DE102019134071A1

DE102019134071A1 - Verfahren für einen Froststart einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung

Info

Publication number: DE102019134071A1
Application number: DE102019134071.3A
Authority: DE
Inventors: Leonard Liphardt; Sebastian Disson; Keigo Suematsu; Raphael Geieregger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für einen Froststart einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (2) aufweisenden Brennstoffzellenstapel (3), der über eine Brennstoffleitung (12) mit einem Brennstofftank (13) für eine Zufuhr von Brennstoff an die Anoden und über einer Kathodenfrischgasleitung (9) für eine Zufuhr von Kathodengas an die Kathoden verbunden ist, mit einer Rezirkulationsleitung für die Rezirkulation von im Brennstoffzellenstapel (3) nicht verbrauchten Brennstoffs in die Brennstoffleitung (12), und mit einer durch den Brennstoffzellenstapel (3) geführten Kühlmittelleitung (21), umfassend die Schritte des Feststellens des Vorliegens von Froststartbedingungen, des initialen Zuführens von Brennstoff aus dem Brennstofftank (13) an die Anoden und von Kathodengas an die Kathoden und des Durchleitens von Kühlmedium durch die Kühlmittelleitung (21), sowie des Einstellens des Volumenstromes des Kühlmediums derart, dass die Brennstoffleitung (12) mit dem Brennstoff und die Kühlmittelleitung (21) mit dem Kühlmedium mit einer Temperaturdifferenz zueinander aufgeheizt werden, die kleiner als ein Schwellenwert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung (1) sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für einen Froststart einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einem eine Mehrzahl von Brennstoffzellen aufweisenden Brennstoffzellenstapel, der über eine Brennstoffleitung mit einem Brennstofftank für eine Zufuhr von Brennstoff an die Anoden und über einer Kathodenfrischgasleitung für eine Zufuhr von Kathodengas an die Kathoden verbunden ist, mit einer Rezirkulationsleitung für die Rezirkulation von im Brennstoffzellenstapel nicht verbrauchten Brennstoffs in die Brennstoffleitung, und mit einer durch den Brennstoffzellenstapel geführten Kühlmittelleitung, umfassend die Schritte des Feststellens des Vorliegens von Froststartbedingungen, des initialen Zuführens von Brennstoff aus dem Brennstofftank an die Anoden und von Kathodengas an die Kathoden und des Durchleitens von Kühlmedium durch die Kühlmittelleitung, sowie des Einstellens des Volumenstromes des Kühlmediums derart, dass die Brennstoffleitung mit dem Brennstoff und die Kühlmittelleitung mit dem Kühlmedium mit einer Temperaturdifferenz zueinander aufgeheizt werden, die kleiner als ein Schwellenwert ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung.
Brennstoffzellenvorrichtungen werden für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektroden-Einheit, die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode (Anode und Kathode) ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H₂) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H₂ zu H⁺ unter Abgabe von Elektronen stattfindet. Über die Membran, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennt und elektrisch isoliert, erfolgt ein (wassergebundener oder wasserfreier) Transport der Protonen H⁺ aus dem Anodenraum in den Kathodenraum. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung der Kathode zugeleitet. Der Kathode wird Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch zugeführt, so dass eine Reduktion von O₂ zu O^2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser. Dieses Wasser muss aus der Brennstoffzelle und dem Brennstoffzellenstapel herausgeführt werden, bis ein Feuchteniveau erreicht ist, das zum Betrieb des Brennstoffzellensystems erforderlich ist.
Brennstoffzellenvorrichtungen benötigen daher ein sorgfältiges Wassermanagement, da es zum Einen erforderlich ist zu verhindern, dass zu viel Wasser sich in der Brennstoffzelle bzw. in dem Brennstoffzellenstapel befindet, was zu einer Blockade der Strömungskanäle für die Versorgung mit den Reaktanten führt. Befindet sich andererseits zu wenig Wasser in der Brennstoffzelle, ist die Protonenleitfähigkeit der Membran begrenzt, sodass auf eine ausreichende Feuchte und Wasserversorgung der Membran geachtet werden muss.
Um für die Vielzahl der in einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen ausreichend Sauerstoff aus der Luft zur Verfügung zu stellen, wird im Kathodenkreislauf zur Versorgung der Kathodenräume des Brennstoffzellenstapels Luft mit dem darin enthaltenen Sauerstoff mittels eines Verdichters verdichtet, so dass relativ warme und trockene komprimierte Luft vorliegt, deren Feuchte für die Verwendung in dem Brennstoffzellenstapel für die Membranelektrodeneinheit nicht ausreicht. Daher wird ein Befeuchter genutzt, der bei zwei gasförmigen Medien mit einem unterschiedlichen Feuchtegehalt eine Übertragung der Feuchte auf das trockenere Medium bewirkt, indem die durch den Verdichter bereitgestellte trockene Luft an einer für Wasserdampf durchlässigen Befeuchtermembran vorbeigeführt wird, deren andere Seite mit der feuchten Abluft aus dem Brennstoffzellenstapel bestrichen wird.
Problematisch ist es, wenn bei einem Start des Brennstoffzellensystems Frostbedingungen vorliegen, also Bedingungen, bei denen Wasser gefriert. Dies kann dazu führen, dass die erforderlichen Strömungskanäle für die Reaktantengase und das Produktwasser durch Eis blockiert sind, weshalb es bekannt ist, eine Trocknungsprozedur beim Abstellen der Brennstoffzellenvorrichtung durchzuführen. Bei einem Start der Brennstoffzellenvorrichtung kann es gleichwohl zu Problemen führen, da bei dem Warmlaufen der Brennstoffzellenvorrichtung bis zum Erreichen von deren Betriebstemperatur Temperaturunterschiede in dem Brennstoffzellenstapel vorliegen und auftreten können, die mit der Zuführung der Medien verbunden sind, also der gasförmigen Reaktanten sowie eines zur Temperierung des Brennstoffzellenstapels genutzten Kühlmediums, das in der Regel durch eine Kühlflüssigkeit mit einer gegenüber den Reaktanten höheren Wärmekapazität gebildet ist. Im Brennstoffzellenstapel werden alle Medien räumlich nah bei einander geführt, so dass das Kühlmedium die Dominante hinsichtlich der Temperaturbeeinflussung darstellt, so dass in der Regel am Stapelaustritt die Gase die gleiche Temperatur aufweisen wie das Kühlmedium. Ist nun bei einem Froststart die Temperatur des Kühlmediums im Vergleich zu den Gasen und den von den Gasen durchströmten Gasstrecken besonders warm, wird das im Brennstoffzellenstapel vorliegenden und/oder generierte Wasser zwar durch den Gasstrom ausgetragen, jedoch kommt es in den kalten Gasstrecken zu Kondensation. Weil an den Anoden nicht verbrauchter Brennstoff in einer Anodenrezirkulationsleitung rezirkuliert wird, wird auch flüssiges Wasser rezirkuliert, was bei der erneuten Einleitung in den Brennstoffzellenstapel zu Blockaden und damit zu verstärkter Degradation führen kann.
In der US 2017/0214069 A1 ist vorgeschlagen, für ein schnelleres Aufheizen der Reaktantengase bei Froststartbedingungen einen den Brennstoffzellenstapel nachgeordneten Wärmetauscher einzusetzen, der einen Wärmefluss von dem Kühlmedium zu den Reaktantengase ermöglicht, wobei eine Kontrolleinheit vorgesehen ist, um die dem Wärmetauscher zugeführte Menge des Kühlmediums zum Zwecke einer schnellen Erwärmung der Reaktionsgase zu regeln. In der CN105390715 A wird die Verwendung einer Heizeinrichtung beschrieben, um das Kühlmedium und/oder die Reaktantengase zu erwärmen. Die US 2008/0176122 A1 gibt an, dass die Durchflussmenge des Kühlmediums genutzt werden kann, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu regeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein gleichmäßigeres Erwärmen der Strömungspfade des Brennstoffes und des Kühlmediums ermöglicht wird. Aufgabe ist weiterhin, eine verbesserte Brennstoffzellenvorrichtung sowie ein verbessertes Kraftfahrzeug bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch das eingangs geschilderte Verfahren, bei dem die Brennstoffleitung mit dem Brennstoff und die Kühlmittelleitung mit dem Kühlmedium mit einer Temperaturdifferenz zueinander aufgeheizt werden, die möglichst klein bemessen ist, jedenfalls kleiner als ein Schwellenwert, wird ausgenutzt, dass die Kühlmittelleitung und die Brennstoffleitung in dem Brennstoffzellenstapel bereits thermisch gekoppelt sind, insbesondere da in der Regel die Medien in der Kühlmittelleitung, der Brennstoffleitung und auch der Kathodenfrischgasleitung räumlich nah beieinander geführt sind. Es bedarf daher nicht zwingend eines dem Brennstoffzellenstapel nachgelagerten Wärmetauschers, um Wärme aus dem Kühlmedium an den rezirkulierten Brennstoff abzugeben. Vielmehr kann darauf geachtet werden, dass eine möglichst kleine Temperaturdifferenz vorliegt, so dass die Brennstoffleitung mit dem Brennstoff und die Kühlmittelleitung mit dem Kühlmedium sich gleichmäßig aufheizen, also die bei dem Froststart generierte Wärme nicht mit dem Kühlmedium aus dem Brennstoffzellenstapel ausgetragen wird, sondern sich bereits innerhalb des Brennstoffzellenstapels an die Brennstoffleitung verteilt und so diese zusammen mit der Rezirkulationsleitung aufheizt, also die gesamte Anodenstrecke mit den Verschlauchungen und Komponenten wie ein Rezirkulationsgebläse erwärmt wird, um der Kondensation von Wasser entgegen zu wirken.
Die Vorteile ergeben sich bereits, wenn der Schwellenwert kleiner als 10 K, vorzugsweise kleiner als 5 K und insbesondere kleiner als 2 K ist.
Die geringe Temperaturdifferenz lässt sich in einfacher Weise erreichen, indem der Volumenstrom des Kühlmediums durch die Kühlmittelleitung so gewählt ist, dass die Temperaturdifferenz des Kühlmediums zwischen einem Einlass der Kühlmittelleitung in den Brennstoffzellenstapel und einem Auslass aus diesem maximal ist, also aufgrund eines geringen Volumenstromes mit einer entsprechend geringen absoluten Wärmekapazität eine starke Erwärmung des Kühlmediums erfolgt, verbunden mit einer großen Wärmeabgabe an den Brennstoffzellenstapel. Es wird also nur eine geringe Wärmemenge ausgetragen, so dass die Wärme im Brennstoffzellenstapel verbleibt, um die gleichmäßige Erwärmung von der Brennstoffleitung und der Kühlmittelleitung fördert. Dies wird erreicht, indem der Volumenstrom des Kühlmediums durch die Kühlmittelleitung möglichst klein gewählt ist, vorzugsweise kleiner als 25% des maximalen Volumenstromes und insbesondere kleiner als 10 % des maximalen Volumenstromes gewählt ist. Dabei kann die Größe des Volumenstromes durch eine Regelung der Temperaturdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass und/oder des Differenzdruckes zwischen dem Einlass und dem Auslass und/oder der Fördermenge mittels eines Kühlmediumförderteils, insbesondere durch die Drehzahl einer Kühlmittelpumpe, geregelt werden.
Vorgesehen ist weiterhin, dass mittels Temperatursensoren die Temperatur des Brennstoffes und des Kühlmediums zur Bestimmung der Temperaturdifferenz erfasst werden, wobei die Temperatur des Brennstoffes bei dessen Eintritt in die Anodenrezirkulationsleitung erfasst wird.
Um die Wärme aus der im Brennstoffzellenstapel geführten Brennstoffleitung in die Rezirkulationsleitung auszutragen, ist weiterhin der Volumenstrom des Brennstoffes über das zur Durchführung das Normalbetrieben erforderliche Maß erhöht.
Die genannten Wirkungen und Vorteile gelten sinngemäß auch bei einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines der vorstehend genannten Verfahren sowie für ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Brennstoffzellenvorrichtung.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung.

In der 1 ist schematisch eine Brennstoffzellenvorrichtung 1 gezeigt, wobei diese eine Mehrzahl von in einem Brennstoffzellenstapel 3 zusammengefasster Brennstoffzellen 2 umfasst.
Jede der Brennstoffzellen 2 umfasst eine Anode, eine Kathode sowie eine die Anode von der Kathode trennende, protonenleitfähige Membran. Die Membran ist aus einem lonomer, vorzugsweise einem sulfonierten Polytetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran auch als eine sulfonierte Hydrocarbon-Membran gebildet sein.
Den Anoden und/oder den Kathoden kann zusätzlich ein Katalysator beigemischt sein, wobei die Membranen 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 2 dienen.
Über einen Anodenraum kann der Anode Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff) aus einem Brennstofftank 13 zugeführt werden. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die PEM 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 PEM 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 (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O₂ + 4H⁺ + 4e^-→ 2H₂O (Reduktion/Elektronenaufnahme).
Da in dem Brennstoffzellenstapel 3 mehrere Brennstoffzellen 2 zusammengefasst sind, muss eine ausreichend große Menge an Kathodengas zur Verfügung gestellt werden, so dass durch einen Verdichter 18 ein großer Kathodengasmassenstrom oder Frischgasstrom bereitgestellt wird, wobei infolge der Komprimierung des Kathodengases sich dessen Temperatur stark erhöht. Die Konditionierung des Kathodengases oder des Frischluftgasstroms, also dessen Einstellung hinsichtlich der im Brennstoffzellenstapel 3 gewünschten Temperatur und Feuchte, erfolgt in einem dem Verdichter 18 nachgelagerten Ladeluftkühler 5 und einem diesem nachgelagerten Befeuchter 4, der eine Feuchtesättigung der Membranen der Brennstoffzellen 2 zur Steigerung von deren Effizienz bewirkt, da dies den Protonentransport begünstigt.
Um Probleme bei einem Froststart zu vermeiden, wird ein Verfahren für einen Froststart einer Brennstoffzellenvorrichtung 1 genutzt, die über den eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 2 aufweisenden Brennstoffzellenstapel 3 verfügt. Der Brennstoffzellenstapel 3 ist über eine Brennstoffleitung 12 mit dem Brennstofftank 13 für eine Zufuhr von Brennstoff an die Anoden und über einer Kathodenfrischgasleitung 9 für eine Zufuhr von Kathodengas an die Kathoden verbunden. Weiterhin liegt eine Rezirkulationsleitung 14 für die Rezirkulation von im Brennstoffzellenstapel 3 nicht verbrauchten Brennstoffs in die Brennstoffleitung 12 vor. Schließlich ist bedeutsam das Vorliegen einer durch den Brennstoffzellenstapel 3 geführten Kühlmittelleitung 21. Bei dieser Konfiguration ist die Durchführung eines Verfahrens möglich, umfassend die Schritte des Feststellens des Vorliegens von Froststartbedingungen, des initialen Zuführens von Brennstoff aus dem Brennstofftank 13 an die Anoden und von Kathodengas an die Kathoden und des Durchleitens von Kühlmedium durch die Kühlmittelleitung 21, sowie des Einstellens des Volumenstromes des Kühlmediums derart, dass die Brennstoffleitung 12 mit den Brennstoff und die Kühlmittelleitung 21 mit dem Kühlmedium mit einer Temperaturdifferenz zueinander aufgeheizt werden, die möglichst klein, jedenfalls kleiner als ein Schwellenwert ist, der kleiner als 10 K, vorzugsweise kleiner als 5 K und insbesondere kleiner als 2 K gewählt sein kann.
Vorgesehen ist dafür, dass der Volumenstrom des Kühlmediums durch die Kühlmittelleitung 21 so gewählt ist, dass die Temperaturdifferenz des Kühlmediums zwischen einem Einlass der Kühlmittelleitung 21 in den Brennstoffzellenstapel 3 und einem Auslass aus diesem maximal ist, wozu der Volumenstrom des Kühlmediums durch die Kühlmittelleitung 21 möglichst klein gewählt ist, vorzugsweise kleiner als 25% des maximalen Volumenstromes und insbesondere kleiner als 10 % des maximalen Volumenstromes gewählt ist.
Dabei wird die Größe des Volumenstromes durch eine Regelung der Temperaturdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass und/oder des Differenzdruckes zwischen dem Einlass und dem Auslass und/oder der Fördermenge mittels einer Kühlmediumförderteils geregelt, wobei mittels Temperatursensoren die Temperatur des Brennstoffes und des Kühlmediums zur Bestimmung der Temperaturdifferenz erfasst werden. Dabei wird die Temperatur des Brennstoffes bei dessen Eintritt in die Rezirkulationsleitung 14 erfasst.
Damit vermehrt Wärme aus dem Brennstoffzellenstapel 3 in die Rezirkulationsleitung 14 eingetragen wird, ist der Volumenstrom des Brennstoffes über das zur Durchführung der elektrochemischen Reaktion erforderliche Maß erhöht.
Bei einer Brennstoffzellenvorrichtung 1 mit einem Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, können die vorstehend genannten Vorteile für einen Froststart genutzt und eine Degradation des Brennstoffzellenstapels 3 vermieden oder zumindest gemildert werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Brennstoffzellenvorrichtung
2: Brennstoffzelle
3: Brennstoffzellenstapel
4: Befeuchter
5: Ladeluftkühler
6: Bypassleitung
7: Befeuchter-Bypassventil
8: Frischluftdosierventil
9: Kathodenfrischgas
10: Kathodenabgasleitung
11: Kathodenabgasventil
12: Brennstoffleitung
13: Brennstofftank
14: Rezirkulationsleitung
15: Rezirkulationsgebläse
16: Wärmetauscher
18: Verdichter
19: Brennstoffdosierventil
20: Wasserabscheider
21: Kühlmittelleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2017/0214069 A1 [0006]
CN 105390715 A [0006]
US 2008/0176122 A1 [0006]

Claims

Verfahren für einen Froststart einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (2) aufweisenden Brennstoffzellenstapel (3), der über eine Brennstoffleitung (12) mit einem Brennstofftank (13) für eine Zufuhr von Brennstoff an die Anoden und über einer Kathodenfrischgasleitung (9) für eine Zufuhr von Kathodengas an die Kathoden verbunden ist, mit einer Rezirkulationsleitung (14) für die Rezirkulation von im Brennstoffzellenstapel (3) nicht verbrauchten Brennstoffs in die Brennstoffleitung (12), und mit einer durch den Brennstoffzellenstapel (3) geführten Kühlmittelleitung (21), umfassend die Schritte des Feststellens des Vorliegens von Froststartbedingungen, des initialen Zuführens von Brennstoff aus dem Brennstofftank (13) an die Anoden und von Kathodengas an die Kathoden und des Durchleitens von Kühlmedium durch die Kühlmittelleitung (21), sowie des Einstellens des Volumenstromes des Kühlmediums derart, dass die Brennstoffleitung (12) mit dem Brennstoff und die Kühlmittelleitung (21) mit dem Kühlmedium mit einer Temperaturdifferenz zueinander aufgeheizt werden, die kleiner als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert kleiner als 10 K, vorzugsweise kleiner als 5 K und insbesondere kleiner als 2 K ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Kühlmediums durch die Kühlmittelleitung (21) so gewählt ist, dass die Temperaturdifferenz des Kühlmediums zwischen einem Einlass der Kühlmittelleitung(21) in den Brennstoffzellenstapel (3) und einem Auslass aus diesem maximal ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Volumenstrom des Kühlmediums durch die Kühlmittelleitung (21) möglichst klein gewählt ist, vorzugsweise kleiner als 25% des maximalen Volumenstromes und insbesondere kleiner als 10 % des maximalen Volumenstromes gewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Volumenstromes durch eine Regelung der Temperaturdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass und/oder des Differenzdruckes zwischen dem Einlass und dem Auslass und/oder der Fördermenge mittels einer Kühlmediumförderteils geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Temperatursensoren die Temperatur des Brennstoffes und des Kühlmediums zur Bestimmung der Temperaturdifferenz erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Brennstoffes bei dessen Eintritt in die Rezirkulationsleitung (14) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Brennstoffes über das zur Durchführung des Normalbetriebes erforderliche Maß erhöht ist.
Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) nach Anspruch 9.