DE102020102718A1 - Brennstoffzellenvorrichtung mit einer dem Kühlmittelkreislauf zugeordneten und verstellbaren Lamellenstruktur, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellenfahrzeug - Google Patents

Brennstoffzellenvorrichtung mit einer dem Kühlmittelkreislauf zugeordneten und verstellbaren Lamellenstruktur, Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellenfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel (2), der in einen Kühlmittelkreislauf (8) eingebunden ist, in welchem zudem eine Kühlmittelpumpe (10) und ein als Rekuperator gebildeter Kühler (4) vorliegen, wobei der Kühler (4) eine Kühlmediumsseite von einer mit dieser in wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlmittelseite trennt. Eine in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel (2) verstellbare Lamellenstruktur (7) mit einer Mehrzahl von Lamellen zur Einstellung des Strömungsquerschnittes des Kühlmediums im Kühler (4) ist vorhanden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie ein Brennstoffzellenfahrzeug (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel, der in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden ist, in welchem zudem eine Kühlmittelpumpe und ein als Rekuperator gebildeter Kühler vorliegen, wobei der Kühler eine Kühlmediumsseite von einer mit dieser in wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlmittelseite trennt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie ein Brennstoffzellenfahrzeug.
  • 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 Membranelektrodeneinheit, 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 Membranelektrodeneinheit 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 O2- unter Aufnahme der Elektronen stattfindet. Gleichzeitig reagieren im Kathodenraum diese Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen unter Bildung von Wasser.
  • Für einen effizienten Betrieb der Brennstoffzellen ist neben der relativen Feuchte der den Protonentransport bewirkenden Membranen auch deren Temperatur bedeutsam, so dass Brennstoffzellen unter zu niedrigen oder unter zu hohen Temperaturen Leistungseinbußen aufzeigen. Aus diesem Grund ist es bekannt, den Brennstoffzellenstapel in einen Kühlmittelkreislauf einzubinden, womit die bei der Brennstoffzellenreaktion entstehende Abwärme abtransportiert und an andere Konstituenten der Brennstoffzellenvorrichtung oder an die Umgebung abgegeben wird. Beim Einsatz der Brennstoffzellenvorrichtung in Kraftfahrzeugen (PKW/LKW) nimmt die Temperaturregelung eine wesentlich bedeutendere Rolle ein als dies für konventionelle mit einem Verbrennungsmotor ausgestattete Fahrzeuge der Fall ist. Die Temperaturregelung bei solchen Brennstoffzellenfahrzeugen hat direkte Auswirkung auf die Lebensdauer der Brennstoffzellenvorrichtung und auf den Verbrauch von Brennstoff.
  • In den Druckschriften DE 10 2014 100 953 A1 , DE 11 2005 003 074 T5 und US 2008 / 0 118 796 A1 sind Brennstoffzellenvorrichtungen mit Kühlkreisläufen beschrieben, wobei sich die Temperatur des Kühlmittels mit Hilfe von Wasserkühlern einstellen lässt.
  • Wenn der Brennstoffzellenstapel während der Fahrt betriebsweisebedingt ausgeschaltet wird, entsteht langsam kaltes Kühlmittel im Kühler wegen der häufig noch existierenden Luftströmung (Lüfter- und/oder Fahrtwind). Das lokal abgekühlte Kühlmittel führt zu Störungen in der Temperaturregelung. Diese Störungen müssen in die Temperaturregelungsstrategie einbezogen oder darin berücksichtigt werden, sobald die Brennstoffzellenvorrichtung wieder Strom erzeugt. Diese Berücksichtigung lässt sich beispielsweise mit einem teuren Zusatztemperatursensor stromab des Kühlers oder mit Hilfe von komplexen Modellen realisieren. Außerdem ist die Kühlleistung von der Temperatur der Umgebungsluft abhängig. Kalte Umgebungstemperaturen verhindern, dass die Brennstoffzellenvorrichtung schnell auf eine normale Betriebstemperatur gebracht werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Brennstoffzellenvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer solchen sowie ein verbessertes Brennstoffzellenfahrzeug anzugeben, die den vorstehend erwähnten Nachteilen Rechnung tragen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Brennstoffzellenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung ist insbesondere gekennzeichnet durch eine in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel verstellbare Lamellenstruktur mit einer Mehrzahl von Lamellen zur Einstellung des Strömungsquerschnittes des Kühlmediums im Kühler.
  • Auf diese Weise kann die Temperatur im Kühler (Hauptwasserkühler) besser eingestellt werden und somit die Temperaturregelung des Kühlmittelkreislaufs der Brennstoffzellenvorrichtung optim iert werden. Es ist ein effizienterer Betrieb sichergestellt.
  • Typischerweise umfasst das im Kühlmittelkreislauf strömende Kühlmittel Wasser. Das Kühlmedium ist typischer Weise Luft, die beispielsweise mit einem Lüfter in den Kühler gefördert wird, oder die durch Fahrtwind in den Kühler gelangt. Zwischen dem flüssigen Kühlmittel und dem die Rohre des Kühmittels umströmenden gasförmigen Kühlmedium erfolgt eine Wärmeübertragung, so dass sich die Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf verändert; typischerweise gesenkt wird.
  • Einer zuverlässigen Verstellung des Strömungsquerschnitts für das Kühlmedium lässt sich durch einen Aktuator, der beispielsweise als ein Linearmotor gebildet ist, realisieren. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn mindestens ein Aktuator zur Verstellung der Lamellen der Lamellenstruktur vorhanden und ausgebildet ist, den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler um 0 Prozent bis 100 Prozent zu reduzieren.
  • In manchen Fällen ist es sinnvoll und erforderlich, dass Mindestwerte für den Strömungsquerschnitt eingestellt oder eingehalten werden können, weshalb die Möglichkeit gegeben ist, dass der Aktuator zur Verstellung der Lamellen der Lamellenstruktur vorhanden und ausgebildet ist, den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler um 20 Prozent bis 100 Prozent zu reduzieren.
  • Wenn die Brennstoffzellenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Brennstoffzellenfahrzeug eingesetzt wird, unterliegt sie unterschiedlichsten Witterungseinflüssen und Temperaturen. Bei niedrigen Temperaturen kann Eisbildung zur Verblockung der Strömungskanäle des Brennstoffzellenstapels führen, was es zu verhindern gilt. Dies erfolgt dadurch, dass der Brennstoffzellenstapel mit einer großen Stromentnahme, unter einem schlechteren Wirkungsgrad betrieben wird, was auch als Froststartbetrieb bekannt ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Lamellenstruktur ausgebildet ist, beim Start der Brennstoffzellenvorrichtung den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler um 100 Prozent zu reduzieren, zumindest solange, bis die Brennstoffzellenvorrichtung eine vorgegebene, insbesondere von einem Temperatursensor erfasste Temperatur erreicht hat und damit in einen Normalbetrieb mit erhöhter Effizienz übergehen kann. Durch das Schließen der Lamellen der Lamellenstruktur lässt sich der Froststart der Brennstoffzellenvorrichtung schneller durchführen.
  • Es ist die Möglichkeit gegeben, dass der Kühlmittelkreislauf einen mit einem Bypassstellglied versehenen Bypass zur Umgehung des Kühlers aufweist, was einerseits ebenfalls dem Starten der Brennstoffzellenvorrichtung unter Frostbedingungen und andererseits auch unter Niedriglastphasen dienlich ist. Durch die Umgehung des Kühler erfährt der sich im Kühler befindliche Anteil des Kühlmittels keine Erwärmung durch die Brennstoffzellen, so dass hierdurch im Bereich des Kühlers ein kalter Bereich („cold spot“) des Kühlmittels entstehen kann. Dieser Entstehung wird aber durch das Schließen der Lamellen der Lamellenstruktur vorgebeugt.
  • Die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung erläuterten Vorteile, Ausgestaltungen und technischen Effekte gelten in gleichem Maße auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennstoffzellenvorrichtung.
  • Insbesondere stellen dabei die Lamellen des Lamellensystems den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel derart ein, dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler bei sinkender Temperatur und/oder bei sinkender Lastanforderung verringert wird, und dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler bei steigender Temperatur und/oder bei steigender Lastanforderung vergrößert wird.
  • Auf diese Weise kann die Temperatur im Kühler (Hauptwasserkühler) besser eingestellt werden und somit die Temperaturregelung des Kühlmittelkreislaufs der Brennstoffzellenvorrichtung optim iert werden. Es ist ein effizienterer Betrieb sichergestellt.
  • Ein betriebssicherer und zuverlässiger Froststart lässt sich ferner in vorteilhafter Weise dadurch erzielen, dass der Strömungsquerschnitt um 100 Prozent reduziert wird, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung gestartet wird.
  • Um beim Starten der Brennstoffzellenvorrichtung unter Frostbedingungen und bei Niedriglastphasen das Kühlmittel nicht zu stark herunterzukühlen und kalte Bereiche („cold spots“) zu vermeiden, ist es sinnvoll wenn das Kühlmittel beim Starten der Brennstoffzellenvorrichtung durch einen im Kühlmittelkreislauf vorhandenen Bypass unter Umgehung des Kühlers gefördert wird.
  • Die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile, Ausgestaltungen und technischen Effekte gelten in gleichem Maße auch für das erfindungsgemäße Brennstoffzellenfahrzeug.
  • Dieses umfasst insbesondere eine Brennstoffzellenvorrichtung, die einen Brennstoffzellenstapel aufweist, der in einen Kühlmittelkreislauf eingebunden ist, in welchem zudem eine Kühlmittelpumpe und ein als Rekuperator gebildeter Kühler vorliegen, wobei der Kühler eine Kühlmediumsseite von einer mit dieser in wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlmittelseite trennt, wobei dem Kühler eine in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzel-Ienstapel verstellbare Lamellenstruktur mit einer Mehrzahl von Lamellen zur Einstellung des Strömungsquerschnittes des Kühlmediums im Kühler zugeordnet ist, sowie mit einem Steuergerät.
  • 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 zeigt:
    • 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Brennstoffzellenfahrzeugs mit einer einen Kühlmittelkreislauf aufweisenden Brennstoffzellenvorrichtung.
  • In der 1 ist illustrativ der zur Erläuterung der Erfindung erforderliche Teil eines Brennstoffzellenfahrzeugs 1 gezeigt, das mit einer einen Brennstoffzellenstapel 2 umfassenden Brennstoffzellenvorrichtung ausgestattet ist. Die Brennstoffzellenvorrichtung umfasst einen Kühlmittelkreislauf 8 mit einem Kühler 4 zur Temperierung der Brennstoffzelle bzw. der Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel 2 zusammengefassten Brennstoffzellen.
  • 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 nicht dargestellten Ladeluftkühler sowie in einem ebenfalls nicht dargestellten Befeuchter. Neben der Brennstoffzelle sind daher periphere Systemkomponenten erforderlich, die auch BOP-Komponenten (Balance-of-Plant-Komponenten) genannt werden.
  • In der 1 ist der durch eine Mehrzahl von Brennstoffzellen gebildete Brennstoffzellenstapel 2 gezeigt, dem die Reaktanten zugeführt werden, damit im Brennstoffzellenstapel 2 kontrolliert die elektrochemische Reaktion zur Erzeugung elektrischer Energie ablaufen kann. Zur Regelung der Temperatur des Brennstoffzellenstapels 2 und dabei insbesondere zur Abfuhr der bei der elektrochemischen Reaktion erzeugten Wärme ist dem Brennstoffzellenstapel 2 der Kühlmittelkreislauf 8 mit dem Kühler 4 zugeordnet, so dass durch den Kühler 4 sichergestellt werden kann, dass die Kühlmitteltem peratur am Zulauf der Brennstoffzelle den gewünschten Wert aufweist. Das Kühlmittel wird beim Durchqueren des Brennstoffzellenstapels 2 erwärmt, so dass sich eine Temperaturerhöhung für das Kühlmittel ergibt, welches aufgrund der von einer Kühlmittelpumpe 10 bewirkten Zirkulation des Kühlmittels im Kühler 4 wieder heruntergekühlt wird.
  • Der Kühler 4 ist als ein Rekuperator gebildet und weist vorliegend exemplarisch eine Luftseite auf, die durch eine mit dieser in wärmeleitender Verbindung stehende Kühlmittelseite getrennt ist. Die Luftseite kann aber auch eine wasserkühlende Seite sein, so dass die Luftseite eine Kühlmediumsseite bildet.
  • Der Strömungsquerschnitt für das Kühlmedium lässt sich vorliegend verändern. Hierzu ist eine in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel 2 verstellbare Lamellenstruktur 7 mit einer Mehrzahl von Lamellen zur Einstellung des Strömungsquerschnittes des Kühlmediums bzw. der Luft im Kühler 4 vorhanden.
  • Es ist hierbei mindestens ein Aktuator zur Verstellung der Lamellen der Lamellenstruktur 7 vorhanden, der ausgebildet ist, den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler 4 um 0 Prozent bis 100 Prozent zu reduzieren. Gerade die Reduzierung um 100 Prozent ist beim Startvorgang von Vorteil, da sich der Brennstoffzellenstapel 2 so schneller aufheizt, was insbesondere beim Start unter Frostbedingungen sinnvoll ist. Mit anderen Worten ist die Lamellenstruktur ausgebildet, beim Start der Brennstoffzellenvorrichtung den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler 4 um 100 Prozent zu reduzieren, zumindest solange, bis die Brennstoffzellenvorrichtung eine vorgegebene, von einem Temperatursensor 9 erfasste Temperatur erreicht hat. Dieser Temperatursensor 9 ist stromauf des Brennstoffzellenstapels 2 in den Kühlmittelkreislauf 8 integriert, wobei für eine genauere Temperaturregelung auch der Einsatz der als optionales Bauteil gezeigte zweite Temperatursensor 5 stromab des Brennstoffzellenstapels 2 vorteilhaft ist.
  • Der Aktuator zur Verstellung der Lamellen ist beispielsweise ein Servo-Elektro-Motor, wobei die Lamellen der Lamellenstruktur um parallel zueinander ausgerichtete Achsen verdrehbar bzw. verstellbar gelagert sind. Vorzugsweise ist die Lamellenstruktur 7 derart ausgebildet, dass die Verdrehung der Lamellen um die Achsen synchron erfolgt.
  • Der Kühlmittelkreislauf 8 weist vorliegend außerdem einen nicht näher gezeigten, mit einem Bypassstellglied versehenen Bypass zur Umgehung des Kühlers 4 auf. Auf diese Weise wird ein Teil des Kühlmittels nicht vom Kühlmedium gekühlt, bevor es erneut in den Brennstoffzellenstapel 2 gelangt, so dass letzterer schneller die Betriebstemperatur zur effizienten Betriebsweise der Brennstoffzellen erreicht. Um zu vermeiden, dass der andere, sich noch im Kühler 4 befindliche Teil des Kühlmittels (zu stark) abkühlt, wird der Strömungsquerschnitt um 100 Prozent reduziert, so dass kein Kühlmedium (Luft) mehr in den Kühler 4 gelangt, das zur Abkühlung des im Kühler befindlichen Kühlmittels führen könnte. Auf diese Weise ist die Entstehung eines „Cold-Spots“ im Kühler 4 während des Bypass-Betriebs vermieden.
  • Die einzelnen Konstituenten der Brennstoffzellenvorrichtung bzw. des Brennstoffzellenfahrzeugs 1 lassen sich durch ein Steuergerät 6 steuern.
  • Das Steuergerät 6 ist ausgebildet, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung durchzuführen bzw. zu veranlassen, bei dem die Lamellen des Lamellensystems 7 den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler 4 in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel 2 derart einstellen, dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler 4 bei sinkender Temperatur und/oder bei sinkender Lastanforderung verringert wird, und dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler bei steigender Temperatur und/oder bei steigender Lastanforderung vergrößert wird. Dabei wird der Strömungsquerschnitt um 100 Prozent reduziert, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung gestartet wird, wobei das Kühlmittel beim Starten der Brennstoffzellenvorrichtung durch den im Kühlmittelkreislauf 8 vorhandenen Bypass unter Umgehung des Kühlers 4 gefördert wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtung, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenfahrzeug 1 kann die Temperatur im Kühler 4 (Hauptwasserkühler) besser eingestellt werden und somit die Temperaturregelung des Kühlmittelkreislaufs 8 optimiert werden. Es ist ein effizienterer Betrieb sichergestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennstoffzellenfahrzeug
    2
    Brennstoffzellenstapel
    3
    Verdichter
    4
    Kühler
    5
    Temperatursensor
    6
    Steuergerät
    7
    Lamellenstruktur
    8
    Kühlmittelkreislauf
    9
    Temperatursensor
    10
    Kühlmittelpumpe
  • 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
    • DE 102014100953 A1 [0004]
    • DE 112005003074 T5 [0004]

Claims (9)

  1. Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel (2), der in einen Kühlmittelkreislauf (8) eingebunden ist, in welchem zudem eine Kühlmittelpumpe (10) und ein als Rekuperator gebildeter Kühler (4) vorliegen, wobei der Kühler (4) eine Kühlmediumsseite von einer mit dieser in wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlmittelseite trennt, gekennzeichnet durch eine in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel (2) verstellbare Lamellenstruktur (7) mit einer Mehrzahl von Lamellen zur Einstellung des Strömungsquerschnittes des Kühlmediums im Kühler (4).
  2. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktuator zur Verstellung der Lamellen der Lamellenstruktur (7) vorhanden und ausgebildet ist, den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler (4) um 0 Prozent bis 100 Prozent zu reduzieren.
  3. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator zur Verstellung der Lamellen der Lamellenstruktur (7) vorhanden und ausgebildet ist, den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler (4) um 20 Prozent bis 100 Prozent zu reduzieren.
  4. Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenstruktur (7) ausgebildet ist, beim Start der Brennstoffzellenvorrichtung den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler (4) um 100 Prozent zu reduzieren, zumindest solange, bis die Brennstoffzellenvorrichtung eine vorgegebene, von einem Tem peratursensor (5, 9) erfasste Temperatur erreicht hat.
  5. Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (8) einen mit einem Bypassstellglied versehenen Bypass zur Umgehung des Kühlers (4) aufweist.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen des Lamellensystems (7) den Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler (4) in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel (2) derart einstellen, dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler (4) bei sinkender Temperatur und/oder bei sinkender Lastanforderung verringert wird, und dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmediums im Kühler bei steigender Temperatur und/oder bei steigender Lastanforderung vergrößert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt um 100 Prozent reduziert wird, wenn die Brennstoffzellenvorrichtung gestartet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel beim Starten der Brennstoffzellenvorrichtung durch einen im Kühlmittelkreislauf (8) vorhandenen Bypass unter Umgehung des Kühlers (4) gefördert wird.
  9. Brennstoffzellenfahrzeug (1) mit einer Brennstoffzellenvorrichtung, die einen Brennstoffzellenstapel (2) aufweist, der in einen Kühlmittelkreislauf (8) eingebunden ist, in welchem zudem eine Kühlmittelpumpe (10) und ein als Rekuperator gebildeter Kühler (4) vorliegen, wobei der Kühler (4) eine Kühlmediumsseite von einer mit dieser in wärmeleitender Verbindung stehenden Kühlmittelseite trennt, wobei dem Kühler (4) eine in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur und/oder in Abhängigkeit der Lastanforderung an den Brennstoffzellenstapel (2) verstellbare Lamellenstruktur (7) mit einer Mehrzahl von Lamellen zur Einstellung des Strömungsquerschnittes des Kühlmediums im Kühler (4) zugeordnet ist, sowie mit einem Steuergerät (6) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
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DE112005003074T5 (de) 2004-12-15 2007-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brennstoffzellensystem
DE102014100953A1 (de) 2013-02-01 2014-08-07 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) System und Verfahren zum Kühlen eines brennstoffzellenbetriebenen Fahrzeugs

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