DE102018208986A1

DE102018208986A1 - Verfahren zum geräuschreduzierten Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102018208986A1
Application number: DE102018208986.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Brechter; Markus RUF
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenstapel (2), dessen Kathodenräume mit einem Kathodengas über eine Kathodenzuluftleitung versorgt werden, in der ein Befeuchter (5) angeordnet ist und die durch einen Verdichter (3) mit dem Kathodengas gespeist wird. Durch den Verdichter (3) wird ein Kathodengasmassenstrom unterhalb der maximalen Verdichtung eingestellt, wobei das gering verdichtete Kathodengas mittels eines Bypass-Schaltglieds (8) durch einen Bypass (7) um den Befeuchter (5) herum zu den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels (2) geführt wird, und wobei nach dem Brennstoffzellenstapel (2) in einer Kathodenabgastleitung (9) ein Schaltglied (10) angeordnet ist zur Rezirkulation des Kathodenabgases durch eine Rezirkulationsleitung (11) stromauf vor den Verdichter (3) zur erneuten Verdichtung und Temperaturerhöhung des Kathodengases. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel, dessen Kathodenräume mit einem Kathodengas über eine Kathodenzuluftleitung versorgt werden, in der ein Befeuchter angeordnet ist und die durch einen Verdichter mit dem Kathodengas gespeist wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Brennstoffzellenvorrichtungen weisen in der Regel aufgrund der Höhe der erforderlichen Leistungsabgabe eine Mehrzahl von zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasste Brennstoffzellen auf, bei denen auf einer ersten Seite einer semipermeablen Membran eine erste Elektrode, nämlich die Anode, und auf einer zweiten Seite eine zweite Elektrode, nämlich die Kathode angeordnet ist. Der Anode wird Brennstoff, in der Regel Wasserstoff zugeführt, während an die Kathode Sauerstoff mittels eines sauerstoffhaltigen Gases, in der Regel Luft, geleitet wird. Aufgrund der Vielzahl in einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen ist es erforderlich, relativ große Luftmengen den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels zuzuführen. Deshalb wird ein Verdichter eingesetzt, der die Umgebungsluft ansaugt und komprimiert. Das Produkt aus Druck und Volumen eines Gases ist proportional zu dessen Temperatur, so dass bei der Komprimierung in dem Verdichter eine deutliche Temperaturerhöhung des Kathodengases erfolgt, so dass dieses eine hohe Speicherkapazität für Wasserdampf besitzt und im Ergebnis eine relativ geringe Luftfeuchtigkeit.
Um eine lonenleitfähigkeit für Wasserstoffprotonen durch die Membran zu gewährleisten, ist das Vorhandensein von Wassermolekülen in der Membran erforderlich. Deshalb wird der Brennstoff und/oder das Kathodengas befeuchtet, bevor sie dem Brennstoffzellenstapel zugeführt werden, um eine Feuchtigkeitssättigung der Membran herbeizuführen. Außerdem wird der Brennstoffzellenstapel im Betrieb warm, so dass eine Kühlung erforderlich ist. Diese Kühlung kann über die Temperatur der Reaktanten, insbesondere über das Kathodengas erfolgen, so dass in der Kathodenzuluftleitung stromab des Verdichters zur Konditionierung des Kathodengases ein Befeuchter und gegebenenfalls ein Ladeluftkühler angeordnet sind.
Mit einem derartigen Aufbau einer Brennstoffzellenvorrichtung ist in bekannter Weise deren Betrieb möglich, wobei jedoch zu beachten ist, dass beim Abstellen der Brennstoffzellenvorrichtung gewünscht ist, den Brennstoffzellenstapel zu trocknen und insbesondere das Flüssigwasser auszutreiben, wozu bei Bedarf durch den Verdichter länger Kathodengas über die Kathodenzuluftleitung in die Kathodenräume eingebracht wird.
Aus der DE 10 2012 205 643 A1 ist ein Verfahren zum Stoppen der Stromerzeugung in einem Brennstoffzellensystem bekannt, bei dem beim Stoppen der Stromerzeugung durch Steuern/Regeln eines Abflusskanal-Dichtungsventils auf einen winzigen kleinen Öffnungsgrad und Fortsetzen der elektrischen Stromerzeugung, der Sauerstoff an der Kathodenseite der Brennstoffzelle vollständig und gleichmäßig verbraucht und die Kathodenseite mit Stickstoff befüllt wird.
Die DE 10 2009 009 675 A1 offenbart ein Brennstoffzellensystem, das eine Vorrichtung zur Rezirkulation eines Anodenabgases durch die Brennstoffzelle aufweist. Die DE 10 2016 201 611 A1 schlägt zur Unterstützung der Trocknung eines Brennstoffzellenstapels vor, mittels eines Bypasses den Befeuchter zu umgehen, wobei eine Rezirkulation nicht vorgesehen ist.
Sofern zur Trocknung des Kathodengases die fortgesetzte Nutzung des Verdichters vorgesehen ist, ist dies mit dem Nachteil verbunden, dass der Verdichter, der häufig als Kompressor gestaltet ist, im Betrieb sehr laut ist und darüber hinaus ein Geräusch in einem Frequenzbereich erzeugt, der als unangenehm empfunden wird.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine Geräuschreduktion beim Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung erreicht werden kann sowie eine Brennstoffzellenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, der die Brennstoffzellenvorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird durch den Anspruches 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Mit diesem Verfahren ist der Vorteil verbunden, dass während des Abstellens der Brennstoffzellenvorrichtung das Kathodengas rezirkuliert wird, wobei durch die stetig steigende Temperatur des Kathodengases infolge der Rezirkulation in dem Verdichter der Feuchteaustrag aus dem Brennstoffzellenstapel beschleunigt wird. Besonders von Vorteil ist dabei, dass die Verdichtung, die mit dem Verdichter erzeugt wird, dabei relativ gering gehalten werden kann, so dass der Verdichter unterhalb seiner maximalen Leistungsfähigkeit betrieben wird und damit eine Geräuschreduktion der durch den Verdichter gegebenen Geräuschquelle verbunden ist. Weiterhin ist als vorteilhaft erwähnenswert, dass auch eine geringere elektrische Leistung erforderlich ist, also die Effizienz und der Wirkungsgrad der Brennstoffzellenvorrichtung über einen Gesamtnutzungszyklus betrachtet erhöht wird.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Verdichter in einem Intervall zwischen 2% und 75% seiner Maximalleistung, insbesondere zwischen 5% und 25% seiner Maximalleistung und vorzugsweise zwischen 10% und 15% seiner Maximalleistung betrieben wird. Je stärker die Reduktion der Maximalleistung ist, desto stärker ist auch die Geräuschreduktion, wobei aber eine sehr hohe Reduktion bis auf 2% der Maximalleistung des Verdichters dazu führt, dass sich die Abstellprozedur verlängert, so dass ein Abwägen erforderlich ist zwischen maximaler Geräuschreduktion und der Dauer der Abstellprozedur und sich das Intervall zwischen 10% und 50% der Maximalleistung als ein möglicher Kompromiss auszeichnet. Zu beachten ist aber, dass es nicht erforderlich ist, die Leistung des Verdichters während der gesamten Dauer der Abstellprozedur konstant zu halten, so dass auch die Möglichkeit besteht, dass bei fortschreitender Reduktion der Feuchte des Kathodengases die Leistung des Verdichters kontinuierlich oder in Stufen reduziert wird. Es besteht also die Möglichkeit, zu einer Verkürzung der Abstellprozedur zunächst mit einem hohen Bruchteil der Maximalleistung, beispielsweise der vorstehend genannten 75% zu starten, also zu Beginn eine verringerte Geräuschminderung zu akzeptieren, um so nach wenigen Rezirkulationszyklen die Maximalleistung umso deutlicher senken zu können. Der Nutzer der Brennstoffzellenvorrichtung wird die ersten Zyklen akustisch dem normalen Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung zuordnen und die dabei erfolgende Absenkung der Verdichtung unter die Maximalleistung des Verdichters bereits als Geräuschreduktion zur Kenntnis nehmen, um bei fortschreitender Trocknung auch akustisch das nahe Ende der Abstellprozedur zu registrieren.
Dabei besteht die Möglichkeit, dass in jedem Rezirkulationszyklus des Kathodengases die Leistung des Verdichters um einen Wert zwischen 0,5% und 10% seiner Maximalleistung, und vorzugsweise um einen Wert zwischen 1,0% und 2,5% seiner Maximalleistung reduziert wird. Diese Werte sind so gewählt, dass eine ausreichend große Anzahl von Rezirkulationszyklen durchlaufen werden kann, bis der Verdichter keinen ausreichenden Beitrag zur weiteren Trocknung des Kathodengases mehr leisten kann.
Im Rahmen des Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass Sensoren zur Erfassung der Temperatur und des Druckes des Kathodengases stromauf des Verdichters und stromab des Anschlusses der Rezirkulationsleitung angeordnet sind, und dass ein Rechenwerk zur Bestimmung der Temperaturerhöhung anhand der Sensordaten und/oder der Feuchte des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel eingesetzt wird. Es wird also kein Feuchtigkeitssensor benötigt.
Dann besteht auch die Möglichkeit, dass bei dem durch das Rechenwerk bestimmten Überschreiten eines Grenzwertes des Kathodenabgases hinsichtlich dessen Temperatur oder, sofern ein Feuchtigkeitssensor zur Verfügung steht, Feuchte die Rezirkulation durch ein Schaltglied unterbrochen und das Kathodenabgas an die Umgebung abgegeben wird, und dass zur Fortsetzung der Rezirkulation das Schaltglied erneut geschaltet wird. Wenn sich also ergibt, dass das Kathodenabgas mit Feuchtigkeit über den Grenzwert hinaus gesättigt ist und der zusätzliche Nutzen eines weiteren Rezirkulationszykluses reduziert ist, kann das Kathodenabgas an die Umgebung abgegeben und das Verfahren mit frischem Kathodengas fortgesetzt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Anzahl der Rezirkulationszyklen experimentell zu bestimmen und das Kathodenabgas nach Erreichen der erforderlichen Zyklenanzahl stets an die Umgebung abzugeben.
Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass bei dem durch das Rechenwerk bestimmten Unterschreiten eines Endgrenzwertes hinsichtlich der Feuchte des Kathodenabgases der Abschaltvorgang beendet wird. Das Unterschreiten des Endgrenzwertes zeigt an, dass eine hinreichende Trocknung des Kathodenabgases durch die Rezirkulationszyklen erfolgt ist, so dass die Abschaltprozedur vollständig durchlaufen ist und das Verfahren gestoppt werden kann.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kathodenzuluftleitung stromab des Verdichters ein Bypass mit einem Bypass-Schaltglied zur Umgehung des Befeuchters zugeordnet ist, dass stromab des Brennstoffzellenstapels in der Kathodenabgasleitung ein Schaltglied angeordnet ist zur Rezirkulation des Kathodenabgases durch eine Rezirkulationsleitung, die stromauf vor dem Verdichter in die Kathodenzuluftleitung mündet zur erneuten Verdichtung und Temperaturerhöhung des Kathodengases. Diese Brennstoffzellenvorrichtung bildet dabei insbesondere den Vorteil, dass deren Komplexität nur geringfügig erhöht ist und sich dadurch deutliche Vorteile bei dem Betrieb und insbesondere bei dem Verfahren zum geräuschreduzierten Abstellen bieten. Bei der Brennstoffzellenvorrichtung sind stromauf des Verdichters zwischen dem Verdichter und einer Einmündung der Rezirkulationsleitung Sensoren zur Erfassung der Temperatur und des Druckes des Kathodengases angeordnet, wobei ein Rechenwerk zur Bestimmung der Temperaturerhöhung anhand der Sensordaten und/oder der Feuchte des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel vorhanden ist. Das Bypass-Schaltglied und das Schaltglied sind jeweils durch ein 2-Wege-Ventil gebildet, wobei ein das Rechenwerk aufweisendes Steuergerät zur Betätigung des Bypass-Schaltgliedes und/oder des Schaltgliedes und/oder der Einstellung der Größe der Verdichtung des Verdichters vorgesehen ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung der zur Erläuterung der Erfindung erforderliche Baugruppen einer Brennstoffzellenvorrichtung.

In der 1 ist von einer Brennstoffzellenvorrichtung 1 der zur Erläuterung der Erfindung erforderliche Teil gezeigt, wobei die Brennstoffzellenvorrichtung 1 eine Einrichtung zur Kühlung und/oder zur Feuchteregulierung einer Mehrzahl von in einem Brennstoffzellenstapel 2 zusammengefasster Brennstoffzellen umfasst.
Jede der Brennstoffzellen umfasst eine Anode, eine Kathode sowie eine die Anode von der Kathode trennende, protonenleitfähige Membran. Die Membran ist aus einem lonomer, vorzugsweise einem sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran als eine Hydrocarbon-Membran gebildet sein.
Den Anoden und/oder den Kathoden kann zusätzlich ein Katalysator beigemischt sein, wobei die Membran vorzugsweise auf ihrer ersten Seite und/oder auf ihrer zweiten Seite mit einer Katalysatorschicht aus einem Edelmetall oder einem Gemisch umfassend Edelmetalle wie Platin, Palladium, Ruthenium oder dergleichen beschichtet sind, die als Reaktionsbeschleuniger bei der Reaktion der jeweiligen Brennstoffzelle dienen.
Über einen Anodenraum kann der Anode Brennstoff (z.B. Wasserstoff) zugeführt werden. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die Membran lässt die Protonen hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen. An der Anode erfolgt beispielsweise die Reaktion: 2H₂ → 4H⁺ + 4e^- (Oxidation/Elektronenabgabe). Während die Protonen durch die Membran zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet.
Über einen Kathodenraum kann der Kathode das Kathodengas (z.B. Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltene Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O₂ + 4H⁺ + 4e^- → 2H₂O (Reduktion/Elektronenaufnahme).
Um eine lonenleitfähigkeit für Wasserstoffprotonen durch die Membran zu gewährleisten, ist das Vorhandensein von Wassermolekülen in der Membran erforderlich. Deshalb wird der Brennstoff und/oder das Kathodengas befeuchtet, bevor sie der Brennstoffzelle zugeführt werden, um eine Feuchtigkeitssättigung der Membran herbeizuführen. Außerdem wird die Brennstoffzelle im Betrieb warm, so dass eine Kühlung der Brennstoffzelle erforderlich ist. Diese Kühlung kann über die Temperatur der Reaktanten erfolgen.
Da in dem Brennstoffzellenstapel 2 mehrere Brennstoffzellen zusammengefasst sind, muss eine ausreichend große Menge an Kathodengas zur Verfügung gestellt werden, so dass durch einen Verdichter 3 ein großer Kathodengasmassenstrom bereitgestellt wird, wobei infolge der Komprimierung des Kathodengases sich dessen Temperatur stark erhöht. Die Konditionierung des Kathodengases, also dessen Einstellung hinsichtlich der im Brennstoffzellenstapel 2 gewünschten Parameter, erfolgt in einem Ladeluftkühler 4 sowie in einem Befeuchter 5.
Nach dem Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung 1 ist es allerdings wünschenswert, dass der Brennstoffzellenstapel 2 getrocknet wird.
Daher ist der Kathodenzuluftleitung 6 stromab des Verdichters 3 ein Bypass 7 mit einem Bypass-Schaltglied 8 zur Umgehung des Befeuchters 5 und/oder des Ladeluftkühlers 4 zugeordnet, wobei stromab des Brennstoffzellenstapels 2 in der Kathodenabgasleitung 9 ein Schaltglied 10 angeordnet ist zur Rezirkulation der Katodengasabluft durch eine Rezirkulationsleitung 11, die stromauf vor dem Verdichter 3 in die Kathodenzuluftleitung 6 mündet zur erneuten Verdichtung und Temperaturerhöhung des Kathodengases. Stromauf des Verdichters 3 zwischen dem Verdichter 3 und der Einmündung der Rezirkulationsleitung 11 sind Sensoren 12 zur Erfassung der Temperatur und des Druckers des Kathodengases angeordnet. Ein Rechenwerk ist zur Bestimmung der Temperaturerhöhung anhand der Sensordaten und/oder der Feuchte des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel 2 vorhanden. Das Bypass-Schaltglied 8 und das Schaltglied 10 sind jeweils durch ein 2-Wege-Ventil gebildet. Ein das Rechenwerk aufweisendes Steuergerät ist zur Betätigung des Bypass-Schaltgliedes 8 und/oder des Schaltgliedes 10 und/oder der Einstellung der Größe der Verdichtung des Verdichters 3 vorgesehen.
Mit einer derartigen Brennstoffzellenvorrichtung 1 ist es möglich, ein Verfahren zum Abstellen der Brennstoffzellenvorrichtung 1 durchzuführen, bei dem durch den Verdichter 3 ein Kathodengasmassenstrom unterhalb der maximalen Verdichtung eingestellt wird, wobei das gering verdichtete Kathodengas mittels eines Bypass-Schaltglieds 8 durch einen Bypass 7 um den Befeuchter 5 herum zu den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels 2 geführt wird. Nach dem Brennstoffzellenstapel 2 ist in der Kathodenabgasleitung 9 ein Schaltglied 10 angeordnet zur Rezirkulation des Kathodenabgases durch die Rezirkulationsleitung 11 stromauf vor den Verdichter 3 zur erneuten Verdichtung und Temperaturerhöhung des Kathodengases. Dabei besteht in unterschiedlichen Verfahrensalternativen die Möglichkeit, dass der Verdichter 3 in einem Intervall zwischen 2% und 75% seiner Maximalleistung, insbesondere zwischen 5% und 25% seiner Maximalleistung und vorzugsweise zwischen 10% und 15% seiner Maximalleistung betrieben wird.
In einer weiteren Alternative besteht die Möglichkeit, dass bei fortschreitender Reduktion der Feuchte des Kathodengases die Leistung des Verdichters 3 kontinuierlich oder in Stufen reduziert wird; das kann erfolgen, indem in jedem Rezirkulationzyklus des Kathodengas die Leistung des Verdichters 3 um einen Wert bis 10% seiner Maximalleistung, und vorzugsweise um einen Wert zwischen 1,0% und 2,5% seiner Maximalleistung reduziert wird.
Weiterhin besteht im Rahmen des Verfahrens die Möglichkeit, dass bei dem durch das Rechenwerk bestimmten Überschreiten eines Grenzwertes das Kathodenabgases hinsichtlich dessen Temperatur oder Feuchte die Rezirkulation durch das Schaltglied 10 unterbrochen und das Kathodenabgas an die Umgebung abgegeben wird. Zur Fortsetzung der Rezirkulation wird das Schaltglied 10 erneut geschaltet, so dass mit frischem Kathodengas ein erneuter Rezirkulationszyklus gestartet werden kann.
Das Verfahren wird beendet, wenn bei dem durch das Rechenwerk bestimmten Unterschreiten eines Endgrenzwertes hinsichtlich der Feuchte des Kathodengases der Abschaltvorgang beendet werden kann, oder wenn die experimentell bestimmte Dauer zur erforderlichen Trocknung überschritten ist.
Alternativ besteht selbstverständlich mit einer geringfügigen Erhöhung der Komplexität der Brennstoffzellenvorrichtung auch die Möglichkeit, statt der Bestimmung der Temperatur oder der Feuchte mittels des Rechenwerkes Sensoren zur Erfassung dieser Eigenschaften des Kathodenabgases einzusetzen.
Bezugszeichenliste

1: Brennstoffzellenvorrichtung
2: Brennstoffzellenstapel
3: Verdichter
4: Ladeluftkühler
5: Befeuchter
6: Kathodenzuluftleitung
7: Bypass
8: Bypass-Schaltglied
9: Kathodenabgasleitung
10: Schaltglied
11: Rezirkulationsleitung
12: Sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012205643 A1 [0005]
DE 102009009675 A1 [0006]
DE 102016201611 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenstapel (2), dessen Kathodenräume mit einem Kathodengas über eine Kathodenzuluftleitung versorgt werden, in der ein Befeuchter (5) angeordnet ist und die durch einen Verdichter (3) mit dem Kathodengas gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Verdichter (3) ein Kathodengasmassenstrom unterhalb der maximalen Verdichtung eingestellt wird, dass das gering verdichtete Kathodengas mittels eines Bypass-Schaltglieds (8) durch einen Bypass (7) um den Befeuchter (5) herum zu den Kathodenräumen des Brennstoffzellenstapels (2) geführt wird, und dass nach dem Brennstoffzellenstapel (2) in einer Kathodenabgastleitung (9) ein Schaltglied (10) angeordnet ist zur Rezirkulation des Kathodenabgases durch eine Rezirkulationsleitung (11) stromauf vor den Verdichter (3) zur erneuten Verdichtung und Temperaturerhöhung des Kathodengases.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (3) in einem Intervall zwischen 2 % und 75 % seiner Maximalleistung, insbesondere zwischen 5 % und 25 % seiner Maximalleistung und vorzugsweise zwischen 10 % und 15 % seiner Maximalleistung betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei fortschreitender Reduktion der Feuchte des Kathodengases die Leistung des Verdichters (3) kontinuierlich oder in Stufen reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Rezirkulationszyklus des Kathodengases die Leistung des Verdichters (3) um einen Wert bis 10% seiner Maximalleistung, und vorzugsweise um einen Wert zwischen 1,0% und 2,5 % seiner Maximalleistung reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (12) zur Erfassung der Temperatur und des Druckes des Kathodengases stromauf des Verdichters (3) und stromab des Anschlusses der Rezirkulationsleitung (11) angeordnet sind, und dass ein Rechenwerk zur Bestimmung der Temperaturerhöhung anhand der Sensordaten und/oder der Feuchte des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel (2) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem durch das Rechenwerk bestimmten Überschreiten eines Grenzwertes des Kathodenabgases hinsichtlich dessen Temperatur oder Feuchte die Rezirkulation durch das Schaltglied (10) unterbrochen und das Kathodenabgas an die Umgebung abgegeben wird, und dass zur Fortsetzung der Rezirkulation das Schaltglied (10) erneut geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem durch das Rechenwerk bestimmten Unterschreiten eines Endgrenzwertes hinsichtlich der Feuchte des Kathodenabgases der Abschaltvorgang beendet wird.
Brennstoffzellenvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenzuluftleitung (6) stromab des Verdichters (3) ein Bypass (7) mit einem Bypass-Schaltglied (8) zur Umgehung des Befeuchters (5) zugeordnet ist, dass stromab des Brennstoffzellenstapels (2) in der Kathodenabgasleitung (9) ein Schaltglied (10) angeordnet ist zur Rezirkulation des Kathodenabgases durch eine Rezirkulationsleitung (11), die stromauf vor dem Verdichter (3) in die Kathodenzuluftleitung (6) mündet zur erneuten Verdichtung und Temperaturerhöhung des Kathodengases.
Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Verdichters (3) zwischen dem Verdichter (3) und einer Einmündung der Rezirkulationsleitung (11) Sensoren (12) zur Erfassung der Temperatur und des Druckes des Kathodengases angeordnet sind und dass ein Rechenwerk zur Bestimmung der Temperaturerhöhung anhand der Sensordaten und/oder der Feuchte des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel (2) vorhanden ist.
Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypass-Schaltglied (8) und das Schaltglied (10) jeweils durch ein Zwei-Wege-Ventil gebildet sind und dass ein das Rechenwerk aufweisendes Steuergerät zur Betätigung des Bypass-Schaltgliedes (8) und/oder des Schaltgliedes (10) und/oder der Größe der Verdichtung des Verdichters (3) vorgesehen ist.