DE102018212937A1

DE102018212937A1 - Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems

Info

Publication number: DE102018212937A1
Application number: DE102018212937.1A
Authority: DE
Inventors: Mirjam Grimm; Mark Hellmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-02-06
Also published as: WO2020025292A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (120, 122) mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel (10) mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite (12), der von einer Luftströmung (16) durchströmt wird und von einem Kühlmedium durchströmt ist, mit zumindest den nachfolgenden Verfahrensschritten:a) Kühlen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels (10) durch ein Kühlmedium, welches in eine erste Strömungsrichtung (22) strömt,b) Durchführen des Verfahrensschrittes a) während einer Aufwärmphase (82) und/oder einer Normalbetriebsphase (84) des Brennstoffzellensystems (120, 122),c) Umschalten von der ersten Strömungsrichtung (22) des Kühlmediums auf eine zweite Strömungsrichtung (24) des Kühlmediums, sobald die Temperatur des Kühlmediums eine bestimmte Grenztemperatur überschreitet undd) wobei gemäß Verfahrensschritt c) eine Umkehr der Strömungsrichtungen (22, 24) des Kühlmediums durch Schalten zweier Ventile (26, 28) erfolgt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite, der von einer Luftströmung durchströmt und von einem Kühlmedium gekühlt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Brennstoffzellen, insbesondere PEM-Brennstoffzellen, stellen eine alternative Antriebsmöglichkeit für eine CO2-freie Energiewirtschaft dar, zeichnen sich durch ihre relativ niedrige Betriebstemperatur aus und erscheinen für mobile Antriebssysteme geeignet. Die Membran der PEM-Brennstoffzelle ist protonenleitend. Die Protonenleitfähigkeit hängt stark von der Membranfeuchte ab. Eine möglichst hohe Membranfeuchte ist für einen stabilen Betrieb der Brennstoffzelle unabdingbar. Eine Ansammlung von flüssigem Wasser kann allerdings Kanäle in einer Brennstoffzelle verstopfen und so zu einer lokalen Armut von Reaktanten führen.
Bei den innerhalb der Brennstoffzelle ablaufenden Reaktionen reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Das Wasser entsteht an der Kathode. Durch den Elektroosmotischen Zug wandern neben den Protonen auch Wassermoleküle von der Anodenseite der Brennstoffzelle zu deren Kathodenseite. Zusätzlich wird Wasser durch Diffusion durch die PEM-Membranen transportiert. Der Entfeuchtung der Anode ist durch das Design der Brennstoffzelle, insbesondere eine Hydrophobierung, und systemische Maßnahmen, so zum Beispiel Rezirkulation des Anodengasgemisches, Befeuchtung der Kathodenseite etc. entgegenzuwirken.
DE 199 45 715 A1 hat eine Direkt-Methanol-Brennstoffzellenanlage und ein Betriebsverfahren zum Gegenstand. Als Brennstoffzellenanlage, die bei Betriebstemperaturen zwischen 80°C und 300°C betrieben wird, wird ein System bezeichnet, das zumindest einen Stack und gegebenenfalls ein Kühlsystem mit Kühlmedium umfasst. Die Abwärme des Stacks wird zumindest zur Verdampfung und/oder Vorwärmung eines Prozessmediums benutzt. Zur Erzeugung eines stärkeren Temperaturgradienten kann das Kühlmedium beim Kaltstart im Gleichstrom geführt werden. Im Gleichstrom bedeutet, dass das Kühlmedium mit dem oder den Prozessmedien im Gleichstrom geführt wird. Anschließend an den Kaltstart wird durch ein Umschalten auf Gegenstrom ein möglichst gleichmäßiges Temperaturprofil im Stack erhalten.
DE 10 2007 034 300 A1 bezieht sich auf ein Zusatzkühlmittelsystem für ein Brennstoffzellenstapelsystem. Dieses umfasst eine reversible Kühlmittelpumpe, ein Steuerventil sowie Rohrleitungen. Die Pumpe ermöglicht die Umkehr der Kühlmittelströmungsrichtung in dem Brennstoffzellenstapelsystem. Das Zusatzkühlmittelsystem ist parallel zu einem Primärkühlmittelsystem angeordnet und steht über Ventile mit dem Primärkühlmittelsystem in Verbindung. Insbesondere sind Brennstoffzellen des PEM-Typs beschrieben. Es wird auf experimentelle Ergebnisse verwiesen, die zeigen, dass, wenn Kühlmittel ein Gebiet des Stapels in der Nähe des Kühlmitteleinlasses zu stark kühlt, die Stromdichte von dem kalten Abschnitt zu dem warmen Abschnitt getrieben wird. Eine breite Temperaturverteilung in einer Zelle kann dazu führen, dass die Membran in der Hochtemperatur relativ zu trocken ist, während die Membran in der Mitteltemperatur zu feucht ist, wodurch die Haltbarkeit der Membranelektronenanordnung beeinträchtigt wird. Ein Ventil des Zusatzkühlmittelsystems wird dazu verwendet, die Temperaturdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass zum Stapel zu steuern, wobei die Stapelbetriebstemperatur zwischen 50°C und 80°C liegt. Die Strömungsumschalttaktzeit des Brennstoffzellenstapels wird durch die Aufheizanforderung und das Kühlmittelvolumen des Brennstoffzellenstapelsystems sowie das Kühlmittelvolumen in dem Zusatzkühlmittelsystem bestimmt. Die Strömungsumschaltung des Kühlmittels wird insbesondere beim Gefrierstart eingesetzt, um die Stapelhaltbarkeit und einen Schnellstart zu unterstützen.
DE 11 2014 003 055 T5 offenbart eine integrierte Gasmanagementvorrichtung für ein Brennstoffzellensystem, die einen Gas-Zu-Gas Befeuchter für den Übertrag von Wasser aus einem zweiten Gas an ein erstes Gas, einen Wärmetauscher, der an einem ersten Ende des Befeuchterkerns befestigt ist zum Kühlen des ersten Gases, enthält. Am Wärmetauscher können eine erste Gaseinlassöffnung und eine zweite Gaseinlassöffnung an einander entgegengesetzten Enden angeordnet sein. Alternativ können die Kühlmittelanschlussstutzen an einander entgegengesetzten Enden des Wärmetauschers eingeordnet sein, so dass das Kühlmittel den Kühlmitteldurchlass im Gegenstrom oder im Gleichstrom mit dem ersten Gas durchströmt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel, mit einer Anodenseite und einer Kathodenseite vorgeschlagen, der von einer Luftströmung durchströmt wird und der von einem Kühlmedium durchströmt wird, mit zumindest den nachfolgenden Verfahrensschritten:

a) Kühlen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels durch ein Kühlmedium, welches in eine erste Strömungsrichtung strömt,
b) Durchführen des Verfahrensschrittes a) während einer Aufwärmphase und/oder einer Normalbetriebsphase des Brennstoffzellensystems,
c) Umschalten von der ersten Strömungsrichtung des Kühlmediums auf eine zweite Strömungsrichtung des Kühlmediums, sobald ein erster Temperaturwert des Kühlmediums überschritten wird,
d) wobei gemäß Verfahrensschritt c) eine Strömungsrichtungsumkehr des Kühlmediums durch Schaltung zweier Ventile oder einer Umkehr der Pumprichtung des Kühlmediums erfolgt.

In vorteilhafter Weise kann erfindungsgemäß durch eine Umschaltung der Strömungsrichtung der Temperaturanstieg des Kühlmediums innerhalb des mindestens einen Brennstoffzellenstapels für eine möglichst optimale Befeuchtung genutzt werden.
Dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren weiter folgend, durchströmt das Kühlmedium in der ersten Strömungsrichtung den mindestens einen Brennstoffzellenstapel im Gleichstrom in Bezug auf die Luftströmung, während in der zweiten Strömungsrichtung das Kühlmedium den mindestens einen Brennstoffzellenstapel im Gegenstrom in Bezug auf die Luftströmung durchströmt.
Dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren folgend, erfolgt das Umschalten der Strömungsrichtung des Kühlmediums in Abhängigkeit von der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt der Kathodenseite des mindestens einen Brennstoffzellenstapels.
Alternativ kann ein Umschalten auf die erste Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den mindestens einen Brennstoffzellenstapel bei Erreichen eines ersten Temperaturwertes des Kühlmediums erfolgen. Ein Umschalten auf die zweite Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den mindestens einen Brennstoffzellenstapel erfolgt bei Erreichen eines zweiten Temperaturwertes des Kühlmediums bei Eintritt in den mindestens einen Brennstoffzellenstapel.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren beträgt der erste Temperaturwert ca. 70°C als Kühlmitteltemperatur, während der zweite Temperaturwert ca. 80°C als Kühlmitteltemperatur beträgt.
Zwischen einem Umschalten von der zweiten Strömungsrichtung, dem Gegenstrombetrieb, in die erste Strömungsrichtung, den Gleichstrombetrieb, verstreicht eine Mindestzeitspanne Δt_min .
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann sowohl bei Brennstoffzellensystemen mit großer Wärmekapazität angewandt werden, wie auch bei Brennstoffzellensystemen mit relativ kleiner Wärmekapazität.
Bei Brennstoffzellensystemen mit großer Wärmekapazität wird bei Erreichen eines zweiten Temperaturwertes durch das Kühlmedium auf die zweite Strömungsrichtung des Kühlmediums, den Gegenstrom, umgeschaltet, während bei Unterschreiten des ersten Temperaturwertes durch das Kühlmedium in die erste Strömungsrichtung des Kühlmediums geschaltet wird.
Bei Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens bei Brennstoffsystemen mit kleiner Wärmekapazität erfolgt die Umschaltung von der ersten Strömungsrichtung, dem Gleichstrom, in die zweite Strömungsrichtung, dem Gegenstrom, und umgekehrt bei gleichen Temperaturwerten, wobei zwischen den einzelnen Umschaltvorgängen eine Mindestzeitspanne Δt_min einzuhalten ist, so dass das Kühlmedium durch den Kühler strömt und dort abgekühlt werden kann.
In einer weiteren temperaturunabhängigen Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann sowohl bei Brennstoffzellensystemen mit großer Wärmekapazität als auch bei Brennstoffzellensystemen mit einer relativ kleinen Wärmekapazität der Umschaltvorgang der Strömungsrichtungen des Kühlmediums abhängig von der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt erfolgen. Die relative Feuchte φ kann entweder mit einem Sensor gemessen werden, oder mittels eines Modells für Wassermanagement in einem Steuergerät, welches eine Kathodenaustrittsfeuchte berechnet, bestimmt werden.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Vorrichtung zur Kühlung des mindestens einen Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellensystems mit großer oder mit kleiner Wärmekapazität gemäß des vorhergehenden Verfahrens, wobei der mindestens eine Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems in einen Kühlkreislauf eingebunden ist, in dem ein Förderaggregat mit Förderrichtungsumkehr aufgenommen ist, oder ein erstes Ventil und ein zweites Ventil vorhanden sind, mit denen eine erste Strömungsrichtung des Kühlmediums im Gleichstrom oder eine zweite Strömungsrichtung des Kühlmediums im Gegenstrom darstellbar sind.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens als Betriebsstrategie für die Umschaltung von Strömungsrichtungen eines Kühlmediums in mindestens einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems.
Vorteile der Erfindung
Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegen vor allem darin, dass durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Betriebsstrategie eine möglichst gute Befeuchtung der Membranen in einen Brennstoffzellensystem sichergestellt ist, sei es ein Brennstoffzellensystem mit großer Wärmekapazität, sei es ein Brennstoffzellensystem mit kleiner Wärmekapazität. Die gleichmäßig gute Befeuchtung wird durch eine hohe relative Feuchte sowohl auf der Anodenseite als auch auf der Kathodenseite erreicht, ohne dass es zu Auskondensation von Wasser kommt. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann die Strömungsrichtung des Kühlmediums variiert werden. Je nach Betriebspunkt strömt das Kühlmedium entweder im Gleichstrom oder im Gegenstrom, relativ zur Luftströmung auf der Kathodenseite des mindestens einen Brennstoffzellenstapels. Durch eine Umschaltung der jeweiligen Strömungsrichtung des Kühlmediums kann der Temperaturanstieg des Kühlmediums innerhalb des mindestens einen Brennstoffzellenstapels für die Realisierung einer möglichst optimalen Feuchte genutzt werden.
Um die Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den mindestens einen Brennstoffzellenstapel umzuschalten, kann entweder die Förderrichtung des in einen Kühlkreislauf angebundenen Förderaggregates umgekehrt werden, oder die Strömungsrichtung des Kühlmediums durch den mindestens einen Brennstoffzellenstapel kann über Ventile geändert werden. Beide Ausführungsvarianten sind möglich. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in vorteilhafter Weise ein Strom vom Kühlmedium im Gleichstrombetrieb realisiert werden, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, die unterhalb von 80°C liegen, beispielsweise bei einer Kühlmitteltemperatur von etwa 70°C.
Liegt die Kühlmitteltemperatur beispielsweise bei 80°C, d.h. leicht erhöht im Vergleich zur zuvor genannten Kühlmitteltemperatur, liegen die Feuchteverläufe auf der Anodenseite und der Kathodenseite bei einem Kühlmedium im Gegenstrombetrieb derart, dass kein Wasser auskondensiert. Auf der anderen Seite liegt beim Kühlmedium, welches im Gegenstrom strömt, eine gleichmäßig verteilt und überwiegend höhere relative Feuchte in dem mindestens einen Brennstoffzellenstapel vor. Somit wird der Gegenstrombetrieb des Kühlmediums vorteilhaft bei Betriebstemperaturen von über 80°C durchgeführt.
In vorteilhafter Weise kann bei Brennstoffzellensystemen mit großer Wärmekapazität bei einer Kühlmitteltemperatur von 80°C die Strömungsrichtung vom Gleichstrom auf Gegenstrom umgeschaltet werden. Dadurch sinkt die Austrittstemperatur auf der Kathodenseite und die relative Feuchte liegt höher. Ohne Umschaltung der Strömungsrichtung würde die relative Feuchte am Kathodenaustritt durch den Temperaturanstieg stark abfallen. Liegt in diesem Fall die Kühlmitteltemperatur unter 70°C wird die Strömungsrichtung des Kühlmediums auf Gleichstrom umgeschaltet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass die Feuchte auf der Kathodenseite zu hoch wird und Wasser auskondensiert, was die Versorgungskanäle verstopfen könnte.
Eine bei der Umschaltung vorliegende Hysterese bei einem Brennstoffzellensystem mit großer Wärmekapazität vermeidet, dass durch geringe Temperaturschwankungen ständige Umschaltungsvorgänge in Bezug auf die Strömungsrichtung des Kühlmediums auftreten.
Bei Brennstoffzellensystemen mit relativ kleiner Wärmekapazität wird die Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums durch eine Vorsteuerung geregelt. Die Umschaltung von Gleichstrom in Gegenstrom und umgekehrt kann bei der gleichen Temperatur stattfinden, wobei zwischen den einzelnen Umschaltvorgängen ausreichend Zeit vergehen sollte, so dass das Kühlmedium durch den Kühler strömen kann und abgekühlt werden kann.
Bei Brennstoffzellensystemen sowohl mit großer als auch mit kleiner Wärmekapazität, kann die Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums auch in Abhängigkeit von der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt alternativ zur Temperatur des Kühlmediums geregelt werden. Entweder kann dazu die relative Feuchte φ mit einem Sensor gemessen werden oder die relative Feuchte φ kann mittels eines Modells für das Wassermanagement im Steuergerät, welches die Kathodenaustrittsfeuchte berechnet, bestimmt werden.
Figurenliste
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:

1 einen Kühlmittelkreislauf mit einem Brennstoffzellenstapel, der vom Kühlmedium im Gegenstrom oder Gleichstrom durchströmt wird, was durch Umschaltung der Förderrichtung eines Förderaggregates für das Kühlmedium erfolgt,
2 einen weiteren Kühlkreislauf, in dem ein erstes Ventil und ein zweites Ventil integriert sind, welche der Umschaltung der Pumprichtung dienen.
3 mittlere Feuchteverläufe entlang einer Brennstoffzelle des mindestens einen Brennstoffzellenstapels bei einer Eintrittstemperatur des Kühlmediums von 70°C und einer Austrittstemperatur des Kühlmediums von 80°C,
4 mittlere Feuchteverläufe entlang einer Brennstoffzelle des mindestens einen Brennstoffzellenstapels bei einer Eintrittstemperatur des Kühlmediums von 80°C und einer Austrittstemperatur des Kühlmediums von 90°C,
5.1, 5.2 und 5.3 eine Betriebsstrategie für die Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums für Brennstoffzellensysteme mit großer Wärmekapazität und
6.1, 6.2 und 6.3 eine Betriebsstrategie für die Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums für Brennstoffzellensysteme mit kleiner Wärmekapazität.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt einen Kühlmediumkreislauf mit einem Förderaggregat, dessen Förderrichtung umkehrbar ist.
Der in der 1 dargestellte Kreislauf des Kühlmediums umfasst neben dem Förderaggregat 20 und dem Brennstoffzellenstapel 10 einen Kühler 18. Durch den Umstand, dass das Förderaggregat 20 hinsichtlich seiner Förderrichtung umkehrbar ist, lässt sich eine erste Strömungsrichtung 22 des Kühlmediums darstellen, ferner auch eine zweite Strömungsrichtung 24. In der ersten Strömungsrichtung 22 strömt das Kühlmedium in Bezug auf die Luftströmung 16 im Gleichstrom, d.h. parallel zur Luftströmung 16 durch die Brennstoffzellen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels 10 auf einer Kühlmediumseite 14. Bei der zweiten Strömungsrichtung 24 des Kühlmediums strömt dieses im Gegenstrom durch den Brennstoffzellenstapel 10, d.h. entgegengesetzt zur Luftströmung 16. Im Falle der zweiten Strömungsrichtung 24 stellt der Kühlmediumaustritt 15 den Eintritt für das Kühlmedium dar, das im Gegenstrom, d.h. in der zweiten Strömungsrichtung 24 den Brennstoffzellenstapel 10 passiert.
In der Darstellung gemäß 2 ist eine alternative Ausführungsvariante eines Kühlmediumkreislaufes dargestellt. Im Unterschied zur in 1 dargestellten Ausführungsvariante wird gemäß 2 die zweite Strömungsrichtung 24, d.h. der Gegenstrom durch ein erstes Ventil 26 und ein zweites Ventil 28 dargestellt. In vorteilhafter Weise sind die beiden Ventile 26 und 28 als Dreiwegeventile ausgeführt. An den jeweils dritten Anschlussstellen des ersten Ventils 26 sowie des zweiten Ventils 28 sind eine erste Leitung 30 bzw. eine zweite Leitung 32 angeschlossen, über welche in dieser Ausführungsvariante die beiden Strömungsrichtungen 22 bzw. 24 bei entsprechender Betätigung der Ventile 26 und 28 dargestellt werden können. Optimalerweise sind die Rohrlängen zwischen dem Brennstoffzellenstapel 10 und den Ventilen 26 bzw. 28 sehr kurz.
Für die in den 3 und 4 dargestellten mittleren Feuchteverläufe 34 bzw. 48 werden folgende Annahmen getroffen: Die und zeigen mittlere Feuchteverläufe 34 bzw. 48 entlang der Brennstoffzellen eines Brennstoffzellenstapels 10. Auf der Kathodenseite 12 strömt Luft in positiver X-Richtung. Die Wasserstoffversorgung auf der Anodenseite erfolgt im Gegenstrombetrieb. Der Wasserstoffeintritt auf der Anodenseite ist somit bei X=1 und der Austritt bei X=0. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums wird variiert. Im Gleichstrombetrieb liegt der Eintritt des Kühlmediums bei X=0, im Gegenstrombetrieb bei X=1. In 1 beträgt die Eintrittstemperatur des Kühlmediums einen ersten Temperaturwert 98, nämlich 70°C. Es wird angenommen, dass sich das Kühlmedium beim Durchströmen der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 10 um 10 K erwärmt und dadurch eine Austrittstemperatur von 80°C annimmt. Ferner wird angenommen, dass die Temperatur der Gase auf der Anodenseite und auf der Kathodenseite 12, nach 10% der Länge der Brennstoffzellen die Temperatur des Kühlmediums erreichen und während der verbleibenden Durchströmungslänge der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 10 der Temperatur des Kühlmediums folgen.
3 zeigt Feuchteverläufe 34 bei einer Eintrittstemperatur des Kühlmediums von 70°C und einer Austrittstemperatur des Kühlmediums von 80°C. In der Darstellung gemäß 3 ist ein Verlauf 44 der relativen Feuchte φ über einen Verlauf 46 der normierten Zellenlänge X aufgetragen. Die in den mittleren Feuchteverläufen 34 gemäß der Darstellung in 3 angenommene Eintrittstemperatur von 70°C des Kühlmediums entspricht einem ersten Temperaturwert 98. Bei diesem angenommenen niedrigen Eintrittstemperaturwert von 70°C steigt die relative Feuchte φ auf der Kathodenseite 12 durch das produzierte Wasser stark an, vergleiche die mittleren Feuchteverläufe 38 für Kühlmedium im Gleichstrom sowie der Feuchteverlauf 42 auf der Kathodenseite 12 für Kühlmedium im Gegenstrom. Wie aus dem Feuchteverlauf 42 auf der Kathodenseite 12, Kühlmedium im Gegenstrom, hervorgeht, nimmt die Temperatur entlang der Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels 10 ab und die relative Feuchte φ steigt noch stärker an im Vergleich zum Gleichstrombetrieb, vergleiche Feuchteverlauf 38 Kathodenseite 12, Kühlmedium im Gleichstrom. In diesem Falle kann es zum Auskondensieren von Wasser kommen, angedeutet in 3 durch die etwa dreieckförmig ausgebildete schraffierte Fläche 43, wo die relative Feuchte 44 über φ = 1 ansteigt. Kommt es zum Auskondensieren von Wasser, können die Versorgungskanäle verstopfen. Feuchteverläufe auf der Anodenseite sind mit Bezugszeichen 36 für Gleichstrom und mit Bezugszeichen 40 für Gegenstrom dargestellt.
Aus der 3 ergibt sich, dass Kondensation im Falle des Gleichstrombetriebes, bei erster Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) des Kühlmediums bei Eintrittstemperatur für das Kühlmedium von ca. 70°C, die unterhalb von 80°C liegt, Kondensation von Wasser sicher vermieden wird. Die Feuchteverläufe auf der Anodenseite, sowohl für Gleichstrom als auch für Gegenstrom, sind unkritisch, hier entsteht kein flüssiges Wasser; bei Gegenstrombetrieb kommt es auf der Kathodenseite 12, vgl. Feuchteverlauf 42, Pos. 43, zu Kondensation.
Der Darstellung gemäß 4 sind Feuchteverläufe 48 zu entnehmen, für eine Eintrittstemperatur von 80°C des Kühlmediums und eine Austrittstemperatur desselben von 90°C.
Wie sich aus den Feuchteverläufen für die Kathodenseite 12, vergleiche Feuchteverläufe 52 und 56, ergibt, bleiben diese auch bei Gegenstrom, d.h. Realisierung der zweiten Strömungsrichtung 24 des Kühlmediums im Gegenstrom unterhalb der relativen Feuchte von φ=1. Damit ist eine Auskondensation von Wasser aus der feuchten Luft sicher ausgeschlossen. Aus der Darstellung gemäß 4 geht weiter hervor, dass auf der Anodenseite, vergleiche Feuchteverläufe 50 bzw. 54 im Gegenstrom des Kühlmediums, d.h. bei Realisierung der zweiten Strömungsrichtung 24 eine gleichmäßig verteilte relative Feuchte 44 erreicht wird. Damit ist ein Betrieb des Kühlkreislaufes in der zweiten Strömungsrichtung 24, d.h. im Gegenstrom, vorteilhaft bei Betriebstemperaturen oberhalb von 80°C.
Den 5.1, 5.2 und 5.3 ist eine Betriebsstrategie hinsichtlich einer Umschaltung der Strömungsrichtung für ein Kühlmedium bei Brennstoffzellensystemen 120 mit großer Wärmekapazität zu entnehmen.
In der Darstellung gemäß 5.1 ist ein Leistungsverlauf über die Zeitachse aufgetragen, 5.2 zeigt einen Temperaturverlauf 94, ebenfalls aufgetragen über die Zeitachse, während 5.3 den Verlauf der relativen Feuchte 44, aufgetragen über die Zeitachse, wiedergibt. Für alle 3 Figuren, 5.1, 5.2 und 5.3, gelten die zeitlichen Dauern einer Aufwärmphase 82, einer Normalbetriebsphase 84 sowie einer Hochlastphase 86.
In Bezug auf die 5.1, 5.2 und 5.3 ist ein Leistungsverlauf 88 sowie ein langsamer Temperaturanstieg des Kühlmediums und eine damit einhergehende Abnahme der relativen Feuchte 44, vergleiche erster Abschnitt 108, während der Aufwärmphase 82, zu konstatieren.
An die Aufwärmphase 82 schließt sich die Normalbetriebsphase 84 an. Gemäß 5.1 bleibt der Leistungsverlauf gleich, ferner ergibt sich eine annähernd konstante Temperatur 102 des Kühlmittels bei Gleichstrombetrieb während der Normalbetriebsphase 84. Der mit Bezugszeichen 106 gekennzeichnete Verlauf der relativen Feuchte φ ist während der Normalbetriebsphase 84 näherungsweise konstant.
Geht die Normalbetriebsphase 84 in die Hochlastphase 86 über, vergleiche erstes Leistungsmaximum 90, kommt es gemäß 5.2 zu einem Temperaturanstieg des Kühlmediums. Parallel dazu stellt sich gemäß 5.3 eine Abnahme der relativen Feuchte 44 ein. Position 92 bezeichnet ein zweites Leistungsmaximum ; am zweiten Umschaltzeitpunkt 116 gemäß 5.3 findet keine Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums statt. Dieses verbleibt im Gegenstrom, da die Kühlmediumtemperatur nicht unter 70°C fällt.
Erreicht die Temperatur gemäß des Temperaturverlaufes 94 einen zweiten Temperaturwert 100, wird zum ersten Umschaltzeitpunkt 114 die Strömungsrichtung des Kühlmediums von der ersten Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) in die zweite Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) umgeschaltet. Wie der 5.2 entnommen werden kann, steigt die Temperatur während der Hochlastphase 86, während der das Kühlmedium in die zweite Strömungsrichtung 24 strömt, gemäß Temperaturverlauf 104, weiter an. Parallel dazu nimmt die relative Feuchte φ während der Hochlastphase 86 gemäß des Verlaufes 106 ab. Durch die Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums kann die relative Feuchte φ am Kathodenaustritt gemäß des Verlaufes 112 erhöht werden und befindet sich damit innerhalb eines optimalen Betriebsbereiches 124. Ohne einen Umschaltvorgang würde die relative Feuchte φ am Kathodenaustritt durch den Temperaturanstieg gemäß des Verlaufes 104 stark abfallen, vergleiche Verlauf 109 der relativen Feuchte ohne Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums.
Erreicht das Kühlmedium seinen ersten Temperaturwert 98, erfolgt zu einem zweiten Umschaltzeitpunkt 116 das Umschalten des Kühlmediumstroms von der zweiten Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) auf die erste Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom). Nach dem zweiten Umschaltzeitpunkt 116 nimmt der Temperaturverlauf 102 des Kühlmediums wieder einen annähernd konstanten Verlauf an. Auch die relative Feuchte φ verläuft in dieser Betriebsphase, d.h. nach dem zweiten Umschaltzeitpunkt 116, innerhalb des optimalen Betriebsbereiches 124.
Wie den Darstellungen gemäß der 5.1, 5.2 und 5.3 entnommen werden kann, steigt die Temperatur gemäß des Temperaturverlaufes 94 des Kühlmediums während der Hochlastphase 86, bedingt durch die große Wärmekapazität des Brennstoffzellensystems 120 mit einem zeitlichen Versatz Δt an. Die relative Feuchte φ ist abhängig von der Temperatur und nimmt ab, wenn die Temperatur ansteigt. Erreicht die Temperatur des Kühlmediums 80°C, d.h. den zweiten Temperaturwert 100, wird die Strömungsrichtung des Kühlmediums von der ersten Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) in die zweite Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) umgeschaltet. Dadurch sinkt die Temperatur am Kathodenaustritt und die relative Feuchte φ steigt und bleibt dann innerhalb eines optimalen Bereiches. Ohne die Umschaltung zwischen Strömungsrichtungen 22, 24 käme es zu einem starken Abfall 109 der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt.
Fällt die Temperatur des Kühlmediums auf den ersten Temperaturwert, d.h. 70°C, erfolgt eine erneute Umschaltung der Strömungsrichtung des Kühlmediums. In diesem Fall wird von der zweiten Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) auf die erste Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) umgeschaltet. Dadurch wird vermieden, dass die relative Feuchte φ auf der Kathodenseite 12 zu stark ansteigt und Wasser auskondensiert. Durch die Hysterese bei der Umschaltung wird vermieden, dass durch kleine Temperaturschwankungen eine ständige Umschaltung der Strömungsrichtungen 22, 24 stattfindet. Bei der Umschaltung ändert sich die Messposition, da sich die Eintritts- und Austrittsseite hinsichtlich der Kühlmediumseite 14, vergleiche 1 und 2, vertauschen.
Nach der Umschaltung von der zweiten Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) auf die erste Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) wird eine Mindestzeitspanne Δt_min abgewartet, bis eine erneute Umschaltung der Strömungsrichtungen 22, 24 stattfinden darf. Die Mindestzeitspanne Δt_min richtet sich danach, wie lange es dauert, bis das Kühlmedium vom Kühler 18 bis zu dem Brennstoffzellenstapel 10 gelangt; dies gilt für die Ausführungsvariante gemäß 1. Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 ist die Mindestzeitspanne Δt_min davon abhängig gemacht, wie lange das Kühlmedium von den Ventilen 26, 28 bis zum Brennstoffzellenstapel 10 braucht. Die Mindestzeitspanne Δt_min ist erforderlich, da ansonsten bei einem ersten Temperaturwert 98 von 70°C von der zweiten Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) auf die erste Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) umgeschaltet wird. Unmittelbar nach dem Umschaltvorgang strömt das am ersten Temperaturwert 98 (70°C) aufweisende Kühlmedium nochmals durch den Brennstoffzellenstapel 10 und erwärmt sich weiter. Bei Austritt könnte dann die Temperatur des Kühlmediums kurzzeitig größer als der zweite Temperaturwert 100 (80°C) sein. Die Mindestzeitspanne Δt_min vermeidet ein sofortiges Rückumschalten der Strömungsrichtungen. Sobald das Kühlmedium von Kühler 18 durch den mindestens einen Brennstoffzellenstapel 10 strömt, nimmt die Temperatur signifikant ab.
Je geringer die Menge des Kühlmediums ist, die bei dem Umschaltvorgang zwei Mal durch den Brennstoffzellenstapel 10 strömt, ohne das zwischendurch Wärme im Kühler 18 abgegeben werden kann, desto größer ist der Vorteil einer Umschaltung zwischen den Strömungsrichtungen 22, 24 des Kühlmediums. Insbesondere ist eine Umschaltung gemäß der Ausführungsvariante in 2 mit dem Einsatz der beiden Ventile 26, 28 vorteilhaft.
Den Darstellungen gemäß der 6.1, 6.2 und 6.3 ist eine Betriebsstrategie für Brennstoffzellensysteme 122 mit kleiner Wärmekapazität zu entnehmen.
Die Wärmekapazität bestimmt die thermische Trägheit des Systems. Bei gleicher Last erwärmen sich Systeme mit einer größeren Wärmekapazität langsamer. Zur Unterscheidung von Brennstoffzellensystemen 120 mit großer Wärmekapazität von Brennstoffzellensystemen 122 mit kleiner Wärmekapazität, werden die benötigte Dauer für einen Umschaltvorgang Δt_umschaitung und eine Dauer Δt_Erwärmung , die das jeweilige System benötigt, um ausgehend vom ersten Temperaturwert 98 den zweiten Temperaturwert 100 zu erreichen, ermittelt. Die Umschaltdauer Δt_Umschaltung ist die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Umschaltung und dem Zeitpunkt nach der Umschaltung, ab dem wieder Wärme aus dem Brennstoffzellenstapel 10 abgeführt werden kann. Für Brennstoffzellensysteme 120 mit großer Wärmekapazität gilt Δt_Erwärmung > = 5 · Δt_Umschaltung, für Brennstoffzellensysteme 122 mit kleiner Wärmekapazität gilt Δt_Erwärmung < 5 · Δt_Umschaltung.
Beispiel:

- Umschaltdauer: Δt_Umschaltung = 2s
- Temperaturdifferenz zwischen erstem Temperaturwert (70°C) und zweitem Temperaturwert (80°C): ΔT = 10K

Wenn das System für die 10K Temperaturdifferenz bei Volllast mindestens 10s braucht, d.h. die Temperaturänderungsrate dT/dt ≤ 1 K/s, dann handelt es sich um ein Brennstoffzellensystem 120 mit großer Wärmekapazität.
Analog zu den Darstellungen gemäß der 5.1, 5.2 und 5.3, wie oben stehend beschrieben, zeigt 6.1 den Leistungsverlauf des Brennstoffzellensystems 122 mit kleiner Wärmekapazität, aufgetragen über die Zeitachse, 6.2 den Temperaturverlauf 94 des Kühlmediums, ebenfalls aufgetragen über die Zeitachse, sowie 6.3 den Verlauf 44 der relativen Feuchte φ, ebenfalls aufgetragen über die Zeitachse.
Analog zu den 5.1, 5.2 und 5.3 gilt auch hier die Betrachtung des Brennstoffzellensystems 122 mit kleiner Wärmekapazität während der Aufwärmphase 82, der Normalbetriebsphase 84 sowie der sich an diese anschließenden Hochlastphase 86.
Im Unterschied zu der anhand der 5.1, 5.2 und 5.3 beschriebenen Betriebsstrategie hinsichtlich der Kühlung eines Brennstoffzellensystems 120 mit großer Wärmekapazität, gilt für die Betriebsstrategie des Brennstoffzellensystems 122 mit kleiner Wärmekapazität gemäß 6, dass auf Grund der kleinen Wärmekapazität die Aufwärmphase 82 kürzer ist als die Aufwärmphase 82 bei einem Brennstoffzellensystem 120 mit großer Wärmekapazität. Auch die Anstiege von Temperatur bzw. die Verläufe der relativen Feuchte φ, vergleiche 6.2 und 6.3 verlaufen steiler auf Grund der geringeren thermischen Trägheit des Brennstoffzellensystems 122 mit kleiner Wärmekapazität, verglichen mit der anhand der 5.1, 5.2 und 5.3 beschriebenen Betriebsstrategie für einen Brennstoffzellensystem 120 mit großer Wärmekapazität.
Während der Aufwärmphase 82 liegt ein konstanter Leistungsverlauf 88 vor und der Verlauf der Temperatur 102 steigt von Umgebungstemperatur 96, d.h. ca. 20°C, kontinuierlich an.
Während der Normalbetriebsphase 84, die sich an die Aufwärmphase 82 anschließt, ist der Temperaturverlauf 102 des Kühlmediums, welches in die erste Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) strömt, konstant. Auch der Verlauf 106 der relativen Feuchte φ ist in der Normalbetriebsphase 84 des Brennstoffzellensystems 122 mit kleiner Wärmekapazität annähernd konstant, während die relative Feuchte φ während der Aufwärmphase 82 auf Grund des Temperaturanstieges, siehe 6.2, gemäß der Darstellung in 6.3, stark fällt.
Kommt es zu einem ersten Leistungsmaximum 90, tritt die Hochlastphase 86 ein. Mit einem geringen zeitlichen Versatz Δt in Bezug auf den Beginn der Hochlastphase 86, kommt es zu einem starken Anstieg der Temperatur des Kühlmediums und zu dem ersten Umschaltzeitpunkt 114 erfolgt ein Umschalten der Strömungsrichtung des Kühlmediums von der ersten Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) auf die zweite Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom). Entsprechend des Temperaturverlaufes 104 nimmt die Temperatur des Kühlmediums stark zu. Parallel dazu kommt es zu einem starken Abfall des Verlaufes 112 der relativen Feuchte während der Hochlastphase 86. Unterbliebe die Umschaltung beim ersten Umschaltzeitpunkt 114 der Strömungsrichtung des Kühlmediums von der ersten Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) auf die zweite Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom), stellte si(ch der mit 109 bezeichnete starke Abfall der relativen Feuchte φ ein.
Kühlte das Kühlmedium wieder auf den zweiten Temperaturwert 98 ab, wird zu einem zweiten Umschaltzeitpunkt 116 von der zweiten Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) auf die erste Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) des Kühlmediums umgeschaltet. Danach stellt sich ein Temperaturverlauf 102 des Kühlmediums ein, demnach verläuft der zweite Abschnitt 110 der relativen Feuchte annähernd konstant.
Anhand der in den 6.1, 6.2 und 6.3 beschriebenen Betriebsstrategie für die Umschaltung der Strömungsrichtungen 22, 24 des Kühlmediums für Brennstoffzellensystem 122 mit kleiner Wärmekapazität, kann die Umschaltung von der ersten Strömungsrichtung 22 (Gleichstrom) auf die zweite Strömungsrichtung 24 (Gegenstrom) und umgekehrt bei gleicher Temperatur stattfinden. Es ist jedoch sicherzustellen, dass zwischen den einzelnen Umschaltvorgängen ausreichende Zeit vergeht, so dass das Kühlmedium den Kühler 18 durchströmt und dort abgekühlt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass die Umschaltvorgänge in zu kurzen Zeitabständen stattfinden und sich das Kühlmedium immer weiter erwärmt, ohne dass die Wärme über den Kühler 18 an die Umgebung oder an ein Medium abgegeben werden kann.
Die anhand der 5.1, 5.2 und 5.3 für Brennstoffzellensysteme 120 mit großer Wärmekapazität sowie anhand der 6.1, 6.2 und 6.3 dargelegte Betriebsstrategie für Brennstoffzellensysteme 122 mit kleiner Wärmekapazität kann auch in Abhängigkeit der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt geregelt werden, anstatt den Temperaturverlauf des Kühlmediums heranzuziehen. Dazu kann beispielsweise die relative Feuchte φ mit einem Sensor gemessen werden oder durch ein Modell für das Wassermanagement im Steuergerät, welches die Feuchte am Kathodenaustritt berechnet, bestimmt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19945715 A1 [0004]
DE 102007034300 A1 [0005]
DE 112014003055 T5 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (120, 122) mit mindestens einem Brennstoffzellenstapel (10) mit mehreren Brennstoffzellen, die jeweils eine Anodenseite und eine Kathodenseite (12) aufweisen, die von einer Luftströmung (16) durchströmt werden und der mindestens eine Brennstoffzellenstapel (10) von einem Kühlmedium entlang der Brennstoffzellen durchströmt wird, mit zumindest nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Kühlen der Brennstoffzellen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels (10) durch ein Kühlmedium, welches in eine erste Strömungsrichtung (22) strömt, b) Durchführen von Verfahrensschritt a) während einer Aufwärmphase (82) und/oder einer Normalbetriebsphase (84) des Brennstoffzellensystems (120, 122), c) Umschalten von der ersten Strömungsrichtung (22) des Kühlmediums auf eine zweite Strömungsrichtung (24) des Kühlmediums, sobald die Kühlmediumtemperatur bei einem Brennstoffzellensystem (122) mit kleiner Wärmekapazität einen ersten Temperaturwert (98) und bei einem Brennstoffzellensystem (120) mit großer Wärmekapazität einen zweiten Temperaturwert (100) des Brennstoffzellensystems (120, 122) erreicht hat und d) wobei gemäß Verfahrensschritt c) eine Umkehr der Strömungsrichtungen (22, 24) des Kühlmediums, durch Schaltung zweier Ventile (26, 28) oder durch Änderung der Pumprichtung erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Strömungsrichtung (22) das Kühlmedium die Brennstoffzellen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels (10) in Gleichstrom in Bezug auf die Luftströmung (16) durchströmt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Strömungsrichtung (24) das Kühlmedium die Brennstoffzellen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels (10) im Gegenstrom in Bezug auf die Luftströmung (16) durchströmt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt c) das Umschalten in Abhängigkeit vom Verlauf (44) der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt (15) der Kathodenseite (12) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten auf die erste Strömungsrichtung (22) des Kühlmediums durch die Brennstoffzellen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels (10) bei einem ersten Temperaturwert (98) des Kühlmediums erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten auf die zweite Strömungsrichtung (24) des Kühlmediums durch die Brennstoffzellen des mindestens einen Brennstoffzellenstapels (10) bei einem zweiten Temperaturwert (100) des Kühlmediums bei Brennstoffzellensystemen (120) mit großer Wärmekapazität und bei einem ersten Temperaturwert (98) des Kühlmediums bei Brennstoffzellensystem (122) mit kleiner Wärmekapazität erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturwert (98) ca. 70°C als Kühlmediumtemperatur und der zweite Temperaturwert (100) ca. 80°C als Kühlmitteltemperatur beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Umschalten von der zweiten Strömungsrichtung (24), dem Gegenstrombetrieb, in die erste Strömungsrichtung (22), den Gleichstrombetrieb, eine Mindestzeitspanne Δt_min verstreicht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Brennstoffzellensystemen (120) mit großer Wärmekapazität bei Erreichen eines zweiten Temperaturwertes (100) durch das Kühlmedium auf die zweite Strömungsrichtung (24) des Kühlmediums (Gegenstrom) umgestaltet wird und bei Unterschreiten des ersten Temperaturwertes (98) durch das Kühlmedium auf die erste Strömungsrichtung (22) des Kühlmediums umgeschaltet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Brennstoffzellensystemen (122) mit kleiner Wärmekapazität die Umschaltung von der ersten Strömungsrichtung (22) (Gleichstrom), in die zweite Strömungsrichtung (24) (Gegenstrom) und umgekehrt bei gleichen Temperaturwerten vorgenommen wird, wobei eine Mindestzeitspanne Δt_min einzuhalten ist, so dass das Kühlmedium durch den Kühler (18) strömt und dort abgekühlt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Brennstoffzellensystem (120) mit großer Wärmekapazität und bei Brennstoffzellensystem (122) mit kleiner Wärmekapazität eine Umschaltung der Strömungsrichtungen (22, 24) des Kühlmediums abhängig vom Verlauf (44) der relativen Feuchte φ am Kathodenaustritt erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Feuchte φ mit einem Sensor gemessen, oder mit einem Modell für Wassermanagement in einem Steuergerät, das eine Kathodenaustrittsfeuchte berechnet, bestimmt wird.
Vorrichtung zur Kühlung mindestens eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellensystems (120, 122) mit großer oder kleiner Wärmekapazität gemäß des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Brennstoffzellenstapel (10) des Brennstoffzellensystems (120, 122) in einen Kühlkreislauf eingebunden ist, in dem ein Förderaggregat (20) mit Förderrichtungsumkehr aufgenommen ist, oder ein erstes Ventil (26) und ein zweites Ventil (28) vorhanden sind, mit denen eine erste Strömungsrichtung (22) des Kühlmediums im Gleichstrom oder eine zweite Strömungsrichtung (24) des Kühlmediums im Gegenstrom darstellbar sind.
Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Betriebsstrategie für die Umschaltung von Strömungsrichtungen (22, 24) eines Kühlmediums in mindestens einem Brennstoffzellenstapel (10) eines Brennstoffzellensystems (120, 122).