell system is of course a problem, it should therefore be monitored and, if possible, to prevent or at least delay. Thus, the tightness of the two shut-off valves of the fuel cell stack is important because in their leakage at a start both on the anodes and on the cathode oxygen is present (air-air start), which significantly contributes to aging of the stack. If one of the two flaps leaks, e.g. Because there is damage to the seal, oxygen enters the fuel cell stack in an uncontrolled manner, so that air-air starts occur more frequently or even after the vehicle has had a short service life.

In der DE 102012000867 A1 wird ein Brennstoffzellensystem beschrieben, das einen Brennstoffzellenstapel und wenigstens eine Zusatzbrennstoffzelle aufweist, wobei dem Anodenraum der Zusatzbrennstoffzelle zumindest in Stillstandphasen Wasserstoff zugeführt wird. Über eine Überwachung der von der Zusatzbrennstoffzelle generierten elektrischen Leistung kann während der Stillstandphase die Dichtheit des Systems überwacht werden.In the DE 102012000867 A1 a fuel cell system is described, which has a fuel cell stack and at least one additional fuel cell, wherein the anode chamber of the additional fuel cell, at least in standstill phases, hydrogen is supplied. By monitoring the electrical power generated by the auxiliary fuel cell, the leaktightness of the system can be monitored during the standstill phase.

DE 102005037408 A1 offenbart ein Verfahren zur Detektion von Undichtigkeiten in einem Brennstoffzellensystem, bei dem eine Brennstoffzelle stoffdicht abgesperrt wird und eine Entladung der Brennstoffzelle gemessen wird. DE 102005037408 A1 discloses a method for detecting leaks in a fuel cell system in which a fuel cell is material tightly shut off and a discharge of the fuel cell is measured.

Ein Verfahren zum Bestimmen eines chemischen Kurzschlusses wird in der DE 112004002513 T5 offenbart. Dabei wird ein Druckgradient in der Brennstoffzelle bestimmt und mit einem Sollwert abgeglichen.A method for determining a chemical short circuit is disclosed in U.S. Patent No. 5,376,854 DE 112004002513 T5 disclosed. This is a Pressure gradient determined in the fuel cell and adjusted with a setpoint.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren, ein entsprechend eingerichtetes Brennstoffzellensystem sowie ein Fahrzeug bereitzustellen, mit dem eine Degradation der Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems verlangsamt werden kann.The object of the invention is to provide a method, a suitably configured fuel cell system and a vehicle with which a degradation of the fuel cell of the fuel cell system can be slowed down.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von Stellmitteln zum Absperren eines Brennstoffzellenstapels, ein verfahrensgemäß betreibbares Brennstoffzellensystem sowie ein Fahrzeug mit diesem Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by a method for determining the tightness of adjusting means for shutting off a fuel cell stack, a fuel cell system which can be operated according to the method, and a vehicle having this fuel cell system having the features of the independent claims. Advantageous embodiments are characterized in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von einem ersten und einem zweiten Stellmittel zur Absperrung eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems bereitgestellt, wobei in einer Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystems ein Verdichter zur Förderung von sauerstoffhaltigem Gas zum Einlass des Brennstoffzellenstapels vorgesehen ist, folgende Schritte, die in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden, aufweisend:

  • a1) Einstellen des Verdichters auf eine vorgegebene Drehzahl,
  • b1) Schließen eines der beiden Stellmittel,
  • c1) Entladen des Brennstoffzellenstapels und Bestimmung der Entladezeit,
  • d1) Bewertung der bestimmten Entladezeit in Abhängigkeit von Vergleichswerten,
  • e1) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems,
und optional
  • a2) Einstellen des Verdichters auf eine vorgegebene Drehzahl,
  • b2) Schließen des anderen Stellmittels der beiden Stellmittel,
  • c2) aktives Entladen des Brennstoffzellenstapels und Bestimmung der Entladezeit,
  • d2) Bewertung der bestimmten Entladezeit in Abhängigkeit von Vergleichswerten,
  • e2) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems.
According to the invention, a method for determining the tightness of a first and a second adjusting means for shutting off a fuel cell stack of a fuel cell system is provided, wherein in a cathode supply of the fuel cell system, a compressor for conveying oxygen-containing gas to the inlet of the fuel cell stack is provided, the following steps, in the Order to execute, comprising:
  • a1) setting the compressor to a predetermined speed,
  • b1) closing one of the two actuating means,
  • c1) discharging the fuel cell stack and determining the discharge time,
  • d1) evaluation of the specific discharge time as a function of comparative values,
  • e1) transition to normal operation of the fuel cell system,
and optional
  • a2) setting the compressor to a predetermined speed,
  • b2) closing the other actuating means of the two actuating means,
  • c2) actively discharging the fuel cell stack and determining the discharge time,
  • d2) evaluation of the determined discharge time as a function of comparative values,
  • e2) transition to normal operation of the fuel cell system.

Die Stellmittel zum Absperren des Brennstoffzellenstapels sind vorzugsweise als Absperrklappen, Absperrventile oder dergleichen ausgebildet. Die Auswahl der Stellmittel erfolgt in Abhängigkeit vom jeweiligen Brennstoffzellenstapel bzw. Brennstoffzellensystem.The adjusting means for shutting off the fuel cell stack are preferably designed as shut-off valves, shut-off valves or the like. The selection of the actuating means takes place as a function of the respective fuel cell stack or fuel cell system.

Die beiden Stellmittel sind vorzugsweise direkt am Brennstoffzellenstapel angeordnet, wobei je nach Brennstoffzellensystem auch davon abgewichen werden kann.The two adjusting means are preferably arranged directly on the fuel cell stack, it also being possible to deviate from this depending on the fuel cell system.

Es ist daher ein Stellmittel in einem Kathodenversorgungspfad und ein Stellmittel im Kathodenabgaspfad vorzusehen. Welches der beiden Stellmittel zuerst geprüft wird, ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht von Bedeutung.It is therefore necessary to provide an adjusting means in a cathode supply path and an adjusting means in the cathode exhaust path. Which of the two actuating agents is tested first is not important to the process according to the invention.

Das Entladen des Brennstoffzellenstapels kann aktiv oder passiv erfolgen, bei der passiven Entladung ist ein entsprechender Verbraucher vorzusehen.The discharge of the fuel cell stack can be active or passive, in the passive discharge is to provide a corresponding consumer.

Vorteilhafterweise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren innerhalb des Fahrzeugbetriebes untersucht werden, ob eines der beiden Stellmittel eine Leckage aufweist. Dass beide Stellmittel gleichzeitig defekt sind, ist in der Regel nicht gegeben, lässt sich jedoch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls feststellen.Advantageously, can be examined by the inventive method within the vehicle operation, whether one of the two actuating means has a leak. That both actuating means are defective at the same time is generally not given, but can also be determined with the method according to the invention.

Wenn zumindest eines der beiden Stellmittel geschlossen ist, tritt bei unbeschädigten Stellmittel kein neuer Sauerstoff in den Brennstoffzellenstapel ein. Somit nimmt die Stapelspannung beim Entladen durch das Abreagieren des Sauerstoffes im Brennstoffzellenstapel ab.If at least one of the two actuating means is closed, no new oxygen enters the fuel cell stack when the actuating means are undamaged. Thus, the stack voltage during discharge decreases by the reaction of the oxygen in the fuel cell stack.

Kommt es bei der Bestimmung der Entladezeiten zu Verzögerung gegenüber den Vergleichsmessungen, deutet dies auf eine Leckage in zumindest einem der beiden Stellmittel hin, da durch das Nachströmen von Sauerstoff die Zellreaktion länger andauert, als wenn die Stellmittel dicht sind.If there is a delay in the determination of the discharge times compared to the comparative measurements, this indicates a leakage in at least one of the two actuating means, since the post-flow of oxygen, the cell reaction lasts longer than if the actuating means are dense.

Vorzugsweise werden beide Stellmittel verfahrensgemäß überprüft. Es ist jedoch auch möglich, die Prüfung eines Stellmittels ein- oder mehrmals noch zu wiederholen, um Messfehler auszuschließen.Preferably, both actuating means are checked according to the method. However, it is also possible to repeat the test of an actuating agent one or more times to exclude measurement errors.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren aus dem Normalbetrieb eines Brennstoffzellensystems heraus initiiert. Dazu erfolgt eine Anfrage nach einer Start/Stopp-Prozedur. Es wird vor deren Einleitung geprüft, ob ein vorgegebenes Prüfintervall zur Prüfung der Dichtheit der Stellmittel erreicht ist. Die Vorgabe des Prüfintervalls erfolgt in Abhängigkeit der eingesetzten Stellmittel und gegebenenfalls des Brennstoffzellensystems.The method according to the invention is preferably initiated from the normal operation of a fuel cell system. For this purpose, there is a request for a start / stop procedure. It is checked before their initiation, whether a predetermined test interval for testing the tightness of the actuating means is reached. The specification of the test interval is carried out as a function of the adjusting means used and optionally the fuel cell system.

Ist das Intervall noch nicht erreicht, erfolgt eine Start-Stopp-Prozedur nach dem Stand der Technik. Bei Erreichen des Intervalls wird das Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung durchgeführt.If the interval has not yet been reached, a start-stop procedure is performed according to the status of Technology. When the interval is reached, the leakage test is carried out.

Zwischen den Teilprüfungen für die Stellmittel wird das Brennstoffzellensystem kurzzeitig im Normalbetrieb gefahren, um vor den Teilprüfungen definierte Bedingungen einzustellen.Between the partial tests for the actuating means, the fuel cell system is briefly operated in normal operation to set conditions defined before the partial tests.

Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ebenfalls ein Übergang zum Normalbetrieb.After carrying out the method according to the invention, a transition to normal operation also takes place.

Eine Abweichung der Entladezeit und dementsprechend der Dichtheit von Vergleichswerten von bis zu 20% kann toleriert werden. Liegt die Abweichung zwischen 20 und 30% wird eine Fehlermeldung ausgegeben und bei Überschreiten von 30% wird zusätzlich der betreffende BrennstoffzellenstapelA deviation of the discharge time and accordingly the tightness of comparison values of up to 20% can be tolerated. If the deviation is between 20 and 30%, an error message is output and if it exceeds 30%, the fuel cell stack in question is also output

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bewertung der Entladezeit in Abhängigkeit von der aktuellen Konditionierung des Brennstoffzellenstapels, vorzugsweise in Abhängigkeit des Feuchtigkeitsgehalts der Brennstoffzellen, einer H2-Konzentration an der Anode, dem Systemdruck, der Systemtemperatur und/oder dem Alter des Brennstoffzellensystems.According to a preferred embodiment of the invention, the evaluation of the discharge takes place in dependence on the current conditioning of the fuel cell stack, preferably as a function of the moisture content of the fuel cell, a H 2 concentration at the anode, the system pressure, the system temperature and / or the age of the fuel cell system.

Nach einer weitern bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vor den Schritten a1) bis e1) und den Schritten a2) bis e2) folgende Schritte ausgeführt

  1. a) Einstellen des Verdichters auf eine vorgegebene Drehzahl,
  2. b) Schließen beider Stellmittel,
  3. c) Entladen des Brennstoffzellenstapels und Bestimmung einer Entladezeit,
  4. d) Bewertung der bestimmten Entladezeit anhand von Laborwerten,
  5. e) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems.
According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, the following steps are carried out before the steps a1) to e1) and the steps a2) to e2)
  1. a) adjusting the compressor to a predetermined speed,
  2. b) closing both actuating means,
  3. c) unloading the fuel cell stack and determining a discharge time,
  4. d) evaluation of the specific discharge time on the basis of laboratory values,
  5. e) transition to normal operation of the fuel cell system.

Durch diese vorgelagerten Schritte können für das Brennstoffzellensystem spezifische Werte für die Entladezeiten ermittelt werden, die dann vorzugsweise für eine Bewertung der Entladezeiten für die einzelnen Klappen herangezogen werden können. Ansonsten erfolgt die Bewertung dieser Entladezeiten ebenfalls auf der Grundlage von Laborwerten.As a result of these upstream steps, specific values for the discharge times can be determined for the fuel cell system, which values can then preferably be used for an evaluation of the discharge times for the individual flaps. Otherwise, the evaluation of these discharge times is also based on laboratory values.

Die Verwendung der Entladezeiten gemäß Schritt c) ist möglich, da es unwahrscheinlich ist, das beide Stellmittel gleichzeitig defekt sind (Doppelfehler). Der Vorteil bei der Verwendung dieser Werte besteht darin, dass die aktuelle Konditionierung des Brennstoffzellenstapels damit berücksichtigt werden kann.The use of the discharge times in step c) is possible because it is unlikely that both actuating means are defective at the same time (double error). The advantage of using these values is that the current conditioning of the fuel cell stack can be taken into account.

Vorzugsweise wird beim Schließen einer oder beider Stellmittel eine zwischen einer Kathodenversorgungsleitung und einem Kathodenabgaspfad angeordnete Wastegate-Leitung geöffnet, so dass vorteilhafterweise der Verdichter nicht ins Pumpen gerät und eventuell eine Schädigung dieses Bauteils eintritt.Preferably, when closing one or both actuating means, a wastegate line arranged between a cathode supply line and a cathode exhaust path is opened, so that advantageously the compressor does not get into the pump and possibly damage this component.

Nach der Bewertung der ermittelten Entladezeiten sind vorzugsweise nachfolgend aufgeführte Maßnahmen vorgesehen, von denen zumindest eine durchgeführt wird:

  • Ausgabe einer Fehlermeldung an den Nutzer des Brennstoffzellensystem und/oder in einen Fehlerspeicher und/oder
  • Einleitung von Maßnahmen zum Schutz des Brennstoffzellenstapels, beispielsweise Einleiten von Wasserstoff während des Stillstandes oder Außerbetriebsetzen des betreffenden Brennstoffzellenstapels. Auch kann eine Abstellprozedur zur Erhöhung der Sicherheit aufgrund der höheren Klappenleackage geändert werden, wobei jedoch Stapellebenszeit reduziert wird.
After the assessment of the determined discharge times, the following measures are preferably provided, of which at least one is carried out:
  • Output of an error message to the user of the fuel cell system and / or in a fault memory and / or
  • Initiate measures to protect the fuel cell stack, such as introducing hydrogen during standstill or decommissioning of the relevant fuel cell stack. Also, a shutdown procedure may be changed to increase safety due to the higher flap lapse, but reduce stack life.

Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Brennstoffzellensystem mit einer Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The invention also relates to a fuel cell system with a control device which is set up to carry out the method according to the invention.

Das Brennstoffzellensystem weist neben der Steuereinrichtung einen Brennstoffzellenstapel mit einer ersten am Kathodeneinlass und einer zweiten am Kathodenauslass angeordnetes Stellmittel auf, wobei in einer Kathodenversorgung des Brennstoffzellensystems ein Verdichter zur Förderung von sauerstoffhaltigem Gas zum Einlass des Brennstoffzellenstapels vorgesehen ist.In addition to the control device, the fuel cell system has a fuel cell stack with a first actuating means arranged on the cathode inlet and a second actuating means on the cathode outlet, wherein a compressor for supplying oxygen-containing gas to the inlet of the fuel cell stack is provided in a cathode supply of the fuel cell system.

Um den Brennstoffzellenstapel mit den Betriebsgasen zu versorgen, weist das Brennstoffzellensystem eine Anodenversorgung und genannte Kathodenversorgung auf. Die Kathodenversorgung umfasst einen Kathodenversorgungspfad, und einen Kathodenabgaspfad. Zur Förderung und Verdichtung des Kathodenbetriebsmediums ist in dem Kathodenversorgungspfad der Verdichter angeordnet.In order to supply the fuel cell stack with the operating gases, the fuel cell system has an anode supply and said cathode supply. The cathode supply includes a cathode supply path, and a cathode exhaust path. For conveying and compressing the cathode operating medium, the compressor is arranged in the cathode supply path.

Die Kathodenversorgung weist vorzugsweise eine Wastegate-Leitung auf, welche die Kathodenversorgungsleitung mit der Kathodenabgasleitung verbindet. Ein in der Wastegate-Leitung angeordnetes Stellmittel dient der Steuerung der Menge des den Brennstoffzellenstapel umgehenden Kathodenbetriebsmediums.The cathode supply preferably has a wastegate line which connects the cathode supply line to the cathode exhaust gas line. An actuating means arranged in the wastegate line serves to control the quantity of the cathode operating medium bypassing the fuel cell stack.

Die Steuereinrichtung weist vorzugsweise einen Spannungssensor für eine Messung der Spannung U der Brennstoffzelle oder des Brennstoffzellenstapels auf, vorzugsweise des Brennstoffzellenstapels, da dies technisch leichter zu realisieren ist. Zudem ist ein Zeitgeber vorgesehen.The control device preferably has a voltage sensor for measuring the voltage U of the fuel cell or the fuel cell stack, preferably of the Fuel cell stack, as this is technically easier to implement. In addition, a timer is provided.

vorzugsweise sind zudem vorgesehen ein Stromsensor für den erfassten Strom I der Brennstoffzelle, ein Temperatursensor, ein Drucksensor für Drücke p im Anoden- und/oder Kathodenraum und dergleichen.Preferably, a current sensor for the detected current I of the fuel cell, a temperature sensor, a pressure sensor for pressures p in the anode and / or cathode space and the like are also provided.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug , das mit einem vorbeschriebenen Brennstoffzellensystem ausgerüstet ist.Another object of the invention is a vehicle that is equipped with a fuel cell system described above.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung,
  • 2 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 3 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer weiteren Ausführungsform.
The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 FIG. 2 is a block diagram of a fuel cell system according to a preferred embodiment; FIG.
  • 2 a block diagram of the method according to the invention, and
  • 3 a block diagram of the inventive method according to another embodiment.

In 1 ist ein insgesamt mit 100 bezeichnetes Brennstoffzellensystem gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt. 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.In 1 is a total with 100 designated fuel cell system according to a preferred embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 is part of a not further illustrated vehicle, in particular an electric vehicle having an electric traction motor, by the fuel cell system 100 is supplied with electrical energy.

Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst als Kernkomponente einen Brennstoffzellenstapel 10, der eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten Einzelzellen 11 aufweist. Jede Einzelzelle 11 umfasst jeweils einen Anodenraum 12 sowie einen Kathodenraum 13, welche von einer ionenleitfähigen Polymerelektrolytmembran 14 voneinander getrennt sind (siehe Detailausschnitt). Der Anoden- und Kathodenraum 12, 13 umfasst jeweils eine katalytische Elektrode, die Anode beziehungsweise die Kathode (nicht dargestellt), welche die jeweilige Teilreaktion der Brennstoffzellenumsetzung katalysiert. Die Anoden- und Kathodenelektrode weisen ein katalytisches Material auf, beispielsweise Platin, das auf einem elektrisch leitfähigen Trägermaterial großer spezifischer Oberfläche, beispielsweise einem kohlenstoffbasierten Material, geträgert vorliegt. Zwischen zwei solchen Membran-Elektroden-Einheiten ist ferner jeweils eine mit 15 angedeutete Bipolarplatte angeordnet, welche der Zuführung der Betriebsmedien in die Anoden- und Kathodenräume 12, 13 dient und ferner die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Brennstoffzellen 11 herstellt.The fuel cell system 100 comprises as a core component a fuel cell stack 10 containing a plurality of stacked single cells 11 having. Every single cell 11 each includes an anode compartment 12 and a cathode compartment 13 , which of an ion-conductive polymer electrolyte membrane 14 are separated from each other (see detail). The anode and cathode compartment 12 . 13 each comprises a catalytic electrode, the anode or the cathode (not shown), which catalyzes the respective partial reaction of the fuel cell reaction. The anode and cathode electrodes comprise a catalytic material, such as platinum, supported on an electrically conductive high surface area support material, such as a carbon based material. Between two such membrane-electrode assemblies is also one each with 15 indicated bipolar plate arranged, which the supply of the operating media in the anode and cathode spaces 12 . 13 serves and also the electrical connection between the individual fuel cells 11 manufactures.

Um den Brennstoffzellenstapel 10 mit den Betriebsgasen zu versorgen, weist das Brennstoffzellensystem 100 einerseits eine Anodenversorgung 20 und andererseits eine Kathodenversorgung 30 auf.To the fuel cell stack 10 to supply with the operating gases, the fuel cell system 100 on the one hand, an anode supply 20 and on the other hand, a cathode supply 30 on.

Die Anodenversorgung 20 umfasst einen Anodenversorgungspfad 21, welcher der Zuführung eines Anodenbetriebsmediums (dem Brennstoff), beispielsweise Wasserstoff, in die Anodenräume 12 des Brennstoffzellenstapels 10 dient. Zu diesem Zweck verbindet der Anodenversorgungspfad 21 einen nicht dargestellten Brennstoffspeicher mit einem Anodeneinlass des Brennstoffzellenstapels 10. Die Anodenversorgung 20 umfasst ferner einen Anodenabgaspfad 22, der das Anodenabgas aus den Anodenräumen 12 über einen Anodenauslass des Brennstoffzellenstapels 10 abführt. Der Anodenbetriebsdruck auf den Anodenseiten 12 des Brennstoffzellenstapels 10 ist über ein nicht dargestelltes Stellmittel in dem Anodenversorgungspfad 21 einstellbar.The anode supply 20 includes an anode supply path 21 which feeds an anode operating medium (the fuel), for example hydrogen, into the anode spaces 12 of the fuel cell stack 10 serves. For this purpose, the anode supply path connects 21 a fuel storage, not shown, with an anode inlet of the fuel cell stack 10 , The anode supply 20 further includes an anode exhaust path 22 containing the anode exhaust gas from the anode chambers 12 via an anode outlet of the fuel cell stack 10 dissipates. The anode operating pressure on the anode sides 12 of the fuel cell stack 10 is via an unillustrated actuating means in the anode supply path 21 adjustable.

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 weist ferner einen Kathodenabgaspfad 32 auf, welcher das Kathodenabgas aus den Kathodenräumen 13 des Brennstoffzellenstapels 10 abführt und dieses gegebenenfalls einer nicht dargestellten Abgasanlage zuführt.The cathode supply 30 includes a cathode supply path 31 which is the fuel cell stack 10 supplying an oxygen-containing cathode operating medium, in particular air which is drawn in from the environment. The cathode supply 30 also has a cathode exhaust path 32 on which the cathode exhaust gas from the cathode compartments 13 of the fuel cell stack 10 dissipates and optionally this feeds an exhaust system, not shown.

Zur Förderung und Verdichtung des Kathodenbetriebsmediums ist in dem Kathodenversorgungspfad 31 ein Verdichter 33 angeordnet, der als ein hauptsächlich elektromotorisch angetriebener Verdichter ausgestaltet sein kann. Zudem ist optional im Kathodenabgaspfad 32 eine Turbine 34 befindlich. Es ist jedoch auch beispielsweise möglich, stattdessen eine Klappe ein Ventil oder dergleichen vorzusehen.For conveying and compressing the cathode operating medium is in the cathode supply path 31 a compressor 33 arranged, which can be configured as a mainly electric motor driven compressor. In addition, it is optional in the cathode exhaust path 32 a turbine 34 located. However, it is also possible, for example, instead of providing a flap valve or the like.

Die Kathodenversorgung 30 weist ferner eine Wastegate-Leitung 35 auf, welche die Kathodenversorgungsleitung 31 mit der Kathodenabgasleitung 32 verbindet, also einen Bypass des Brennstoffzellenstapels 10 darstellt. Die Wastegate-Leitung 35 erlaubt, überschüssigen Luftmassenstrom an dem Brennstoffzellenstapel 10 vorbeizuführen, ohne den Verdichter 33 herunterzufahren. Ein in der Wastegate-Leitung 35 angeordnetes Stellmittel 36 dient der Steuerung der Menge des den Brennstoffzellenstapel 10 umgehenden Kathodenbetriebsmediums.The cathode supply 30 also has a wastegate line 35 on which the cathode supply line 31 with the cathode exhaust gas line 32 connects, so a bypass of the fuel cell stack 10 represents. The wastegate pipe 35 allows excess air mass flow at the fuel cell stack 10 to pass without the compressor 33 shut down. One in the wastegate pipe 35 arranged adjusting means 36 serves to control the amount of the fuel cell stack 10 immediate cathode operating medium.

Das Brennstoffzellensystem 100 weist zudem ein Befeuchtermodul 37 auf. Das Befeuchtermodul 37 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.The fuel cell system 100 also has a humidifier module 37 on. The humidifier 37 on the one hand is in the cathode supply path 31 arranged to be flowed through by the cathode operating gas. On the other hand, it is so in the cathode exhaust path 32 arranged so that it can be flowed through by the cathode exhaust gas.

Im Kathodenversorgungspfad 31 sind am Kathodeneinlass ein Stellmittel 38 und im Kathodenabgaspfad 32 am Kathodenauslass ebenfalls ein Stellmittel 39 angeordnet. Entsprechende weitere, nicht dargestellte, Stellmittel können in den Leitungen 21, 22 der Anodenversorgung 20 angeordnet sein, um den Brennstoffzellenstapel 10 bei Bedarf von der Umgebung isolieren zu können.In the cathode supply path 31 are at the cathode inlet an actuating means 38 and in the cathode exhaust path 32 at the cathode outlet also an actuating means 39 arranged. Corresponding further, not shown, adjusting means can in the lines 21 . 22 the anode supply 20 be arranged to the fuel cell stack 10 If necessary, to isolate from the environment.

Diese Stellmittel 38, 39 verfügen über ein spezielles Dichtungssystem, um eine hohe Dichtheit sicherzustellen, so dass nach dem Abstellen des Brennstoffzellensystems 100 kein Sauerstoff in den Brennstoffzellenstapel 10 gelangen kann bzw. die Zeit bis dies passiert zu verlängern.These adjusting agents 38 . 39 have a special sealing system to ensure a high tightness, so after stopping the fuel cell system 100 no oxygen in the fuel cell stack 10 or to extend the time until this happens.

Dies soll verhindern, dass beim Start des Brennstoffzellenstapels 10, sowohl im Anodenraum 12 als auch im Kathodenraum 13 Sauerstoff vorliegt, was einen sogenannten Luft-Luft-Start zur Folge hätte, der stark zur Alterung (Lebenszeitverlust) des Brennstoffzellenstapels beträgt.This is to prevent starting the fuel cell stack 10 , both in the anode compartment 12 as well as in the cathode compartment 13 Oxygen is present, which would result in a so-called air-air start, which is strong for the aging (lifetime loss) of the fuel cell stack.

Wenn eine der beiden Stellmittel 38, 39 undicht wird, gelangt Sauerstoff in den Brennstoffzellenstapel 10, so dass sich die Anzahl von Luft-Luft-Starts erhöht und somit die Standzeit des Brennstoffzellensystems herabsetzt.If one of the two actuating means 38 . 39 leaking oxygen enters the fuel cell stack 10 so that the number of air-air starts increases and thus reduces the life of the fuel cell system.

Nach dem Stand der Technik wird eine Start/Stopp-Prozedur des Brennstoffzellensystems 100 derart ausgeführt, dass der Verdichter 33 abgeschaltet wird und die Stellmittel 38, 39 geschlossen werden. Dies hat zur Folge, dass der Sauerstoff im Kathodenraum 13 beim Entladen des Brennstoffzellenstapels 10 durch die noch anhaltende Zellreaktion abgebaut wird. Neuer Sauerstoff wird nicht in den Kathodenraum 13 gefördert, da der Verdichter 33 abgeschaltet ist.In the prior art, a start / stop procedure of the fuel cell system 100 executed such that the compressor 33 is turned off and the actuating means 38 . 39 getting closed. As a result, the oxygen in the cathode compartment 13 when unloading the fuel cell stack 10 is degraded by the ongoing cell reaction. New oxygen will not enter the cathode compartment 13 promoted because of the compressor 33 is switched off.

Die Stellmittel 38, 39 des Brennstoffzellensystems 100 können als regelbare oder nicht regelbare Ventile oder Klappen ausgebildet sein und Stellmittel 36 als regelbare Klappe oder Ventil.The adjusting means 38 . 39 of the fuel cell system 100 can be designed as controllable or non-controllable valves or flaps and adjusting means 36 as a controllable flap or valve.

Verschiedene weitere Einzelheiten der Anoden- und Kathodenversorgung 20, 30 sind in der vereinfachten 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. So kann die Anodenversorgung 20 eine Brennstoffrezirkulationsleitung aufweisen, welche den Anodenabgaspfad 22 mit dem Anodenversorgungspfad 21 verbindet.Various other details of the anode and cathode supply 20 . 30 are in the simplified 1 not shown for reasons of clarity. So can the anode supply 20 a fuel recirculation line, which the anode exhaust path 22 with the anode supply path 21 combines.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 100 verfügt weiterhin über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung, die den Betrieb des Brennstoffzellensystems 100, insbesondere seine Anoden- und Kathodenversorgung 20, 30 steuert. Zudem wird hierüber das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt. Zu diesem Zweck erhält die Steuereinrichtung 60 verschiedene Eingangssignale, insbesondere die mit dem Spannungssensor 41 erfasste Spannung U der Brennstoffzelle 11 oder des Brennstoffzellenstapels 10, die für das Verfahren relevant ist, den mit dem Stromsensor 42 erfassten Strom I der Brennstoffzelle 10, Informationen über die Temperatur T der Brennstoffzelle 10, die Drücke p im Anoden- und/oder Kathodenraum 12, 13, den Ladezustand SOC eines Energiespeichers und weitere Eingangsgrößen. Zudem ist ein Zeitgeber vorgesehen.The fuel cell system according to the invention 100 furthermore has a control device, not shown, which controls the operation of the fuel cell system 100 , in particular its anode and cathode supply 20 . 30 controls. In addition, the method according to the invention is carried out hereby. For this purpose, the control device receives 60 various input signals, in particular those with the voltage sensor 41 detected voltage U of the fuel cell 11 or the fuel cell stack 10 , which is relevant to the process, with the current sensor 42 detected current I of the fuel cell 10 , Information about the temperature T of the fuel cell 10 , the pressures p in the anode and / or cathode compartment 12 . 13 , the state of charge SOC of an energy store and other input variables. In addition, a timer is provided.

Anhand der 2 und 3 wird nachstehend das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt.Based on 2 and 3 the method according to the invention is shown below.

Gemäß 2 wird aus einem Normalbetrieb 40 des Brennstoffzellensystems 100 heraus ein Start-Stopp-Prozedere 60 angefordert und vor dessen Initiierung, erfolgt eine Überprüfung 50, ob ein Prüfintervall der Stellmittel 38, 39 erreicht ist. Ist dies nicht der Fall wird das Start-Stopp-Prozedere 60 ausgeführt und bei Anforderung wieder in den Normalbetrieb 40 übergegangen. Ist das Prüfintervall erreicht, erfolgt ein erster Teilschritt 80 des Verfahrens, bei dem eine erstes Stellmittel 38 geschlossen und der Verdichter 33 auf eine vorgegebene Drehzahl heruntergeregelt wird. Anschließend erfolgt die Bestimmung der Entladezeit und deren Bewertung auf der Basis von im Labor ermittelten Werten . Es folgt der Übergang in den Normalbetrieb 40 und anschließend ein zweiter Teilschritt 90 des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein zweites Stellmittel 39 geschlossen und der Verdichter 33 auf eine vorgegebene Drehzahl heruntergeregelt wird. Anschließend erfolgt die Bestimmung der Entladezeit und deren Bewertung und wiederum der Übergang in den Normalbetrieb 40. Die Bewertung der Entladezeit erfolgt aufgrund von im Labor ermittelten Werten.According to 2 will be out of normal operation 40 of the fuel cell system 100 out a start-stop procedure 60 requested and before its initiation, a check is made 50 , whether a test interval of the actuating means 38 . 39 is reached. If not, the start-stop procedure becomes 60 executed and when requested back to normal operation 40 passed. Once the test interval has been reached, a first sub-step takes place 80 the method in which a first actuating means 38 closed and the compressor 33 is downshifted to a predetermined speed. Subsequently, the discharge time and its evaluation are determined on the basis of values determined in the laboratory. It follows the transition to normal operation 40 and then a second sub-step 90 the inventive method in which a second adjusting agent 39 closed and the compressor 33 is downshifted to a predetermined speed. This is followed by the determination of the discharge time and its evaluation and again the transition to normal operation 40 , The unloading time is evaluated on the basis of values determined in the laboratory.

Die in 3 dargestellte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Variante dadurch, dass nach der Überprüfung 50, ob ein Prüfintervall der Stellmittel 38, 39 erreicht ist, ein Schritt 70 erfolgt, bei dem beide Stellmittels 38, 39 geschlossen und der Verdichter 33 auf eine vorgegebene Drehzahl heruntergeregelt wird. Anschließend erfolgt die Bestimmung der Entladezeit und deren Bewertung und wiederum der Übergang in den Normalbetrieb 40, wobei die Bewertung der Entladezeit aufgrund von im Labor ermittelten Werten erfolgt. In den nachfolgenden Teilschritten 80, 90 wird zur Bewertung der Entladezeiten, die in Schritt 70 ermittelte Entladezeit herangezogen.In the 3 illustrated variant of the method according to the invention differs from the in 2 illustrated variant in that after the review 50 , whether a test interval of the actuating means 38 . 39 reached is a step 70 takes place, in which both actuating means 38 . 39 closed and the compressor 33 is downshifted to a predetermined speed. This is followed by the determination of the discharge time and its evaluation and again the transition to normal operation 40 , where the evaluation of the discharge time is based on values determined in the laboratory. In the following sub-steps 80 . 90 will be used to evaluate the unloading times in step 70 determined unloading time used.

Nach den Schritten 70, 80, 90 kann bei Detektion einer Leckage zumindest eines der beiden Stellmittel 38, 39 eine Fehlermeldung und/oder eine Maßnahme zum Schutz des Brennstoffzellenstapels eingeleitet werden. After the steps 70 . 80 . 90 may upon detection of leakage at least one of the two actuating means 38 . 39 an error message and / or a measure to protect the fuel cell stack can be initiated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Brennstoffzellensystem The fuel cell system
1010
Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
1111
Einzelzellesingle cell
1212
Anodenraumanode chamber
1313
Kathodenraumcathode space
1414
PolymerelektrolytmembranPolymer electrolyte membrane
1515
Bipolarplatte bipolar
2020
Anodenversorgunganode supply
2121
AnodenversorgungspfadAnode supply path
2222
Anodenabgaspfad Anode exhaust gas path
3030
Kathodenversorgungcathode supply
3131
KathodenversorgungspfadCathode supply path
3232
KathodenabgaspfadCathode exhaust path
3333
Verdichtercompressor
3434
Turbineturbine
3535
Wastegate-LeitungWaste gate line
3636
Stellmittelactuating means
3737
Befeuchtermodulhumidifier
3838
Stellmittelactuating means
3939
Stellmittel actuating means
4040
Normalbetriebnormal operation
5050
Überprüfung des PrüfintervallsChecking the check interval
6060
Start-Stopp-ProzedereStart-stop procedure
7070
Prüfung beider StellmittelTesting both actuating means
8080
Prüfung des ersten StellmittelsTesting the first actuating means
9090
Prüfung des zweiten StellmittelsTesting the second actuating means

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012000867 A1 [0008]DE 102012000867 A1 [0008]
  • DE 102005037408 A1 [0009]DE 102005037408 A1 [0009]
  • DE 112004002513 T5 [0010]DE 112004002513 T5 [0010]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von einem ersten und einem zweiten Stellmittel (38, 39) zur Absperrung eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellensystems (100), wobei in einer Kathodenversorgung (30) des Brennstoffzellensystems (100) ein Verdichter (33) zur Förderung von sauerstoffhaltigem Gas zum Einlass des Brennstoffzellenstapels (10) angeordnet ist, folgende Schritte aufweisend: a1) Einstellen des Verdichters (33) auf eine vorgegebene Drehzahl, b1) Schließen des ersten Stellmittels (38) der beiden Stellmittel (38, 39), c1) aktives Entladen des Brennstoffzellenstapels (10) und Bestimmung der Entladezeit, d1) Bewertung der bestimmten Entladezeit, e1) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems (100), und optional a2) Einstellen des Verdichters (33) auf eine vorgegebene Drehzahl, b2) Schließen des zweiten Stellmittels (39) der beiden Stellmittel (38, 39), c2) aktives Entladen des Brennstoffzellenstapels (10) und Bestimmung der Entladezeit, d2) Bewertung der bestimmten Entladezeit, e2) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems (100).A method for determining the tightness of a first and a second adjusting means (38, 39) for shutting off a fuel cell stack (10) of a fuel cell system (100), wherein in a cathode supply (30) of the fuel cell system (100) comprises a compressor (33) for promoting oxygen-containing gas is arranged to the inlet of the fuel cell stack (10), comprising the following steps: a1) setting the compressor (33) to a predetermined speed, b1) closing the first actuating means (38) of the two actuating means (38, 39), c1) actively discharging the fuel cell stack (10) and determining the discharge time, d1) evaluation of the specific discharge time, e1) transition to normal operation of the fuel cell system (100), and optional a2) setting the compressor (33) to a predetermined speed, b2) closing the second actuating means (39) of the two actuating means (38, 39), c2) actively discharging the fuel cell stack (10) and determining the discharge time, d2) evaluation of the specific discharge time, e2) transition to normal operation of the fuel cell system (100). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Schritten a1) bis e1) und den Schritten a2) bis e2) folgende Schritte ausgeführt werden a) Einstellen des Verdichters (33) auf eine vorgegebene Drehzahl, b) Schließen beider Stellmittel (38, 39), c) aktives Entladen des Brennstoffzellenstapels (10) und Bestimmung einer Entladezeit, d) Bewertung der bestimmten Entladezeit, e) Übergang in den Normalbetrieb des Brennstoffzellensystems (100).Method according to Claim 1 , characterized in that before the steps a1) to e1) and the steps a2) to e2) the following steps are carried out a) setting the compressor (33) to a predetermined speed, b) closing both actuating means (38, 39), c ) actively discharging the fuel cell stack (10) and determining a discharge time, d) evaluating the determined discharge time, e) transitioning to normal operation of the fuel cell system (100). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung der Entladezeit in Schritten d), d1) und d2) in Relation zu einer im Versuch ermittelten Entladezeit erfolgt oder dass die Bewertung der Entladezeit in Schritt d) in Relation zu einer im Versuch ermittelten Entladezeit erfolgt und die Bewertung der Entladezeit in den Schritten d1) und d2) in Relation zu der in Schritt d) ermittelten Entladezeit erfolgt, wobei optional die Bewertung der Entladezeit in zumindest einem Schritt d), d1) und d2) die aktuelle Konditionierung des Brennstoffzellenstapels (10) berücksichtigt.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the evaluation of the discharge time in steps d), d1) and d2) takes place in relation to a discharge time determined in the experiment or that the evaluation of the discharge time in step d) takes place in relation to a discharge time determined in the experiment and the evaluation the discharge time in steps d1) and d2) takes place in relation to the discharge time determined in step d), whereby the evaluation of the discharge time in at least one of steps d), d1) and d2) optionally takes into account the current conditioning of the fuel cell stack (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schließen einer oder beider Stellmittel (38, 39) in den Schritten b, b1) und b2) eine zwischen einer Kathodenversorgungsleitung (31) und einem Kathodenabgaspfad (32) angeordnete Wastegate-Leitung (35) geöffnet wird.Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that when closing one or both actuating means (38, 39) in steps b, b1) and b2) between a cathode supply line (31) and a cathode exhaust gas path (32) arranged wastegate line (35) is opened. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nach einem der Schritte d), d1), und d2) eine Fehlermeldung und/oder eine Maßnahme zum Schutz des Brennstoffzellenstapels (10) erfolgt.Method according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that at least after one of the steps d), d1), and d2) an error message and / or a measure to protect the fuel cell stack (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte zur Prüfung eines Stellmittels (38, 39) vor der Prüfung des anderen Stellmittels (38, 39) einmalig oder mehrmalig wiederholt wird.Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the method steps for testing an actuating means (38, 39) before the examination of the other actuating means (38, 39) is repeated once or several times. Brennstoffzellensystem (100), wobei das Brennstoffzellensystem (100) eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen, und einen Brennstoffzellenstapel (10) aufweist, der zwei Stellmittel (38, 39) zum Absperren eines Brennstoffzellenstapels (10) besitzt und der 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, und einen Kathodenabgaspfad (32) aufweist, welcher das Kathodenabgas aus dem Brennstoffzellenstapel (10) abführt, wobei ein Verdichter (33) in der Kathodenversorgungsleitung (31) angeordnet ist, über die dem Brennstoffzellenstapel (10) ein sauerstoffhaltiges Kathodenbetriebsmedium zugeführt wird.A fuel cell system (100), wherein the fuel cell system (100) comprises a controller that is arranged to perform a method according to any one of Claims 1 to 6 and a fuel cell stack (10) having two actuating means (38, 39) for shutting off a fuel cell stack (10) and having an anode supply (20) and a cathode supply (30), the cathode supply (30) having a cathode supply line ( 31) via which an oxygen-containing cathode operating medium is supplied to the fuel cell stack (10) and a cathode exhaust path (32) which discharges the cathode exhaust gas from the fuel cell stack (10), wherein a compressor (33) is disposed in the cathode supply line (31), via which an oxygen-containing cathode operating medium is supplied to the fuel cell stack (10). Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenversorgung (30) eine Wastegate-Leitung (35) aufweist, welche die Kathodenversorgungsleitung (31) mit der Kathodenabgasleitung (32) verbindet und in der ein Stellmittel angeordnet ist.Fuel cell system (100) after Claim 7 , characterized in that the cathode supply (30) has a wastegate line (35) which connects the cathode supply line (31) with the cathode exhaust gas line (32) and in which an adjusting means is arranged. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Sensor für eine Spannung der Brennstoffzelle (10) und einem Zeitgeber aufweist.Fuel cell system (100) after Claim 7 or 8th , characterized in that the control device comprises a sensor for a voltage of the fuel cell (10) and a timer. Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.Vehicle with a fuel cell system (100) according to one of Claims 7 to 9 ,
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