DE102018006334A1

DE102018006334A1 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102018006334A1
Application number: DE102018006334.9A
Authority: DE
Inventors: Leif-Patrik Barthel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Cellcentric GmbH and Co KG
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2019-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1) mit wenigstens einer Brennstoffzelle (3), welche einen Kathodenraum (11) und einen Anodenraum (4) aufweist, mit einem Anodenkreislauf zur Rezirkulation von Anodenabgas mittels wenigstens einer Rezirkulationsfördereinrichtung (8, 8a, 8b), welcher ferner eine Vorrichtung (13) mit einer für Wasserstoff permeablen Membran (14) aufweist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (13) mit einer Leitung (15) verbunden ist, welche zwischen der wenigstens einen Rezirkulationsfördereinrichtung (8, 8a, 8b) und dem Anodenraum (4) abzweigt, und nach der für Wasserstoff permeablen Membran (14) mit einer Rezirkulationsleitung (7) ausgangsseitig des Anodenraums (4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle und einem Anodenkreislauf nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Brennstoffzellensysteme sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Sie können beispielsweise zur Erzeugung von elektrischer Antriebsleistung in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Typische Aufbauten weisen dabei als Brennstoffzelle einen Stapel von Einzelzellen auf, welche beispielsweise in PEM-Technologie ausgeführt sind, und somit eine für Protonen durchlässige Polymermembran aufweisen. Im praktischen Betrieb ist es so, dass typischerweise mehr Wasserstoff in einen Anodenraum einer solchen Brennstoffzelle dosiert wird, als im aktuellen Betriebspunkt von der Brennstoffzelle aufgebraucht werden kann. Dies dient einerseits dazu, Wasser, welches sich im Bereich des Anodenraums sammelt, auszutragen und erhöht andererseits die Verfügbarkeit von Wasserstoff in allen Bereichen des Anodenraums, sodass die aktive Fläche der Brennstoffzelle ideal ausgenutzt werden kann. Das wasserstoffhaltige Abgas wird dann über einen sogenannten Anodenkreislauf rezirkuliert, in welchem eine Rezirkulationsfördereinrichtung für den Ausgleich des Druckverlusts sorgt. Diese kann beispielsweise als Gasstrahlpumpe, als Gebläse oder als Kombination hiervon ausgebildet sein.
Da auch sogenannter „reiner“ Wasserstoff, welcher in einen Druckgasbehälter getankt wird, gewisse Verunreinigungen aufweist, und da inerte Gase, insbesondere Stickstoff, durch die Membranen der Brennstoffzelle diffundieren können, reichert sich in einem solchen Anodenkreislauf mit der Zeit inertes Gas an. Hierdurch sinkt die Konzentration bzw. der Partialdruck des Wasserstoffs, sodass sich die Performance der Brennstoffzelle mit zunehmender Betriebszeit und zunehmender Anreicherung dieser unerwünschten Gase verschlechtert. Daher ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, beispielsweise in Abhängigkeit der Zeit oder in Abhängigkeit einer gemessenen Konzentration von Wasserstoff, Gase aus diesem Anodenkreislauf abzulassen. Diese Gase bestehen dann typischerweise aus den inerten Gasen und einem Restanteil an Wasserstoff, dessen Abströmen sich nie ganz vermeiden lässt. Die abströmenden Gase gelangen zumeist mit der Abluft vermischt in die Umgebung, sodass die Wasserstoffemissionen im Allgemeinen keinen sicherheitskritischen Bereich erreichen. Dennoch geht Wasserstoff verloren, welcher eigentlich in der Brennstoffzelle hätte umgesetzt werden können.
Aus diesem Grund beschreibt das deutsche Patent DE 10 2012 014 609 B3 der Anmelderin einen Aufbau, bei welchem eine für Wasserstoff durchlässige Membran in den Anodenkreislauf integriert wird, sodass ausschließlich Wasserstoff rezirkuliert wird, während die inerten Gase abgetrennt und beispielsweise mit der Zuluft durch den Kathodenraum der Brennstoffzelle geleitet werden. Einen ähnlichen Aufbau mit einer für Wasserstoff durchlässigen Membran beschreibt auch die EP 2 186 155 B1 .
Für Wasserstoff durchlässige Membranen sind dabei prinzipiell schon länger bekannt, und kamen insbesondere früher bei der Verwendung von Wasserstoff in Form von wasserstoffhaltigem Gas aus Reformern zum Einsatz. So beschreibt beispielsweise die DE 103 44 393 A1 einen Aufbau, bei welchem ein Membranmodul mit für Wasserstoff durchlässigen Membranen nach einem Reformer eingesetzt wird, um der Brennstoffzelle möglichst reinen Wasserstoff zuzuleiten.
Der Stand der Technik, wie er beispielsweise in der oben genannten deutschen Patentschrift der Anmelderin beschrieben ist, ist dabei prinzipiell funktionsfähig und erfüllt seinen Zweck relativ gut, hat jedoch den Nachteil, dass durch die für Wasserstoff durchlässige Membran relativ hohe Druckverluste in dem Anodenkreislauf verursacht werden, welche dementsprechend eine hohe Förderleistung der Rezirkulationsfördereinrichtung erforderlich machen und so die parasitäre Leistung des Brennstoffzellensystems erhöhen. Letztlich wirkt sich der Aufbau also nachteilig auf den Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems aus.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Brennstoffzellensystem entsprechend der gattungsgemäßen deutschen Patentschrift der Anmelderin anzugeben, welches gegenüber dieser weiter verbessert ist, und geringere Rezirkulationsförderleistungen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem ist es vorgesehen, dass dieses einen Anodenkreislauf zur Rezirkulation von Anodenabgas mittels wenigstens einer Rezirkulationsfördereinrichtung aufweist. Ferner ist in dem Anodenkreislauf, vergleichbar wie im gattungsgemäßen Stand der Technik, eine Vorrichtung mit einer selektiv für Wasserstoff durchlässigen Membran vorgesehen. Diese für Wasserstoff durchlässige Membran kann prinzipiell in beliebiger Art und Weise aufgebaut sein, beispielsweise aus Palladium oder auf Basis einer palladiumhaltigen Legierung. Ebenso sind Polymermembranen für den Zweck grundsätzlich denkbar. Die Membran kann auch in Form eines Membranmoduls mit mehreren, z.B. in der Art eines Stapels, parallel geschalteten Membranen realisiert sein. Die Vorrichtung mit der für Wasserstoff permeablen Membran ist erfindungsgemäß in einer Leitung angeordnet, welche parallel zu der eigentlichen Brennstoffzelle verläuft, also welche zwischen der wenigstens einen Rezirkulationsfördereinrichtung und dem Anodenraum der Brennstoffzelle abzweigt und nach der für Wasserstoff permeablen Membran mit einer Rezirkulationsleitung ausgangsseitig des Anodenraums und damit direkt oder mittelbar druckseitig der wenigstens einen Rezirkulationsfördereinrichtung verbunden ist. Dieser Aufbau nutzt so eine Art Totvolumen vor der für Wasserstoff permeablen Membran, welches parallel zur Durchströmung des Anodenraums angeordnet ist. Die andere Seite der für Wasserstoff permeablen Membran ist über das Leitungselement dann mit der Ausgangsseite des Anodenraums und damit der Drucksenke innerhalb des Anodenkreislaufs verbunden. Da der höchste Druckverlust im Anodenkreislauf durch den Anodenraum der Brennstoffzelle verursacht wird, liegt nun über der Membran eine vergleichbare Druckdifferenz an, da diese die Zufuhrleitung für Wasserstoff in Strömungsrichtung des zudosierten Wasserstoffs und des rezirkulierten Abgases vor dem Anodenraum mit dem Ausgang des Anodenraums verbindet. Dabei wird durch die parallele Einbindung der Vorrichtung erreicht, dass nicht der gesamte Volumenstrom, welcher rezirkuliert wird, durch die für Wasserstoff permeable Membran hindurchtreten muss. Dennoch ist die Vorrichtung durch die erfindungsgemäße Art der Einbindung so angeordnet, dass zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang nach der für Wasserstoff permeablen Membran der annähernd maximale in dem Anodenkreislauf auftretende Druckunterschied und ein hohes Wasserstoffkonzentrationsgefälle anliegt, da der Druckverlust im Wesentlichen durch den Anodenraum und nur zu einem sehr kleinen Teil durch die Leitungsquerschnitte der Rezirkulationsleitung und der Zufuhrleitung für Wasserstoff und rezirkuliertes Abgas bestimmt wird.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Idee sieht es dabei vor, dass die Vorrichtung vor der für Wasserstoff permeablen Membran mit einer Ablassleitung verbunden ist, welche ein Ventil oder eine Blende aufweist. Aus diesem Bereich heraus kann also der an sich bekannte Vorgang des Abblasens von inerten Gasen, welcher auch als Purge bezeichnet wird, realisiert werden. Dadurch, dass der Wasserstoff in diesem Bereich deutlich abgereichert ist, da ein Großteil des Wasserstoffs durch die für Wasserstoff permeable Membran hindurchgetreten ist, kann also aus dem Volumen vor der Membran das Ablassen so erfolgen, dass nur minimale Verluste an Wasserstoff auftreten.
Die Ablassleitung kann dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee weiterhin mit der Abluftleitung aus dem Kathodenraum verbunden sein, sodass durch die entsprechende Verdünnung mit der an Sauerstoff abgereicherten Abluft aus dem Kathodenraum in jedem Fall sichergestellt ist, dass die Wasserstoffkonzentrationen, welche in sehr kleinem Maße auch hier weiterhin auftreten können, ausreichend verdünnt sind, um Emissionsgrenzwerte sicher zu erfüllen und in keinem Fall eine sicherheitskritische Konzentration an Wasserstoff zu riskieren.
Die Vorrichtung mit der für Wasserstoff permeablen Membran kann dabei gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Idee in Strömungsrichtung vor der für Wasserstoff permeablen Membran ein Sammelvolumen aufweisen. Ein solches Sammelvolumen als Totvolumen, welches aus der Zufuhrleitung für Wasserstoff und rezirkuliertes Abgas zu dem Anodenraum abzweigt, erlaubt eine Beruhigung des Gasstroms und ein Sammeln des Gasstroms vor der für Wasserstoff permeablen Membran. Dies erleichtert den Durchtritt des Wasserstoffs zu einem großen Teil durch diese Membran, während der Rest dann in der oben beschriebenen Ausführungsvariante kontinuierlich über eine Blende oder wie bisher über ein Ventil, beispielsweise zeitgesteuert, abströmen kann. Alternativ kann der Sammelbereich auch als eine Art Speicherbereich wirken, in dem sich ein Ventil zu einem Purge-Vorgang öffnen kann und ansonsten zumindest zeitweise geschlossen ist. Hierbei durchtritt weiterhin der Wasserstoff die Membran und im Sammelvolumen wird somit der Anteil an Wasserstoff vermindert, so dass der Rest über ein Öffnen des Ventils in die Abluftleitung des Kathodenraums abgelassen werden kann. Durch Diffusion hin zum Gleichgewichtsfall kann aber auch immer wieder Wasserstoff von der Zuleitung des Anodenraums in das Sammelvolumen nachdiffundieren, so dass auch nach längerem Betrieb bei geschlossenem Ventil ohne eigentliches Nachströmen in das Sammelvolumen trotz der Durchtrittsmöglichkeit von Wasserstoff durch die Membran wahrscheinlich praktisch nie reines Inertgas im Sammelvolumen vorliegen wird, aber zumindest ist der Anteil an Wasserstoff wesentlich reduziert und auf eine minimale Wasserstoffkonzentration reduziert. Vorteilhaft kann hierbei die Länge einer Zuleitung zum Sammelvolumen aus der Zuleitung zum Anodenraum an einen solchen Gleichgewichtsfall angepasst werden, so dass deren Länge mit der Diffusionslänge von Wasserstoff im Stagnationsfall optimiert wird, was ein Nachdiffundieren von Wasserstoff in das Sammelvolumen aus der Zuleitung zum Anodenraum reduziert und somit das Gleichgewicht im Sammelvolumen hin zum reinen Inertgas verschiebt. Auch die Betriebsweise des Ventils kann und sollte auf einen Gleichgewichtsfall hin angepasst und optimiert werden, da hier Öffnungsdauer, Öffnungsprofil und Zeitintervall der Öffnung eine wesentliche Rolle beim Füllen des Sammelvolumens und der Abreicherung und Diffusion des Wasserstoffs spielen. So sollte die Öffnungsdauer nur so lange sein, dass das Gasvolumen im Sammelbereich entleert und neu gefüllt werden kann ohne dass zu viel Gas aus der Zuleitung mit abgelassen wird, sowie das Öffnungsprofil des Ventils eine Durchmischung von Gas in Sammelvolumen und nachströmenden Gas vermeiden oder zumindest wesentlich reduzieren soll. Das optimale Zeitintervall zum Öffnen des Ventils hängt nun wieder vom Erreichen des Gleichgewichtszustands im Sammelvolumen ab beziehungsweise von einem Zustand der dem recht nahe kommt. Die Bestimmung des Zeitintervalls kann dabei vielfältig erfolgen, zum Beispiel in der einfachsten Variante als festes Zeitintervall, oder als Kennfeldgröße einiger Betriebsparameter der Brennstoffzelle oder auch über einen Messsensor für Wasserstoff im Sammelvolumen, der bei einem unteren Grenzwert der Wasserstoffkonzentration im Sammelvolumen ein Öffnen des Ventils veranlasst. Damit kann auch ein Schaltspiel am Ventil verhindert oder zumindest wesentlich reduziert werden, was die Lebensdauer des Ventils erhöht. Ziel sollte bei der Optimierung des Verfahrens zum Betrieb des Ventils zum Entleeren des Sammelvolumens immer eine maximale Wasserstoffkonzentration im Anodenkreis sein und eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentration im Sammelvolumen.
Der Anodenkreislauf kann dabei gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der Idee wie auch die Anodenkreisläufe aus dem Stand der Technik einen Wasserabscheider aufweisen. Dieser Wasserabscheider kann direkt, über eine Blende oder über eine Ventileinrichtung beispielsweise mit der Abluftleitung verbunden sein, um so das angesammelte Wasser in die Abluft abzugeben. Der Wasserabscheider kann dabei zwischen dem Auslass aus dem Anodenraum und der Mündung des Leitungselements der Vorrichtung in die Rezirkulationsleitung angeordnet sein, sodass aus seinem Bereich primär das Wasser und, falls Gas mit abströmen sollte, nur ein geringer Anteil an Wasserstoff abströmt, er kann prinzipiell jedoch auch in der Rezirkulationsleitung nach der Mündung angeordnet sein, da typischerweise nur Wasser aus dem Wasserabscheider abströmen wird, was insbesondere durch den Einsatz und die Ausgestaltung des Ventils als Schwimmerventil einfach erreicht werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich ferner aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
Dabei zeigen:

1 ein prinzipmäßig angedeutetes Brennstoffzellensystem in einer möglichen Ausgestaltung gemäß der Erfindung in einem Fahrzeug;
2 die Anodenseite einer alternativen Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems gemäß der Erfindung; und
3 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung mit einer für Wasserstoff permeablen Membran in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung.

In der Darstellung der 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnetes stark vereinfacht angedeutetes Brennstoffzellensystem zu erkennen. Es soll zur Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung in einem angedeuteten und mit 2 bezeichneten Fahrzeug dienen. Den Kern des Brennstoffzellensystems 1 bildet dabei eine Brennstoffzelle 3, beispielsweise ein sogenannter Brennstoffzellenstapel oder Brennstoffzellenstack aus einzelnen Brennstoffzellen, welche mit Elektrolytmembranen ausgestattet sind. Diese sogenannte PEM-Brennstoffzelle 3 wird auf der Seite ihres Anodenraums 4 mit Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 5 über ein Druckregel- und Dosierventil 6 versorgt. Nicht verbrauchter Wasserstoff gelangt nach dem Anodenraum 4 über eine Rezirkulationsleitung 7 und eine Rezirkulationsfördereinrichtung 8, welche hier in Form eines Rezirkulationsgebläses 8a ausgebildet ist, zurück zum Eingang des Anodenraums 4 und wird diesem zusammen mit frischem Wasserstoff erneut zugeführt. Dieser Aufbau ist soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Er kann außerdem über einen optionalen Wasserabscheider 9 in der Rezirkulationsleitung 7 verfügen, welcher wie hier angedeutet beispielsweise mit einer Abluftleitung 10 aus der Brennstoffzelle 3 verbunden ist.
Einem Kathodenraum 11 der Brennstoffzelle 3 wird Luft über eine Luftfördereinrichtung 12 zugeführt. Die an Sauerstoff abgereicherte Abluft gelangt über die bereits erwähnte Abluftleitung 10 in die Umgebung. Hier könnten weitere Bauteile wie beispielsweise ein Ladeluftkühler, ein Befeuchter oder in der Abluftleitung 10 eine Abluftturbine vorhanden sein. All dies ist für die hier vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung und dem Fachmann allgemein bekannt, sodass hierauf nicht weiter eingegangen wird.
Die Besonderheit der Anodenseite des Brennstoffzellensystems 1 liegt nun darin, dass eine Vorrichtung 13 mit einer für Wasserstoff permeablen Membran 14 über eine Leitung 15 mit einer Zuleitung 16 für das rezirkulierte Abgas und den Wasserstoff verbunden ist. Die Vorrichtung 13 ist dann über eine Leitung 17 mit der Rezirkulationsleitung 7 verbunden, und zwar auf der Seite, welche in Durchströmungsrichtung hinter der für Wasserstoff permeablen Membran 14 angeordnet ist. Die andere Seite ist über eine Ablassleitung 18 mit der Abluftleitung 10 verbunden, in diesem Fall gemeinsam mit einer Abströmleitung des optionalen Wasserabscheiders 9.
In der Darstellung der 2 ist eine alternative Ausführungsform der Anodenseite des Brennstoffzellensystems 1 angedeutet. Der Unterschied besteht darin, dass die Rezirkulationsfördereinrichtung 8 hier nicht als Gebläse 8a, sondern als Gasstrahlpumpe 8b ausgebildet ist. Diese Gasstrahlpumpe 8b kann also alternativ oder auch ergänzend zu dem Gebläse 8a zum Einsatz kommen. Ansonsten entspricht der Aufbau dem oben bereits beschriebenen Aufbau weitgehend. Lediglich die Position des Wasserabscheiders 9, welcher hier außerdem über eine Ventileinrichtung 19 verfügt, ist in der Rezirkulationsleitung 7 nach der Zusammenführung mit der Leitung 17 ausgebildet.
In der 3 ist die Vorrichtung 13 nochmals etwas detaillierter dargestellt. Die Leitung 15 verbindet die Vorrichtung 13 bzw. ein Sammelvolumen 20 in der Vorrichtung 13 als Totvolumen mit der Leitung 16 zur Zufuhr von Wasserstoff und rezirkuliertem Abgas. Im Anschluss befindet sich der eigentliche Trennraum der Vorrichtung 3, welcher die für Wasserstoff permeable Membran 14 aufweist. In Durchströmungsrichtung nach dieser für Wasserstoff permeablen Membran 14 ist die Leitung 17 angeordnet, welche den abgetrennten Wasserstoff in die Rezirkulationsleitung 7 zurückführt. Der andere Bereich ist mit der Ablassleitung 18 verbunden, welche beispielsweise eine Blende für einen kontinuierlichen Purge oder wie hier dargestellt eine Ventileinrichtung 21 für einen gezielten Purge, beispielsweise von Zeit zu Zeit aufweist.
In der Praxis ist es nun so, dass das Abgas aus dem Anodenraum 4 über die Rezirkulationsleitung 7 und die Rezirkulationsfördereinrichtung 8, egal wie diese ausgestaltet ist, rezirkuliert und vermischt mit frischem Wasserstoff dem Anodenraum wieder zugeführt wird. Aus der Zuleitung 16 zum Anodenraum 4 zweigt dabei die Leitung 15 ab, welche die Vorrichtung 13 und insbesondere ihr Sammelvolumen 20 als eine Art Totvolumen mit der Zuleitung 16 verbindet. Auf der in Strömungsrichtung anderen Seite der für Wasserstoff permeablen Membran 14 ist die Vorrichtung 13 über die Leitung 17 mit der Rezirkulationsleitung und damit mit der Saugseite der Rezirkulationsfördereinrichtung 8 verbunden. Zwischen der Leitung 15 und der Leitung 17 und damit über die für Wasserstoff permeable Membran 14 der Vorrichtung 13 hinweg liegt also derselbe Druckunterschied an, welcher als Druckverlust in dem Anodenraum 4 als primärer Verursacher von Druckverlusten in dem Anodenkreislauf auftritt. Durch diesen relativ hohen Druckunterschied und ein relativ hohes Konzentrationsgefälle an Wasserstoff gelangt nun Wasserstoff durch die für Wasserstoff permeable Membran 14 hindurch, sodass über die Leitung 17 reiner Wasserstoff in die Rezirkulationsleitung 7 zurückgeführt wird. Lediglich ein sehr kleiner Teil des Wasserstoffs wird dann mit den sich in Strömungsrichtung vor der für Wasserstoff permeablen Membran 14 sammelnden Gasen von Zeit zu Zeit über die Ablassleitung 18, wenn diese das Ventil 21 aufweist, oder auch kontinuierlich, wenn sie beispielsweise eine Blende aufweist, abgelassen. Der Wasserstoffverlust beim Ablassen von inerten Gasen aus dem Anodenkreislauf wird damit gegenüber den Aufbauten aus dem Stand der Technik deutlich verringert.
Der Wasserabscheider 9 kann dabei in an sich bekannter Art und Weise mit eingeplant sein. Ist er in der Variante wie in der Darstellung der 1 angedeutet, dann herrscht in seinem Bereich eine relativ geringe Wasserstoffkonzentration, sodass es relativ unkritisch ist, wenn von Zeit zu Zeit auch Wasserstoff mit in die Abluftleitung 10 abströmt. Ist er an der in 2 gezeigten Position in der Rezirkulationsleitung 7 angeordnet, dann sollte darauf geachtet werden, dass tatsächlich nur Wasser abgelassen wird, was beispielsweise über eine Ansteuerung der Ventileinrichtung 19 über einen Füllstandssensor oder der Verwendung eines Schwimmerventils als Ventileinrichtung 19 relativ einfach zu realisieren ist.
Die Verluste an Wasserstoff werden dadurch insgesamt deutlich reduziert und können im Idealfall auch annähernd auf null abgesenkt werden. Der Aufbau verursacht dabei sehr viel weniger Druckverluste, als wenn der gesamte rezirkulierte Volumenstrom über die Membran 14 geteilt werden würde, sodass er auch hinsichtlich der benötigten parasitären Energie für die Rezirkulationsfördereinrichtung 8 einen Vorteil gegenüber den Aufbauten aus dem Stand der Technik bietet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012014609 B3 [0004]
EP 2186155 B1 [0004]
DE 10344393 A1 [0005]

Claims

Brennstoffzellensystem (1) mit wenigstens einer Brennstoffzelle (3), welche einen Kathodenraum (11) und einen Anodenraum (4) aufweist, mit einem Anodenkreislauf zur Rezirkulation von Anodenabgas mittels wenigstens einer Rezirkulationsfördereinrichtung (8, 8a, 8b), welcher ferner eine Vorrichtung (13) mit einer für Wasserstoff permeablen Membran (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (13) mit einer Leitung (15) verbunden ist, welche zwischen der wenigstens einen Rezirkulationsfördereinrichtung (8, 8a, 8b) und dem Anodenraum (4) abzweigt, und nach der für Wasserstoff permeablen Membran (14) mit einer Rezirkulationsleitung (7) ausgangsseitig des Anodenraums (4) verbunden ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (13) vor der für Wasserstoff permeablen Membran (14) mit einer Ablassleitung (18) verbunden ist, welche ein Ventil (21) oder eine Blende aufweist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassleitung (18) mit einer Abluftleitung (10) aus dem Kathodenraum (11) der Brennstoffzelle (3) verbunden ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (13) in Strömungsrichtung vor der für Wasserstoff permeablen Membran (14) ein Sammelvolumen (20) aufweist.
Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenkreislauf ferner einen Wasserabscheider (9) aufweist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserabscheider (9) ausgangsseitig direkt, über eine Blende oder ein Ventil (19) mit der Abluftleitung (10) aus dem Kathodenraum (11) der Brennstoffzelle (3) verbunden ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die für Wasserstoff permeable Membran (14) Palladium aufweist oder aus Palladium besteht.