DE102020212168A1

DE102020212168A1 - Method for discharging water from a fuel cell system and fuel cell system

Info

Publication number: DE102020212168A1
Application number: DE102020212168.0A
Authority: DE
Inventors: Joerg Landenberger; Tobias Steffens
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-03-31

Abstract

Verfahren zum Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem (200), wobei das Brennstoffzellensystem (200) eine Wasseraustragevorrichtung (20, 40) mit zumindest einem Wasserabscheider (22, 42) in einem Anodengaspfad (12) oder Kathodengaspfad (32) aufweist, wobei der Wasserabscheider (22, 42) einen Sammelbehälter (24, 44) zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser und ein ansteuerbares Ventil (26, 46) zur Durchflusssteuerung von gesammelten Wasser aus dem Sammelbehälter (24, 44) aufweist, wobei das Verfahren zumindest den folgenden Schritt aufweist: Kontrollieren (320, 420) des ansteuerbaren Ventils (26, 46) in dem Anodengaspfad (12) oder Kathodengaspfad (32) mittels einer Kontrolleinheit (60) derart, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes oder Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung (20, 40) aus dem Brennstoffzellensystem (200) ausgetragen wird.Method for discharging water from a fuel cell system (200), the fuel cell system (200) having a water discharge device (20, 40) with at least one water separator (22, 42) in an anode gas path (12) or cathode gas path (32), the water separator (22, 42) has a collection tank (24, 44) for collecting separated water and a controllable valve (26, 46) for controlling the flow of collected water from the collection tank (24, 44), the method having at least the following step: Controlling (320, 420) the controllable valve (26, 46) in the anode gas path (12) or cathode gas path (32) by means of a control unit (60) in such a way that at least part of the collected water is discharged through the water discharge device ( 20, 40) is discharged from the fuel cell system (200).

Description

Stand der TechnikState of the art

Eine Brennstoffzelle ist eine elektrochemische Zelle, wobei diese zwei Elektroden, welche mittels eines ionenleitenden Elektrolyten voneinander separiert sind, aufweist. Die Brennstoffzelle wandelt die Energie einer chemischen Reaktion eines Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel direkt in Elektrizität um. Es existieren verschiedene Typen von Brennstoffzellen. Ein spezieller Brennstoffzellentyp ist insbesondere die Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEM-FC).A fuel cell is an electrochemical cell that has two electrodes that are separated from one another by means of an ion-conducting electrolyte. The fuel cell converts the energy of a chemical reaction of a fuel with an oxidant directly into electricity. There are different types of fuel cells. A special type of fuel cell is the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEM-FC).

Bei der chemischen Reaktion des Brennstoffes mit dem Oxidationsmittel wird als Reaktionsprodukt Wasser auf einer Kathodenseite der Brennstoffzelle erzeugt. Dieses Wasser gelangt aufgrund eines Konzentrationsunterschiedes von der Kathodenseite der Brennstoffzelle auch auf eine Anodenseite der Brennstoffzelle. Mehrere Brennstoffzellen können zu einem Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems angeordnet werden. Zum Betreiben des Brennstoffzellensystems können neben dem Brennstoffzellenstapel weitere Komponenten wie eine Brennstoffquelle, eine Oxidationsquelle und Leitungen zum Versorgen einer Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels mit dem Oxidationsmittel und Leitungen zum Versorgen der Anodenseite des Brennstoffzellenstapels mit dem Brennstoffmittel notwendig sein. Das erzeugte Wasser kann sich in den Brennstoffzellen selbst sowie in den Leitungen des Brennstoffzellensystems sammeln und damit den Betrieb des Brennstoffzellensystems beeinflussen. Insbesondere kann das Wasser bei niedriger Temperatur einfrieren und das Brennstoffzellensystem kann dadurch beschädigt werden oder das Brennstoffzellensystem kann nicht in Betrieb genommen werden. Um das Wasser aus einem Fluid abzuscheiden, werden Wasserabscheider eingesetzt.During the chemical reaction of the fuel with the oxidizing agent, water is produced as a reaction product on a cathode side of the fuel cell. Due to a concentration difference, this water also reaches an anode side of the fuel cell from the cathode side of the fuel cell. A plurality of fuel cells can be arranged to form a fuel cell stack of a fuel cell system. In addition to the fuel cell stack, further components such as a fuel source, an oxidizing source and lines for supplying a cathode side of the fuel cell stack with the oxidant and lines for supplying the anode side of the fuel cell stack with the fuel agent may be necessary to operate the fuel cell system. The water produced can collect in the fuel cells themselves and in the lines of the fuel cell system and thus affect the operation of the fuel cell system. In particular, the water may freeze at a low temperature and the fuel cell system may be damaged as a result, or the fuel cell system may not operate. Water separators are used to separate water from a fluid.

Die DE102014201169A1 offenbart ein Verfahren zum Trockenblasen einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems mit den Schritten: Ausblasen von Feuchtigkeit aus der Kathode der Brennstoffzelle und Ausblasen von Feuchtigkeit aus der Anode der Brennstoffzelle. Die DE102008029180A1 offenbart ein Verfahren zum Ausblasen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem mit einem Brennstoffzellenstapel mit den Schritten: - Bereitstellen von verdichteter Luft an einer Kathode, - Öffnen einer Verbindungsleitung von einer Kathode zur Anode bei Nichtzufuhr von Brennstoff zur Anode, sodass die verdichtete Luft zur Anode gelangt.the DE102014201169A1 discloses a method for blowing dry a fuel cell of a fuel cell system, comprising the steps of blowing moisture out of the cathode of the fuel cell and blowing moisture out of the anode of the fuel cell. the DE102008029180A1 discloses a method for blowing water out of a fuel cell system with a fuel cell stack with the steps: - providing compressed air to a cathode, - opening a connecting line from a cathode to the anode when fuel is not supplied to the anode, so that the compressed air reaches the anode.

Es herrscht ständiges Interesse daran ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem, zu verbessern.There is constant interest in improving a fuel cell system, in particular the removal of water from a fuel cell system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Brennstoffzellensystem gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.The present invention shows a method according to the features of claim 1 and a fuel cell system according to the features of claim 11.

Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the fuel cell system according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to alternately.

Gemäß einem ersten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem, wobei das Brennstoffzellensystem einen Brennstoffzellenstapel mit zumindest einer Brennstoffzelle, einen mit einer Anode des Brennstoffzellenstapels fluidkommunizierenden Anodengaspfad sowie einen mit einer Kathode des Brennstoffzellenstapels fluidkommunizierenden Kathodengaspfad auf. Weiter umfasst das Brennstoffzellensystem eine Wasseraustragevorrichtung mit einem Wasserabscheider in dem Anodengaspfad, wobei der Wasserabscheider einen Sammelbehälter zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser aus einem Anodengas und ein ansteuerbares Ventil zur Durchflusssteuerung von gesammelten Wasser aus dem Sammelbehälter aufweist und/oder eine Wasseraustragevorrichtung mit einem Wasserabscheider in dem Kathodengaspfad, wobei der Wasserabscheider einen Sammelbehälter zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser aus einem Kathodengas und ein ansteuerbares Ventil zur Durchflusssteuerung von gesammelten Wasser aus dem Sammelbehälter aufweist. Das Verfahren umfasst zumindest als Schritt ein Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad mittels einer Kontrolleinheit derart, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird und/oder ein Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Kathodengaspfad mittels einer Kontrolleinheit derart, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird.According to a first aspect, the present invention shows a method for discharging water from a fuel cell system, the fuel cell system having a fuel cell stack with at least one fuel cell, an anode gas path fluidly communicating with an anode of the fuel cell stack, and a cathode gas path fluidly communicating with a cathode of the fuel cell stack. The fuel cell system also includes a water discharge device with a water separator in the anode gas path, the water separator having a collection container for collecting separated water from an anode gas and a controllable valve for flow control of collected water from the collection container and/or a water discharge device with a water separator in the cathode gas path , wherein the water separator has a collection container for collecting separated water from a cathode gas and a controllable valve for flow control of collected water from the collection container. The method comprises at least one step of controlling the controllable valve in the anode gas path using a control unit in such a way that at least part of the collected water, in particular residual water, is discharged from the fuel cell system by means of a pulsating anode gas volume flow through the water discharge device and/or controlling the controllable valve in the cathode gas path by means of a control unit such that at least part of the collected water, in particular residual water, is discharged from the fuel cell system by means of a pulsating cathode gas volume flow through the water discharge device.

Das Verfahren zum Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem ist insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, ganz vorzugsweise für ein Automobil, mit einem Brennstoffzellensystem.The method for removing water from a fuel cell system is in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle, very preferably for an automobile, with a fuel cell system.

Ferner wird das gesammelte Wasser insbesondere aus der Wasseraustragevorrichtung, vorzugsweise einer mit dem ansteuerbaren Ventil fluidkommunizierenden Leitung der Wasseraustragevorrichtung, in dem Anodengaspfad bzw. des Kathodengaspfades des Brennstoffzellensystem ausgetragen.Furthermore, the collected water is discharged in particular from the water discharge device, preferably a line of the water discharge device that communicates fluidly with the controllable valve, in the anode gas path or the cathode gas path of the fuel cell system.

Das Brennstoffzellensystem umfasst insbesondere die Kontrolleinheit zum Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad bzw. dem Kathodengaspfad.The fuel cell system includes in particular the control unit for controlling the controllable valve in the anode gas path or the cathode gas path.

Der Wasserabscheider ist insbesondere eine Vorrichtung zum Abtrennen von Wasser aus einem Fluid, bspw. aus einem Brennstoff wie Wasserstoff oder aus einem Oxidationsmittel wie Luft. Vorzugsweise ist der Wasserabscheider ein mechanischer Wasserabscheider, insbesondere ein Sedimenter.The water separator is in particular a device for separating water from a fluid, for example from a fuel such as hydrogen or from an oxidizing agent such as air. The water separator is preferably a mechanical water separator, in particular a sedimenter.

Der Wasserabscheider in dem Anodengaspfad kann insbesondere in Fluidflussrichtung des Anodengases vor dem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein. Weiter kann der Wasserabscheider insbesondere in Fluidflussrichtung des Anodengases nach dem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein, insbesondere in einem Anodenrezirkulationskreis in dem Anodengaspfad des Brennstoffzellensystems. Vorteilhafterweise kann somit das durch die chemische Reaktion eines Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel in dem Brennstoffzellenstapel entstehende Wasser besonders vorteilhaft mittels dem Wasserabscheider abgeschieden werden. Es ist auch denkbar, dass zumindest zwei Wasserabscheider in dem Anodengaspfad, wobei jeder der zumindest zwei Wasserabscheider einen Sammelbehälter zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser aus einem Anodengas und jeder ein ansteuerbares Ventil zur Durchflusssteuerung von gesammelten Wasser aus dem jeweiligen Sammelbehälter aufweist, angeordnet sind. Somit kann besonders vorteilhaft viel Wasser aus dem Anodengas abgeschieden werden und ferner aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen werden.The water separator in the anode gas path can be arranged in front of the fuel cell stack in particular in the fluid flow direction of the anode gas. Furthermore, the water separator can be arranged after the fuel cell stack, in particular in the fluid flow direction of the anode gas, in particular in an anode recirculation circuit in the anode gas path of the fuel cell system. Advantageously, the water produced as a result of the chemical reaction of a fuel with an oxidizing agent in the fuel cell stack can thus be particularly advantageously separated off by means of the water separator. It is also conceivable that at least two water separators are arranged in the anode gas path, each of the at least two water separators having a collection container for collecting separated water from an anode gas and each having a controllable valve for flow control of collected water from the respective collection container. A large amount of water can thus be separated from the anode gas in a particularly advantageous manner and can also be discharged from the fuel cell system.

Der Wasserabscheider in dem Kathodengaspfad kann insbesondere auch in Fluidflussrichtung des Kathodengases vor dem Brennstoffzellenstapel angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Wasserabscheider in Fluidflussrichtung des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel angeordnet. Vorteilhafterweise kann somit das durch die chemische Reaktion eines Brennstoffes mit einem Oxidationsmittel in dem Brennstoffzellenstapel entstehende Wasser besonders vorteilhaft mittels dem Wasserabscheider abgeschieden werden. Es ist auch denkbar, dass zumindest zwei Wasserabscheider in dem Kathodengaspfad, wobei jeder der zumindest zwei Wasserabscheider einen Sammelbehälter zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser aus einem Kathodengas und jeder ein ansteuerbares Ventil zur Durchflusssteuerung von gesammelten Wasser aus dem jeweiligen Sammelbehälter aufweist. Somit kann besonders vorteilhaft viel Wasser aus dem Kathodengas abgeschieden werden und ferner aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen werden.The water separator in the cathode gas path can in particular also be arranged in front of the fuel cell stack in the fluid flow direction of the cathode gas. The water separator is preferably arranged after the fuel cell stack in the fluid flow direction of the cathode gas. Advantageously, the water produced as a result of the chemical reaction of a fuel with an oxidizing agent in the fuel cell stack can thus be particularly advantageously separated off by means of the water separator. It is also conceivable that at least two water separators in the cathode gas path, each of the at least two water separators having a collection container for collecting separated water from a cathode gas and each having a controllable valve for flow control of collected water from the respective collection container. A large amount of water can thus be separated from the cathode gas and also discharged from the fuel cell system in a particularly advantageous manner.

Der Sammelbehälter des Wasserabscheiders in dem Anodengaspfad und/oder in dem Kathodengaspfad ist insbesondere als ein Wasserreservoir zu verstehen.The collection tank of the water separator in the anode gas path and/or in the cathode gas path is to be understood in particular as a water reservoir.

Das ansteuerbare Ventil ist vorzugsweise ein Schaltventil, wobei das Schaltventil diskrete Schaltpositionen aufweist. Schaltventile mit ihren diskreten Schaltpositionen, bspw. „Geschlossen“, „Halboffen“ sowie „Maximal Offen“, können sich besonders vorteilhaft zum Erzeugen eines pulsierenden Fluidvolumenstromes eignen. Es ist auch denkbar, dass das ansteuerbare Ventil ein Stetigventil, insbesondere ein Proportionalventil, ist, wobei das Stetigventil kontinuierliche Schaltstellungen aufweist. Weiter wird das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad und/oder in dem Kathodengaspfad insbesondere von einem Elektromagneten betätigt. Das ansteuerbare Ventil ist vorzugsweise ein Magnetventil. Das Magnetventil kann besonders schnell mittels der Kontrolleinheit angesteuert werden und somit kann das Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem besonders vorteilhaft erfolgen.The controllable valve is preferably a switching valve, the switching valve having discrete switching positions. Switching valves with their discrete switching positions, e.g. "closed", "half open" and "maximum open", can be particularly advantageous for generating a pulsating fluid volume flow. It is also conceivable that the controllable valve is a continuous valve, in particular a proportional valve, with the continuous valve having continuous switching positions. Furthermore, the controllable valve in the anode gas path and/or in the cathode gas path is actuated in particular by an electromagnet. The controllable valve is preferably a solenoid valve. The solenoid valve can be activated particularly quickly by means of the control unit, and water can thus be discharged from a fuel cell system in a particularly advantageous manner.

Das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad und/oder in dem Kathodengaspfad mittels der Kontrolleinheit ist insbesondere ein elektrisches, hydraulisches und/oder ein pneumatisches Kontrollieren. Ein Magnetventil als das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad und/oder in dem Kathodengaspfad kann bspw. elektrisch angesteuert werden.The control of the controllable valve in the anode gas path and/or in the cathode gas path by means of the control unit is, in particular, electrical, hydraulic and/or pneumatic control. A solenoid valve as the controllable valve in the anode gas path and/or in the cathode gas path can be controlled electrically, for example.

Das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad und das ansteuerbare Ventil in dem Kathodengaspfad können (zeitlich) unabhängig voneinander mittels der Kontrolleinheit angesteuert werden. Somit kann das Brennstoffzellensystem besonders vorteilhaft und effizient betrieben werden. Es ist auch denkbar, dass das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad und das ansteuerbare Ventil in dem Kathodengaspfad insbesondere gleichzeitig mittels der Kontrolleinheit angesteuert werden. Vorzugsweise sind hier das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad und das ansteuerbare Ventil in dem Kathodengaspfad gleich ausgebildet. Durch das gleichzeitige Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Kathodengaspfad und dem ansteuerbaren Ventil in dem Anodengaspfad kann die Kontrolleinheit besonders einfach ausgebildet sein und das Austragen von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem besonders einfach sichergestellt werden.The controllable valve in the anode gas path and the controllable valve in the cathode gas path can be controlled independently (in terms of time) of one another by means of the control unit. The fuel cell system can thus be operated particularly advantageously and efficiently. It is also conceivable that the controllable valve in the anode gas path and the controllable valve in the cathode gas path are controlled in particular simultaneously by means of the control unit. The controllable valve in the anode gas path and the controllable valve in the cathode gas path are preferably of the same design here. By simultaneously controlling the controllable valve in the cathode gas path and the controllable Valve in the anode gas path, the control unit can be designed in a particularly simple manner and the discharge of water from the fuel cell system can be ensured in a particularly simple manner.

Vorzugsweise umfasst das Brennstoffzellensystem nur eine Wasseraustragevorrichtung mit einem Wasserabscheider in dem Anodengaspfad, wobei der Wasserabscheider einen Sammelbehälter zum Sammeln von abgeschiedenem Wasser aus einem Anodengas und ein ansteuerbares Ventil zur Durchflusssteuerung von gesammelten Wasser aus dem Sammelbehälter aufweist. Somit kann einerseits die Menge des Anodengases, bspw. des Wasserstoffes, welches zum Austragen des Wassers aus dem Brennstoffzellensystem notwendig ist, geringgehalten werden und andererseits kann das Brennstoffzellensystem besonders einfach gehalten werden.The fuel cell system preferably comprises only one water discharge device with a water separator in the anode gas path, the water separator having a collection container for collecting separated water from an anode gas and a controllable valve for flow control of collected water from the collection container. Thus, on the one hand, the amount of anode gas, for example hydrogen, which is required to discharge the water from the fuel cell system, can be kept low and, on the other hand, the fuel cell system can be kept particularly simple.

Die Wasseraustragevorrichtung mit dem Wasserabscheider in dem Anodengaspfad umfasst insbesondere zumindest eine mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem. Die zumindest eine mit dem Wasserabscheider der Wasseraustragevorrichtung in dem Anodengaspfad fluidkommunizierende Leitung ist insbesondere in Fluidflussrichtung des Anodengases nach dem ansteuerbaren Ventil angeordnet.The water discharge device with the water separator in the anode gas path comprises, in particular, at least one line communicating fluidly with the water separator for conducting water out of the fuel cell system. The at least one line that communicates fluidly with the water separator of the water discharge device in the anode gas path is arranged downstream of the controllable valve, in particular in the fluid flow direction of the anode gas.

Die Wasseraustragevorrichtung mit dem Wasserabscheider in dem Kathodengaspfad umfasst ebenso insbesondere zumindest eine mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem. Die zumindest eine mit dem Wasserabscheider der Wasseraustragevorrichtung in dem Kathodengaspfad fluidkommunizierende Leitung ist insbesondere in Fluidflussrichtung des Kathodengases nach dem ansteuerbaren Ventil angeordnet.The water discharge device with the water separator in the cathode gas path also includes, in particular, at least one line that communicates fluidly with the water separator for conducting water out of the fuel cell system. The at least one line that communicates fluidly with the water separator of the water discharge device in the cathode gas path is arranged downstream of the controllable valve, in particular in the fluid flow direction of the cathode gas.

Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren als einen Schritt zeitlich vor dem Austragen von Wasser mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes ein Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad mittels einer Kontrolleinheit derart, dass das in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders gesammelte Wasser mittels eines kontinuierlichen Anodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird aufweisen und/oder kann das erfindungsgemäße Verfahren als einen Schritt zeitlich vor dem Austragen von Wasser mittels eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes ein Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Kathodengaspfad mittels einer Kontrolleinheit derart, dass das in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders gesammelte Wasser mittels eines kontinuierlichen Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, aufweisen. Das Austragen des in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders gesammelten Wasser mittels einem kontinuierlichen Fluidvolumenstromes erfolgt insbesondere zeitlich derart lange, bis die Wassermenge in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders einen vorgebbaren Wert erreicht. Der vorgebbare Wert ist vorzugsweise ein Leer-Wert, wobei bei dem Leer-Wert der Sammelbehälter im Wesentlichen kein Wasser mehr aufweist. Ein anschließendes Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, mittels einem pulsierenden Fluidvolumenstrom kann somit besonders vorteilhaft erfolgen.Furthermore, as a step before the discharge of water by means of a pulsating anode gas volume flow, the method according to the invention can include checking the controllable valve in the anode gas path by means of a control unit in such a way that the water collected in the collection container of the water separator can be discharged from the fuel cell system by means of a continuous anode gas volume flow through the water discharge device is discharged and/or the method according to the invention can have, as a step before the discharge of water by means of a pulsating cathode gas volume flow, a control of the controllable valve in the cathode gas path by means of a control unit in such a way that the water collected in the collection container of the water separator can be discharged by means of a continuous cathode gas volume flow the water discharge device is discharged from the fuel cell system. The discharge of the water collected in the collection container of the water separator by means of a continuous fluid volume flow takes place in particular over a period of time until the amount of water in the collection container of the water separator reaches a predetermined value. The value that can be specified is preferably an empty value, with the collection container essentially no longer having any water at the empty value. A subsequent discharge of water, in particular residual water, by means of a pulsating volume flow of fluid can therefore take place particularly advantageously.

Das gesammelte Wasser, das mittels eines pulsierenden Fluidvolumenstromes, wie dem Anodengasvolumenstrom bzw. dem Kathodengasvolumenstrom, aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, ist insbesondere das Wasser, welches in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders gesammelt ist und/oder vorzugsweise auch das Wasser, welches sich in der übrigen Wasseraustragevorrichtung, insbesondere einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem, befindet bzw. gesammelt hat und aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen werden soll. Das gesammelte Wasser kann insbesondere als Restwasser verstanden werden. Wird beispielsweise zum Entleeren eines Sammelbehälters eines Wasserabscheiders Wasser aus einem Sammelbehälter eines Wasserabscheiders über eine mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung mittels eines Fluidvolumenstromes, insbesondere eines kontinuierlichen Fluidvolumenstromes, ausgetragen, so kann Restwasser an dem ansteuerbaren Ventil und/oder der fluidkommunizierenden Leitung verbleiben. Restwasser ist insbesondere das Wasser, welches mittels eines kontinuierlichen Fluidvolumenstromes nur bedingt bzw. nicht durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem austragbar ist. Bei einer Abschaltsituation, d. h. einer Außerbetriebnahmesituation, des Brennstoffzellensystem kann nun mittels dem pulsierenden Fluidvolumenstrom dieses Restwasser besonders vorteilhaft ausgetragen werden, da sich immer wieder kleinere Mengen Wasser in der Wasseraustragevorrichtung sammeln und größere Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, bilden können. Somit kann ein Einfrieren des Restwassers bspw. an dem ansteuerbaren Ventil und/oder in der fluidkommunizierenden Leitung besonders vorteilhaft vermieden werden und ein besonders vorteilhafter Betrieb des Brennstoffzellensystems ist möglich. Durch einen pulsierenden Fluidvolumenstrom, insbesondere einen pulsierenden Anodengasvolumenstrom bzw. einem pulsierenden Kathodengasvolumenstrom, kann somit insbesondere Restwasser aus einer Wasseraustragevorrichtung ausgetragen werden.The collected water, which is discharged from the fuel cell system by means of a pulsating fluid volume flow, such as the anode gas volume flow or the cathode gas volume flow, is in particular the water that is collected in the collection container of the water separator and/or preferably also the water that is in the rest Water discharge device, in particular a fluid-communicating line with the water separator for conducting water from the fuel cell system, is located or has collected and is to be discharged from the fuel cell system. The collected water can be understood in particular as residual water. If, for example, to empty a collection tank of a water separator, water is discharged from a collection tank of a water separator via a line that communicates fluidly with the water separator by means of a fluid volume flow, in particular a continuous fluid volume flow, residual water can remain on the controllable valve and/or the fluid-communicating line. Residual water is in particular the water which can be discharged from the fuel cell system only to a limited extent or not at all by means of a continuous fluid volume flow. When the fuel cell system is switched off, ie when it is taken out of operation, this residual water can now be discharged particularly advantageously by means of the pulsating fluid volume flow, since smaller amounts of water keep collecting in the water discharge device and larger drops, in particular “slugs”, can form. Thus, freezing of the residual water, for example on the controllable valve and/or in the fluid-communicating line, can be avoided in a particularly advantageous manner and particularly advantageous operation of the fuel cell system is possible. A pulsating fluid volume flow, in particular a pulsating anode gas volume flow or a pulsating cathode gas volume flow, can thus in particular whose residual water is discharged from a water discharge device.

Der pulsierende Anodengasvolumenstrom ist insbesondere ein Volumenstrom des Anodengases, welcher sich innerhalb eines Zeitabschnitts zumindest zwischen einem ersten Volumenstromwert und einem zweiten Volumenstromwert hin- und herbewegt, wobei insbesondere der pulsierende Anodengasvolumenstrom zumindest zweimal den ersten Volumenstromwert und zumindest zweimal den zweiten Volumenstromwert aufweist. Bspw. kann der erste Volumenstromwert im Wesentlichen 0 m³/s sein und der zweite Volumenstromwert größer als 0 m³/s sein. Der Zeitabschnitt hier ist insbesondere ein Zeitabschnitt mit einer Dauer von mindestens 1 s, vorzugsweise mit einer Dauer von mindestens 2 s. Weiter ist der Zeitabschnitt hier insbesondere ein Zeitabschnitt mit einer Dauer zwischen 1 und 30 s, vorzugsweise ein Zeitabschnitt mit einer Dauer zwischen 2 und 15 s. Somit kann aus der Wasseraustragevorrichtung, insbesondere aus einer fluidkommunizierenden Leitung zwischen dem ansteuerbaren Ventil und einem Abluftpfad, besonders vorteilhaft auszutragendes Wasser, insbesondere Restwasser, ausgetragen werden. Der Zeitabschnitt kann insbesondere auch als (festlegbare) Ausblasdauer verstanden werden.The pulsating anode gas volume flow is in particular a volume flow of the anode gas, which moves back and forth within a period of time at least between a first volume flow value and a second volume flow value, with the pulsating anode gas volume flow having the first volume flow value at least twice and the second volume flow value at least twice. For example, the first volume flow value can be essentially 0 m ³ /s and the second volume flow value can be greater than 0 m ³ /s. The time segment here is in particular a time segment with a duration of at least 1 s, preferably with a duration of at least 2 s. Furthermore, the time segment here is in particular a time segment with a duration between 1 and 30 s, preferably a time segment with a duration between 2 and 15 s. Water to be discharged, in particular residual water, can thus be discharged particularly advantageously from the water discharge device, in particular from a fluid-communicating line between the controllable valve and an exhaust air path. The period of time can in particular also be understood as a (definable) blow-out period.

Ebenso ist der pulsierende Kathodengasvolumenstrom insbesondere ein Volumenstrom des Kathodengases, welcher sich innerhalb eines Zeitabschnitts zumindest zwischen zwei Volumenstromwerten hin- und herbewegt, wobei insbesondere der pulsierende Kathodengasvolumenstrom zumindest zweimal den ersten Volumenstromwert und zumindest zweimal den zweiten Volumenstromwert aufweist. Bspw. kann der erste Volumenstromwert im Wesentlichen 0 m³/s sein und der zweite Volumenstromwert größer als 0 m³/s sein. Der Zeitabschnitt hier ist insbesondere ein Zeitabschnitt mit einer Dauer von mindestens 1 s, vorzugsweise mit einer Dauer von mindestens 2s. Weiter ist der Zeitabschnitt hier insbesondere ein Zeitabschnitt mit einer Dauer zwischen 1 und 30 s, vorzugsweise ein Zeitabschnitt mit einer Dauer zwischen 2 und 15 s. Der Zeitabschnitt kann insbesondere auch als (festlegbare) Ausblasdauer verstanden werden.Likewise, the pulsating cathode gas volume flow is, in particular, a volume flow of the cathode gas which moves back and forth within a period of time at least between two volume flow values, with the pulsating cathode gas volume flow having the first volume flow value at least twice and the second volume flow value at least twice. For example, the first volume flow value can be essentially 0 m ³ /s and the second volume flow value can be greater than 0 m ³ /s. The time segment here is in particular a time segment with a duration of at least 1 s, preferably with a duration of at least 2 s. Furthermore, the period of time here is in particular a period of between 1 and 30 s, preferably a period of between 2 and 15 s. The period of time can in particular also be understood as a (definable) blow-out period.

Vorteilhafterweise können sich somit in einer Zeit eines Zeitabschnitts, in welcher bspw. der erste Volumenstromwert im Wesentlichen 0 m³/s ist, kleinere Mengen Wasser in einer Leitung des Brennstoffzellensystems sammeln und größere Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, bilden. In einer darauf folgenden Zeit des Zeitabschnitts, in welcher der zweite Volumenstromwert größer 0 m³/s ist, können diese Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, besonders vorteilhaft ausgetragen werden, da die austreibenden Kräfte auf diese Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, nun besonders groß sind.Advantageously, smaller amounts of water can collect in a line of the fuel cell system and form larger droplets, in particular "slugs", during a period of time in which, for example, the first volume flow value is essentially 0 m ³ /s. In a subsequent time of the period in which the second volume flow value is greater than 0 m ³ /s, these drops, in particular "slugs", can be discharged particularly advantageously, since the driving forces on these drops, in particular "slugs", are now particularly are big.

Das Kontrollieren eines ansteuerbaren Ventils mittels der Kontrolleinheit derart, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers mittels eines pulsierenden Fluidvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, kann insbesondere für eine festlegbare Ausblasdauer erfolgen. Somit kann sichergestellt werden, dass der Betrieb des Brennstoffzellensystems besonders vorteilhaft sichergestellt ist.The control of a controllable valve by means of the control unit such that at least part of the collected water is discharged from the fuel cell system by means of a pulsating fluid volume flow through the water discharge device can take place in particular for a definable blow-out period. It can thus be ensured that the operation of the fuel cell system is ensured in a particularly advantageous manner.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad mittels der Kontrolleinheit derart angesteuert, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird und/oder wird das ansteuerbare Ventils in dem Kathodengaspfad mittels der Kontrolleinheit derart angesteuert, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers mittels eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird. Vorteilhafterweise kann somit das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem besonders schnell und effizient erfolgen. Somit kann insbesondere das Volumen des Anodengases zum Austragen des gesammelten Wassers, insbesondere des Restwassers, aus dem Brennstoffzellensystem besonders geringgehalten werden und das Brennstoffzellensystem besonders effizient sein. Weiter kann der ungewünschte Wasseranteil in dem Brennstoffzellensystem besonders geringgehalten werden, sodass die bei geringen Umgebungstemperaturen auftretenden Beschädigungen durch erstarrendes Wasser in Leitungen und an Komponenten besonders vorteilhaft verringert werden.In the method according to the invention, the controllable valve in the anode gas path is controlled by the control unit in such a way that at least part of the collected water is discharged from the fuel cell system by means of a pulsating anode gas volume flow through the water discharge device and/or the controllable valve in the cathode gas path is controlled by the control unit in such a way controlled that at least part of the collected water is discharged by means of a pulsating cathode gas volume flow through the water discharge device from the fuel cell system. Advantageously, water, in particular residual water, can thus be discharged from the fuel cell system particularly quickly and efficiently. Thus, in particular the volume of the anode gas for discharging the collected water, in particular the residual water, from the fuel cell system can be kept particularly small and the fuel cell system can be particularly efficient. Furthermore, the undesired proportion of water in the fuel cell system can be kept particularly low, so that the damage occurring at low ambient temperatures due to solidifying water in lines and on components is particularly advantageously reduced.

Ausführungen, Details und Vorteile die allgemein zu der Wasseraustragevorrichtung und den Komponenten, bspw. eines ansteuerbaren Ventils, der Wasseraustragevorrichtung erwähnt werden, können sowohl auf die Wasseraustragevorrichtung und deren Komponenten in dem Anodengaspfad als auch auf die Wasseraustragevorrichtung und deren Komponenten in dem Kathodengaspfad übertragen werden. Weiter können Ausführungen, Details und Vorteile die zu der Wasseraustragevorrichtung und den Komponenten der Wasseraustragevorrichtung, bspw. des ansteuerbaren Ventils, in dem Anodengaspfad erwähnt werden, auch auf die Wasseraustragevorrichtung und den Komponenten der Wasseraustragevorrichtung in dem Kathodengaspfad übertragen werden, und umgekehrt.Designs, details and advantages that are mentioned in general for the water discharge device and the components, e.g. Furthermore, versions, details and advantages that are mentioned for the water discharge device and the components of the water discharge device, e.g. the controllable valve, in the anode gas path can also be transferred to the water discharge device and the components of the water discharge device in the cathode gas path, and vice versa.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Kontrolleinheit das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad zumindest zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition kontrolliert zum Erzeugen eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes und/oder dass die Kontrolleinheit das ansteuerbare Ventil in dem Kathodengaspfad zumindest zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition kontrolliert zum Erzeugen eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes. Somit kann ein besonders vorteilhaft pulsierender Anodengasvolumenstrom bzw. Kathodengasvolumenstrom erzeugt werden und zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere zumindest einen Teil des Restwassers, durch die jeweilige Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem, insbesondere aus dem Sammelbehälter und/oder einer mit dem Wassersabscheider fluidkommunizierenden Leitung, ausgetragen werden. Das ansteuerbare Ventil weist insbesondere in der ersten Schaltposition einen ersten Strömungswiderstand und in der zweiten Schaltposition einen von dem ersten Strömungswiderstand unterschiedlichen zweiten Strömungswiderstand auf. Somit kann in der ersten Schaltposition das ansteuerbare Ventil insbesondere einen Volumenstrom eines Fluids, bspw. eines Kathodengases, durch die Wasseraustragevorrichtung auf einen ersten Volumenstromwert steuern und in der zweiten Schaltposition steuert das ansteuerbare Ventil insbesondere einen Volumenstrom des Fluids durch die Wasseraustragevorrichtung auf einen von dem ersten unterschiedlichen zweiten Volumenstromwert. Durch das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils zwischen der ersten und der zweiten Schaltposition kann somit ein pulsierender Fluidvolumenstrom, bspw. Anodengasvolumenstrom, erzeugt werden. Das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition ist insbesondere als ein alternierendes Kontrollieren zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition zu verstehen. Mit anderen Worten wird das ansteuerbare Ventil zwischen der ersten und der zweiten Schaltposition hin- und hergeschalten. Es ist auch denkbar, dass die Kontrolleinheit das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad bzw. dem Kathodengaspfad zwischen mehr als zwei Schaltpositionen, insbesondere zumindest zwischen drei Schaltpositionen, kontrolliert zum Erzeugen des pulsierenden Anodengasvolumenstromes bzw. des pulsierenden Kathodengasvolumenstromes. Bspw. kann das ansteuerbare Ventil die drei Schaltpositionen „Geschlossen“, „Halboffen“ sowie „Maximal Offen“ aufweisen. Somit kann ein besonders vorteilhaftes Austragen von Wasser, insbesondere dem Restwasser, durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem erfolgen.It can be advantageous if, in a method according to the invention, the control unit controls the controllable valve in the anode gas path at least between a first switching position and a second switching position in order to generate a pulsating anode gas volume flow and/or that the control unit controls the controllable valve in the cathode gas path at least between a first Switch position and a second switch position controlled to generate a pulsating cathode gas flow. A particularly advantageous pulsating anode gas volume flow or cathode gas volume flow can thus be generated and at least part of the collected water, in particular at least part of the residual water, can be discharged through the respective water discharge device from the fuel cell system, in particular from the collection container and/or a line that communicates fluidly with the water separator will. The controllable valve has a first flow resistance, in particular in the first switching position, and a second flow resistance, which is different from the first flow resistance, in the second switching position. Thus, in the first switching position, the controllable valve can control in particular a volume flow of a fluid, e.g. a cathode gas, through the water discharge device to a first volume flow value, and in the second switching position the controllable valve controls in particular a volume flow of the fluid through the water discharge device to one of the first different second flow rate value. By controlling the controllable valve between the first and the second switching position, a pulsating fluid volume flow, for example anode gas volume flow, can thus be generated. The control of the controllable valve between a first switch position and a second switch position is to be understood in particular as an alternating control between the first switch position and the second switch position. In other words, the controllable valve is switched back and forth between the first and the second switching position. It is also conceivable that the control unit controls the controllable valve in the anode gas path or the cathode gas path between more than two switching positions, in particular at least between three switching positions, to generate the pulsating anode gas volume flow or the pulsating cathode gas volume flow. For example, the controllable valve can have the three switch positions “closed”, “half open” and “maximum open”. Thus, a particularly advantageous discharge of water, in particular the residual water, can take place through the water discharge device from the fuel cell system.

Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Kontrollieren zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile, insbesondere zumindest beider ansteuerbaren Ventile, zumindest zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition wenigstens zeitweise ein periodisches Kontrollieren sein. Somit kann das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils durch die Kontrolleinheit besonders einfach gehalten werden und ferner das Austragen von Wasser, insbesondere von Restwasser, durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem besonders vorteilhaft sein. Das wenigstens zeitweise periodische Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils ist insbesondere ein derartiges Kontrollieren, dass das ansteuerbare Ventil in gleichen Zeitabständen wiederkehrend zumindest zwischen der ersten Schaltposition für einen bestimmten Zeitabschnitt, insbesondere einer Ausschaltzeit, und der zweiten Schaltposition für einen bestimmten Zeitabschnitt, insbesondere einer Einschaltzeit, kontrolliert wird. Die Einschaltzeit liegt vorzugsweise zwischen 1 und 2 s. Die Ausschaltzeit liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 s. Bspw. kann das ansteuerbare Ventil (wenigstens zeitweise) zeitlich aufeinanderfolgend für 0,5 s in der ersten Schaltposition, für 1,0 s in der zweiten Schaltposition, für 0,5 s in der ersten Schaltposition, für 1,0 s in der zweiten Schaltposition, usw. sein. Es ist denkbar, dass der bestimmte Zeitabschnitt, insbesondere die Ausschaltzeit, in welcher das ansteuerbare Ventil in der ersten Schaltposition, insbesondere in einer Schließposition, ist und der bestimmte Zeitabschnitt, insbesondere die Einschaltzeit, in welcher das ansteuerbare Ventil in der zweiten Schaltposition, insbesondere einer Offenposition, ist, gleich sind. Das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils mittels der Kontrolleinheit kann somit besonders einfach realisiert werden. Weiter ist auch denkbar, dass der bestimmte Zeitabschnitt, insbesondere die Ausschaltzeit, in welcher das ansteuerbare Ventil in der ersten Schaltposition ist und der bestimmte Zeitabschnitt, insbesondere die Einschaltzeit, in welcher das ansteuerbare Ventil in der zweiten Schaltposition ist, ungleich sind. Somit kann besonders vorteilhaft auf unterschiedliche Situationen in dem Brennstoffzellensystem reagiert werden. Bspw. kann zu einem Zeitpunkt, an welchem wenig Wasser in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders und/oder in einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem ist, die Ausschaltzeit des ansteuerbaren Ventils zeitlich länger sein als die Einschaltzeit. Vorteilhafterweise können damit kleinere Mengen Wasser, insbesondere Restwasser, in einer Leitung des Brennstoffzellensystems genügend Zeit haben, um sich zum Bilden großer Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, zu sammeln. Das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem kann somit besonders effizient erfolgen. Es ist auch denkbar, dass bspw. zu einem Zeitpunkt, an welchem relativ viel Wasser in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders und/oder in einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem ist, eine Einschaltzeit des ansteuerbaren Ventils (wenigstens zeitweise) zeitlich länger ist als eine Ausschaltzeit. Vorteilhafterweise kann somit in dieser Situation (wenigstens zeitweise) relativ viel Wasser aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen werden. Advantageously, in a method according to the invention, the checking of at least one of the two controllable valves, in particular at least both controllable valves, at least between the first switch position and the second switch position can be at least temporarily a periodic check. The control of the controllable valve can thus be kept particularly simple by the control unit, and the discharge of water, in particular residual water, from the fuel cell system by the water discharge device can also be particularly advantageous. The at least intermittent periodic checking of the controllable valve is, in particular, such a control that the controllable valve is checked repeatedly at equal time intervals, at least between the first switch position for a specific period of time, in particular an off time, and the second switch position for a specific period of time, in particular an on time will. The switch-on time is preferably between 1 and 2 s. The switch-off time is preferably between 0.5 and 1 s. For example, the controllable valve can (at least temporarily) be in chronological succession for 0.5 s in the first switching position, for 1.0 s in the second switch position, for 0.5 s in the first switch position, for 1.0 s in the second switch position, etc. It is conceivable that the specific period of time, in particular the off time, in which the controllable valve is in the first switching position, in particular in a closed position, and the specific period of time, in particular the on time, in which the controllable valve is in the second switching position, in particular one Open position, is, are equal. The controlling of the controllable valve by means of the control unit can thus be implemented particularly easily. It is also conceivable that the specific period of time, in particular the off time, in which the controllable valve is in the first switching position and the specific period of time, in particular the on time, in which the controllable valve is in the second switching position, are unequal. It is thus possible to react particularly advantageously to different situations in the fuel cell system. For example, at a time when there is little water in the collection tank of the water separator and/or in a line that communicates fluidly with the water separator for conducting water from the fuel cell system, the switch-off time of the controllable valve can be longer than the switch-on time. Advantageously, smaller amounts of water, in particular residual water, in a line of the fuel cell system can thus have enough time to collect to form large droplets, in particular “slugs”. Water, in particular residual water, can thus be discharged from the fuel cell system in a particularly efficient manner. It is also conceivable that, for example at a point in time at which there is a relatively large amount of water in the collection tank of the water separator and/or in a line that communicates fluidly with the water separator for conducting water from the fuel cell system, a switch-on time of the controllable valve is (at least temporarily) longer than a switch-off time. Advantageously, a relatively large amount of water can thus be discharged from the fuel cell system in this situation (at least temporarily).

Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Kontrollieren zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile auch zumindest zwischen mehr als zwei Schaltpositionen, insbesondere zumindest zwischen drei Schaltpositionen, wenigstens zeitweise ein periodisches Kontrollieren sein.Advantageously, in a method according to the invention, the checking of at least one of the two controllable valves can also be at least temporarily a periodic checking at least between more than two switching positions, in particular at least between three switching positions.

Mit besonderem Vorteil kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile, insbesondere zumindest beide ansteuerbaren Ventile, für eine Ausschaltzeit in der ersten Schaltposition, welche insbesondere eine Schließposition ist, und für eine Einschaltzeit in der zweiten Schaltposition, welche insbesondere eine Offenposition ist, sein, wobei die Ausschaltzeit wenigstens zeitweise im Zeitverlauf zunimmt oder abnimmt. Vorteilhafterweise haben somit bei der wenigstens zeitweise im Zeitverlauf zunehmenden Ausschaltzeit bspw. kleinere Mengen Wasser in einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem zunehmend mehr Zeit, um sich zum Bilden großer Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, zu sammeln. Das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem kann somit besonders effizient erfolgen. Vorteilhafterweise haben bei der wenigstens zeitweise im Zeitverlauf abnehmenden Ausschaltzeit bspw. kleinere Mengen Wasser in einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem weniger Zeit, um sich zum Bilden großer Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, zu sammeln. Befindet sich bspw. nur noch wenig auszutragendes Wasser einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung zum Leiten von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem, so kann dieses auszutragende Wasser, insbesondere Restwasser, somit besonders vorteilhaft verteilt und/oder zerstäubt werden, sodass keine größeren Tropfen an Wasser in der fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem zurückbleiben und bei niedrigen Temperatur das Brennstoffzellensystem beschädigen. Hingegen zu der wenigstens zeitweise im Zeitverlauf zunehmenden bzw. abnehmenden Ausschaltzeit kann die Einschaltzeit hier insbesondere zunehmen, abnehmen oder gleichbleiben.With particular advantage, in a method according to the invention, at least one of the two controllable valves, in particular at least both controllable valves, can be used for an off time in the first switching position, which is in particular a closed position, and for an on time in the second switching position, which is in particular an open position with the off-time increasing or decreasing at least temporarily over time. Advantageously, with the switch-off time increasing at least temporarily over time, e.g. smaller amounts of water in a line communicating fluidly with the water separator for conducting water from the fuel cell system have more and more time to collect to form large droplets, in particular "slugs". Water, in particular residual water, can thus be discharged from the fuel cell system in a particularly efficient manner. Advantageously, with the switch-off time decreasing at least temporarily over time, for example smaller amounts of water in a line fluidly communicating with the water separator for conducting water from the fuel cell system have less time to collect to form large droplets, in particular “slugs”. If, for example, there is only a little water to be discharged in a line communicating fluidly with the water separator for conducting water, in particular residual water, from the fuel cell system, this water to be discharged, in particular residual water, can thus be particularly advantageously distributed and/or atomized so that no larger droplets of water remain in the fluid communicating pipe for conducting water out of the fuel cell system and damage the fuel cell system at low temperature. In contrast to the switch-off time, which at least temporarily increases or decreases over time, the switch-on time can in particular increase, decrease or remain the same here.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile, insbesondere zumindest beide ansteuerbaren Ventile, für eine Ausschaltzeit in der ersten Schaltposition, welche insbesondere eine Schließposition ist, sein und für eine Einschaltzeit in der zweiten Schaltposition, welche insbesondere eine Offenposition ist, sein, wobei die Einschaltzeit wenigstens zeitweise im Zeitverlauf zunimmt oder abnimmt. Vorteilhafterweise werden somit bei der wenigstens zeitweise im Zeitverlauf abnehmenden Einschaltzeit bspw. kleinere Mengen Wasser in einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem nur gering verteilt und/oder gering zerstäubt, sodass sich größere Tropfen an Wasser in der fluidkommunizierenden Leitung bilden können. Das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem kann somit besonders effizient erfolgen. Vorteilhafterweise haben bei der wenigstens zeitweise im Zeitverlauf zunehmenden Einschaltzeit bspw. kleinere Mengen Wasser in einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem weniger Zeit, um sich zum Bilden großer Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, zu sammeln. Befindet sich bspw. nur noch wenig auszutragendes Wasser, insbesondere Restwasser, einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem, so kann dieses auszutragende Wasser, insbesondere Restwasser, somit besonders vorteilhaft verteilt und/oder zerstäubt werden, sodass keine größeren Tropfen an Wasser in der fluidkommunizierenden Leitung zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem zurückbleiben und bei niedrigen Temperatur das beschädigen. Hingegen zu der wenigstens zeitweise im Zeitverlauf zunehmenden bzw. abnehmenden Einschaltzeit kann die Ausschaltzeit insbesondere zunehmen, abnehmen oder gleichbleiben.According to a further preferred embodiment, in a method according to the invention at least one of the two controllable valves, in particular at least both controllable valves, can be in the first switching position, which is in particular a closed position, for an off time and in the second switching position, which is in particular a closed position, for an on time open position, with the on-time increasing or decreasing at least temporarily over time. Advantageously, with the switch-on time decreasing at least temporarily over time, for example smaller amounts of water in a line that communicates fluidly with the water separator for conducting water from the fuel cell system are only slightly distributed and/or atomized, so that larger droplets of water form in the fluid-communicating line be able. Water, in particular residual water, can thus be discharged from the fuel cell system in a particularly efficient manner. Advantageously, with the switch-on time increasing at least temporarily over time, for example smaller amounts of water in a line fluidly communicating with the water separator for conducting water from the fuel cell system have less time to collect to form large droplets, in particular “slugs”. If, for example, there is only a small amount of water to be discharged, in particular residual water, in a line communicating fluidly with the water separator for conducting water from the fuel cell system, this water to be discharged, in particular residual water, can thus be particularly advantageously distributed and/or atomized, so that no larger droplets of water remain in the fluid communicating line for conducting water from the fuel cell system and damage it at low temperature. In contrast to the switch-on time that increases or decreases at least at times over time, the switch-off time can in particular increase, decrease or remain the same.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Kontrolleinheit zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile zumindest zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition wenigstens zeitweise mit einer Frequenz zwischen 0,2 und 2 Hz, insbesondere 1 Hz, kontrolliert. Somit kann das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem, bspw. mittels einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung, besonders schnell und effizient erfolgen. Insbesondere bei einem wenigstens zeitweise periodischen Kontrollieren kontrolliert die Kontrolleinheit zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile zumindest zwischen der ersten Schaltposition und der zweiten Schaltposition wenigstens zeitweise mit einer Frequenz zwischen 0,2 und 2 Hz, insbesondere 1 Hz.It can be advantageous if, in a method according to the invention, the control unit controls at least one of the two controllable valves at least between the first switching position and the second switching position at least temporarily with a frequency between 0.2 and 2 Hz, in particular 1 Hz. Water, in particular residual water, can thus be discharged particularly quickly and efficiently by the water discharge device from the fuel cell system, for example by means of a line that communicates fluidly with the water separator. In particular, in the case of at least periodic checking, the control unit checks at least one of the two controllable valves at least between the first switching position and the second Switch position at least temporarily with a frequency between 0.2 and 2 Hz, in particular 1 Hz.

Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die erste Schaltposition eine Schließposition zumindest eines der beiden ansteuerbaren Ventile sein und die zweite Schaltposition eine Offenposition des zumindest einen der beiden ansteuerbaren Ventile sein. Die Schließposition des ansteuerbaren Ventils ist insbesondere eine Schaltposition des ansteuerbaren Ventils, in welcher der Strömungswiderstand des ansteuerbaren Ventils im Wesentlichen unendlich groß ist, und somit der Volumenstrom durch das ansteuerbare Ventil im Wesentlichen 0 m³/s ist („Geschlossen“). Die Offenposition des ansteuerbaren Ventils ist insbesondere eine Schaltposition des ansteuerbaren Ventils, in welcher der Strömungswiderstand des ansteuerbaren Ventils endlich groß ist, und somit der Volumenstrom durch das ansteuerbare Ventil größer als 0 m³/s ist. Die Offenposition des ansteuerbaren Ventils ist vorzugsweise eine Schaltposition des ansteuerbaren Ventils, in welcher der Volumenstrom durch das ansteuerbare Ventil maximal ist („Maximal Offen“). Vorteilhafterweise kann ein ansteuerbares Ventil mit nur den beiden Schaltpositionen „Geschlossen“ und „Maximal Offen“ besonders einfach ausgestaltet sein. Es ist auch denkbar, dass das ansteuerbare Ventil mehr als eine Offenposition, insbesondere zumindest zwei Offenpositionen wie bspw. „Halboffen“ sowie „Maximal Offen“, aufweist.Advantageously, in a method according to the invention, the first switch position can be a closed position of at least one of the two controllable valves and the second switch position can be an open position of at least one of the two controllable valves. The closed position of the controllable valve is in particular a switching position of the controllable valve in which the flow resistance of the controllable valve is essentially infinitely large, and the volume flow through the controllable valve is therefore essentially 0 m ³ /s ("closed"). The open position of the controllable valve is in particular a switching position of the controllable valve in which the flow resistance of the controllable valve is finally large and the volume flow through the controllable valve is therefore greater than 0 m ³ /s. The open position of the controllable valve is preferably a switching position of the controllable valve in which the volume flow through the controllable valve is at a maximum ("maximum open"). A controllable valve with only the two switch positions “closed” and “maximum open” can advantageously be designed in a particularly simple manner. It is also conceivable that the controllable valve has more than one open position, in particular at least two open positions such as “half open” and “maximum open”.

Mit besonderem Vorteil kann ein erfindungsgemäßes Verfahren ferner zumindest als Schritt ein Überwachen des Brennstoffzellensystems, insbesondere mittels der Kontrolleinheit, zum Erkennen einer Wasseraustragesituation, wobei beim (positiven) Erkennen der Wasseraustragesituation das ansteuerbare Ventil in dem Anodengaspfad und/oder das ansteuerbare Ventil in dem Kathodengaspfad mittels der Kontrolleinheit angesteuert werden, umfassen. Die Wasseraustragesituation ist insbesondere eine Situation, in welcher Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen werden soll, um bspw. Beschädigungen und/oder einen besonders effizienten Betrieb des Brennstoffzellensystems zu ermöglichen. Es ist denkbar, dass die Wasseraustragesituation insbesondere eine Startsituation ist, d. h. eine Inbetriebnahmesituation, des Brennstoffzellensystems. Die Kontrolleinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, die Startsituation des Brennstoffzellensystems zu erkennen. Dadurch, dass bereits bei Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, kann das Brennstoffzellensystem besonders effizient betrieben werden. Ferner kann die Wasseraustragesituation auch eine Abschaltsituation, d. h. eine Außerbetriebnahmesituation, des Brennstoffzellensystems sein. Die Kontrolleinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, die Abschaltsituation zu erkennen. Dadurch, dass Wasser, insbesondere Restwasser, durch (über) die Wasseraustragevorrichtung, bspw. mittels einer mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierenden Leitung, besonders vorteilhaft und effizient beim Außerbetriebnehmen des Brennstoffzellensystems aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, können bspw. Beschädigungen des Brennstoffzellensystems verhindert werden. Eine Beschädigung in dem Brennstoffzellensystem kann durch das Erstarren von in dem Brennstoffzellensystem verbliebenen Wasser, Restwasser, zu Eis auftreten. Das Überwachen zum Erkennen der Start- und/oder Abschaltsituation kann insbesondere mittels der Kontrolleinheit des Brennstoffzellensystems erfolgen.With particular advantage, a method according to the invention can also, at least as a step, monitor the fuel cell system, in particular by means of the control unit, to detect a water discharge situation, with the controllable valve in the anode gas path and/or the controllable valve in the cathode gas path being activated when the water discharge situation is (positively) detected be controlled by the control unit. The water discharge situation is in particular a situation in which water, in particular residual water, is to be discharged from the fuel cell system in order, for example, to allow damage and/or particularly efficient operation of the fuel cell system. It is conceivable that the water discharge situation is in particular a start situation, i. H. a start-up situation of the fuel cell system. The control unit is designed in particular to recognize the starting situation of the fuel cell system. The fact that water, in particular residual water, is already discharged from the fuel cell system when the fuel cell system is started up means that the fuel cell system can be operated particularly efficiently. Furthermore, the water discharge situation can also be a shutdown situation, i. H. a shutdown situation, the fuel cell system. The control unit is designed in particular to recognize the switch-off situation. The fact that water, in particular residual water, is discharged from the fuel cell system through (via) the water discharge device, e.g. Damage in the fuel cell system can occur due to the solidification of water remaining in the fuel cell system, residual water, to form ice. The monitoring for recognizing the starting and/or switching off situation can take place in particular by means of the control unit of the fuel cell system.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das derartige Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad, wobei insbesondere zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, und/oder das derartige Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Kathodengaspfad, wobei insbesondere zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung aus dem Brennstoffzellensystem ausgetragen wird, in Abhängigkeit von zumindest einer Temperatur, insbesondere einer Umgebungstemperatur und/oder einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems und/oder einer Wassermenge in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders in dem Anodengaspfad und/oder einer Wassermenge in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders in dem Kathodengaspfad erfolgen. Somit kann das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem besonders effizient erfolgen. Das Brennstoffzellensystem weist insbesondere einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur, insbesondere der Umgebungstemperatur, auf. Sinkt die Temperatur, vorzugsweise die Umgebungstemperatur, bspw. unter 5° C, vorzugsweise unter 0° C, so wird insbesondere das ansteuerbare Ventil mittels der Kontrolleinheit angesteuert, sodass Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem mittels des pulsierenden Fluidvolumenstromes, insbesondere des pulsierenden Anodengasvolumenstromes und/oder des pulsierenden Kathodengasvolumenstromes, ausgetragen wird. Somit können Beschädigungen des Brennstoffzellensystems besonders vorteilhaft verhindert werden. Das Brennstoffzellensystem kann ferner insbesondere einen Sensor in bzw. an dem Wasserabscheider zum Erfassen der Wassermenge in dem Sammelbehälter des Wasserabscheiders aufweisen. Erreicht die Wassermenge in dem Wasserabscheider bspw. einen vorgebbaren Wert, insbesondere einen Leer-Wert, so wird insbesondere das ansteuerbare Ventil mittels der Kontrolleinheit angesteuert, sodass Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem mittels eines pulsierenden Fluidvolumenstromes ausgetragen wird. Somit kann sichergestellt werden, dass der Betrieb des Brennstoffzellensystems besonders vorteilhaft erfolgt. Ferner kann der aktuelle Betriebszustand des Brennstoffzellensystems, bspw. mittels der Kontrolleinheit, ermittelt werden. Der Betriebszustand kann insbesondere durch eine Zusammensetzung des Anodengases, eine Zusammensetzung des Kathodengases, eine Umgebungstemperatur, eine Temperatur des Brennstoffzellensystems, vorzugsweise einer Temperatur des Brennstoffzellenstapels sowie Eigenschaften (bspw. Material, Durchmesser) fluidführender Leitungen des Brennstoffzellensystems bestimmt sein. Insbesondere kann das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in Abhängigkeit des Betriebszustandes vorab in einem Versuch ermittelt werden. Somit kann Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem mittels eines pulsierenden Fluidvolumenstromes besonders vorteilhaft ausgetragen werden. Die Kontrolleinheit weist hierfür vorzugsweise einen Speicher auf, sodass das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in Abhängigkeit der vorab in einem Versuch ermittelten Betriebszustände erfolgen kann.According to a further preferred embodiment, in a method according to the invention, the controllable valve in the anode gas path can be controlled in this way, with in particular at least part of the collected water, in particular residual water, being discharged from the fuel cell system by means of a pulsating anode gas volume flow through the water discharge device, and/or the like Controlling the controllable valve in the cathode gas path, in particular at least part of the collected water, in particular residual water, being discharged from the fuel cell system by means of a pulsating cathode gas volume flow through the water discharge device, depending on at least one temperature, in particular an ambient temperature and/or an operating state of the fuel cell system and/or an amount of water in the collection tank of the water separator in the anode gas path and/or an amount of water in the collection tank of the water rapscheiders take place in the cathode gas path. Water, in particular residual water, can thus be discharged from the fuel cell system in a particularly efficient manner. The fuel cell system has in particular a temperature sensor for detecting the temperature, in particular the ambient temperature. If the temperature, preferably the ambient temperature, drops below 5° C., preferably below 0° C., the controllable valve in particular is controlled by the control unit so that water, in particular residual water, is removed from the fuel cell system by means of the pulsating fluid volume flow, in particular the pulsating anode gas volume flow and/or the pulsating cathode gas volume flow. Damage to the fuel cell system can thus be prevented in a particularly advantageous manner. The fuel cell system can also have, in particular, a sensor in or on the water separator for detecting the amount of water in the collection container of the water separator. reached the If the amount of water in the water separator is, for example, a predeterminable value, in particular an empty value, the controllable valve in particular is controlled by the control unit, so that water, in particular residual water, is discharged from the fuel cell system by means of a pulsating fluid volume flow. It can thus be ensured that the fuel cell system is operated in a particularly advantageous manner. Furthermore, the current operating state of the fuel cell system can be determined, for example by means of the control unit. The operating state can be determined in particular by a composition of the anode gas, a composition of the cathode gas, an ambient temperature, a temperature of the fuel cell system, preferably a temperature of the fuel cell stack, and properties (e.g. material, diameter) of fluid-carrying lines of the fuel cell system. In particular, the control of the controllable valve depending on the operating state can be determined in advance in an experiment. Water, in particular residual water, can thus be discharged from the fuel cell system in a particularly advantageous manner by means of a pulsating fluid volume flow. For this purpose, the control unit preferably has a memory, so that the controllable valve can be controlled as a function of the operating states determined in advance in a test.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Wasseraustragevorrichtung mit dem Wasserabscheider in dem Anodengaspfad eine mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung zum Leiten von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem aufweist und/oder dass die Wasseraustragevorrichtung mit dem Wasserabscheider in dem Kathodengaspfad eine mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung zum Leiten von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem aufweist, wobei das Verfahren ferner zumindest als Schritt ein Erfassen eines Druckabfalls über die Wasseraustragevorrichtung in dem Anodengaspfad und Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad in Abhängigkeit von dem erfassten Druckabfall über die Wasseraustragevorrichtung und/oder ein Erfassen eines Druckabfalls über die Wasseraustragevorrichtung in dem Kathodengaspfad und Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Kathodengaspfad in Abhängigkeit von dem erfassten Druckabfall über die Wasseraustragevorrichtung umfasst. Das Brennstoffzellensystem kann insbesondere zumindest einen Sensor zum Erfassen des Druckabfalls über die Wasseraustragevorrichtung umfassen. Bspw. kann der Druckabfall über die mit dem Wasserabscheider fluidkommunizierende Leitung erfasst werden. Die fluidkommunizierende Leitung ist vorzugsweise ein Schlauch. Somit kann besonders vorteilhaft festgestellt werden, ob sich noch auszutragendes Wasser, insbesondere Restwasser, in der fluidkommunizierenden Leitung befindet. Weiter kann insbesondere ein Ist-Druckabfall über die Wasseraustragevorrichtung mit einem vorgebbaren Soll-Druckabfall über die Wasseraustragevorrichtung verglichen werden, wobei das Kontrollieren des ansteuerbaren Ventils in dem Anodengaspfad bzw. Kathodengaspfad zum Austragen des Wassers, insbesondere des Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem solange erfolgt, bis der Ist-Druckabfall im Wesentlichen dem Soll-Druckabfall entspricht.It can be advantageous if, in a method according to the invention, the water discharge device with the water separator in the anode gas path has a line that communicates fluidly with the water separator for conducting water, in particular residual water, from the fuel cell system and/or that the water discharge device with the water separator in the cathode gas path has a line line communicating with the water separator for conducting water, in particular residual water, out of the fuel cell system, the method further comprising at least one step of detecting a pressure drop across the water discharge device in the anode gas path and monitoring the controllable valve in the anode gas path depending on the detected pressure drop across the water discharge device and/or detecting a drop in pressure across the water discharge device in the cathode gas path and controlling the controllable valve in the cathode gas path as a function of includes the detected pressure drop across the water discharge device. In particular, the fuel cell system can comprise at least one sensor for detecting the pressure drop across the water discharge device. For example, the pressure drop across the line fluidly communicating with the water separator can be recorded. The fluid communicating line is preferably a hose. It can thus be determined particularly advantageously whether there is still water to be discharged, in particular residual water, in the fluid-communicating line. Furthermore, in particular, an actual pressure drop across the water discharge device can be compared with a specifiable setpoint pressure drop across the water discharge device, with the controllable valve in the anode gas path or cathode gas path for discharging the water, in particular the residual water, from the fuel cell system being monitored until the actual pressure drop essentially corresponds to the setpoint pressure drop.

Gemäß einem zweiten Aspekt zeigt die vorliegende Erfindung ein Brennstoffzellensystem, wobei das Brennstoffzellensystem dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.According to a second aspect, the present invention shows a fuel cell system, wherein the fuel cell system is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Das Brennstoffzellensystem ist insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, ganz vorzugsweise für ein Automobil.The fuel cell system is in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle, very preferably for an automobile.

Das Brennstoffzellensystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist damit dieselben Vorteile auf, wie sie bereits zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.The fuel cell system according to the second aspect of the invention thus has the same advantages as have already been described for the method according to the first aspect of the invention.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.Further measures improving the invention result from the following description of some exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and/or advantages resulting from the claims, the description or the drawings, including structural details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both on their own and in various combinations. It should be noted that the figures are only descriptive and are not intended to limit the invention in any way.

Es zeigen schematisch:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems,
2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 ein Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem 200 mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik,
6 ein Austragen von Wasser aus einem Brennstoffzellensystem 200 mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
7 ein wenigstens zeitweise zumindest zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition periodisch kontrolliertes ansteuerbares Ventil, und
8 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasseraustragevorrichtu ng.

They show schematically:

1 an embodiment of a fuel cell system according to the invention,
2 an embodiment of a method according to the invention,
3 an embodiment of a method according to the invention,
4 an embodiment of a method according to the invention,
5 a discharge of water from a fuel cell system 200 with a method according to the prior art,
6 a discharge of water from a fuel cell system 200 with a method according to the invention,
7 a controllable valve that is periodically controlled at least between a first switching position and a second switching position, and
8th an embodiment of a water discharge device according to the invention.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen identische Bezugszeichen verwendet.In the following figures, identical reference symbols are used for the same technical features, also from different exemplary embodiments.

1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 200 mit einem Brennstoffzellenstapel 100, wobei der Brennstoffzellenstapel 100 eine Anode 10 und eine Kathode 30 aufweist. Weiter umfasst das Brennstoffzellensystem 200 einen mit der Anode 10 fluidkommunizierenden Anodengaspfad 12 und einen mit der Kathode 30 fluidkommunizierenden Kathodengaspfad 32. Der Anodengaspfad 12 und der Kathodengaspfad 32 können jeweils fluidführende Leitungen aufweisen. Weiter umfasst das Brennstoffzellensystem 200 in dem Anodengaspfad 12 einen in Fluidflussrichtung des Anodengases nach dem Brennstoffzellenstapel 100 angeordneten Wasserabscheider 22 einer Wasseraustragevorrichtung 20 und in dem Kathodengaspfad 32 einen in Fluidflussrichtung des Kathodengases nach dem Brennstoffzellenstapel 100 angeordneten Wasserabscheider 42 einer Wasseraustragevorrichtung 40. Der Wasserabscheider 22 in dem Anodengaspfad 12 und der Wasserabscheider 42 in dem Kathodengaspfad 32 umfassen einen Sammelbehälter 24 und ein ansteuerbares Ventil 26 bzw. einen Sammelbehälter 44 und ein ansteuerbares Ventil 46. Weiter weist das Brennstoffzellensystem 200 eine Kontrolleinheit 60 einerseits zum derartigen Kontrollieren 320 des ansteuerbaren Ventils 26 in dem Anodengaspfad 12, dass zumindest ein Teil gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung 20, insbesondere über die fluidkommunizierende Leitung 28, aus dem Brennstoffzellensystem 200 ausgetragen wird, auf. Andererseits kann die Kontrolleinheit 60 zusätzlich auch das ansteuerbare Ventil 46 in dem Kathodengaspfad 34 derart kontrollieren 420, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung 40, insbesondere über die fluidkommunizierende Leitung 48, aus dem Brennstoffzellensystem 200 ausgetragen wird. Das Kontrollieren der ansteuerbaren Ventile 26 und 46 ist insbesondere ein elektrisches Kontrollieren, bspw. über Steuerleitungen (gestrichelte Linien). 1 shows an embodiment of a fuel cell system 200 according to the invention with a fuel cell stack 100, wherein the fuel cell stack 100 has an anode 10 and a cathode 30. FIG. The fuel cell system 200 further comprises an anode gas path 12 communicating fluidly with the anode 10 and a cathode gas path 32 communicating fluidly with the cathode 30. The anode gas path 12 and the cathode gas path 32 can each have fluid-carrying lines. The fuel cell system 200 further comprises in the anode gas path 12 a water separator 22 of a water discharge device 20 arranged after the fuel cell stack 100 in the fluid flow direction of the anode gas and in the cathode gas path 32 a water separator 42 of a water discharge device 40 arranged after the fuel cell stack 100 in the fluid flow direction of the cathode gas Anode gas path 12 and the water separator 42 in the cathode gas path 32 include a collection container 24 and a controllable valve 26 or a collection container 44 and a controllable valve 46. Furthermore, the fuel cell system 200 has a control unit 60 on the one hand for such control 320 of the controllable valve 26 in the anode gas path 12 that at least a part of the collected water, in particular residual water, by means of a pulsating anode gas volume flow through the water discharge device 20, in particular via the fluid-communicating Le Itung 28, is discharged from the fuel cell system 200 on. On the other hand, the control unit 60 can also control the controllable valve 46 in the cathode gas path 34 420 in such a way that at least part of the collected water, in particular residual water, is removed from the fuel cell system 200 by means of a pulsating cathode gas volume flow through the water discharge device 40, in particular via the fluid-communicating line 48 is discharged. The control of the controllable valves 26 and 46 is in particular an electrical control, for example via control lines (dashed lines).

2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren als Schritt ein Kontrollieren 320 des ansteuerbaren Ventils 26 in dem Anodengaspfad 12 mittels einer Kontrolleinheit 60 derart, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Anodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung 20 aus dem Brennstoffzellensystem 200 (siehe 1) ausgetragen wird und/oder als Schritt ein Kontrollieren 420 des ansteuerbaren Ventils 46 in dem Kathodengaspfad 32 mittels einer Kontrolleinheit 60 derart, dass zumindest ein Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Kathodengasvolumenstromes durch die Wasseraustragevorrichtung 40 aus dem Brennstoffzellensystem 200 (siehe 1) ausgetragen wird. 2 shows an embodiment of a method according to the invention, the step of which is controlling 320 the controllable valve 26 in the anode gas path 12 by means of a control unit 60 in such a way that at least part of the collected water, in particular residual water, is removed by means of a pulsating anode gas volume flow through the water discharge device 20 from the Fuel cell system 200 (see 1 ) is discharged and/or as a step, a control 420 of the controllable valve 46 in the cathode gas path 32 by means of a control unit 60 in such a way that at least part of the collected water, in particular residual water, is discharged from the fuel cell system 200 by means of a pulsating cathode gas volume flow through the water discharge device 40 (see 1 ) is discharged.

3 offenbart eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren zusätzlich zu den in 2 dargelegten Schritten einerseits als Schritt ein Überwachen 302 bzw. 402 des Brennstoffzellensystems 200 zum Erkennen einer Wasseraustragesituation und andererseits als Schritt Erkennen 304 bzw. 404 der Wasseraustragesituation, bspw. durch die Kontrolleinheit 60, aufweist, wobei beim positiven Erkennen der Wasseraustragesituation das ansteuerbare Ventil 26 in dem Anodengaspfad 12 und/oder das ansteuerbare Ventil 46 in dem Kathodengaspfad 32 mittels der Kontrolleinheit 60 angesteuert werden 320 bzw. 420. 3 discloses a further embodiment of a method according to the invention, the method in addition to the in 2 the steps outlined has, on the one hand, a step of monitoring 302 or 402 of fuel cell system 200 to detect a water discharge situation and, on the other hand, as a step of detecting 304 or 404 the water discharge situation, e.g. by control unit 60, wherein if the water discharge situation is positively identified, controllable valve 26 in the anode gas path 12 and/or the controllable valve 46 in the cathode gas path 32 can be controlled 320 or 420 by means of the control unit 60.

4 offenbart eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Verfahren zusätzlich zu den in 2 dargelegten Schritten als Schritt ein Erfassen 310 eines Druckabfalls über die Wasseraustragevorrichtung 20 in dem Anodengaspfad 12 und Kontrollieren 320 des ansteuerbaren Ventils 26 in dem Anodengaspfad 12 in Abhängigkeit von dem erfassten Druckabfall über die Wasseraustragevorrichtung 20 und/oder ein Erfassen 410 eines Druckabfalls über die Wasseraustragevorrichtung 40 in dem Kathodengaspfad 32 und Kontrollieren 420 des ansteuerbaren Ventils 46 in dem Kathodengaspfad 32 in Abhängigkeit von dem erfassten Druckabfall über die Wasseraustragevorrichtung 40, umfasst. 4 discloses an embodiment of a method according to the invention, wherein the method in addition to the in 2 described steps as a step of detecting 310 a pressure drop across the water discharge device 20 in the anode gas path 12 and checking 320 the controllable valve 26 in the anode gas path 12 as a function of the detected pressure drop across the water discharge device 20 and/or detecting 410 a pressure drop across the water discharge device 40 in the cathode gas path 32 and controlling 420 the controllable valve 46 in the cathode gas path 32 as a function of the detected pressure drop across the water discharge device 40.

5 offenbart ein Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus einem Brennstoffzellensystem 200 mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik. In der linken (I) grafischen Darstellung ist die Schaltposition (S_i) eines ansteuerbaren Ventils 26 über die Zeit aufgetragen. In der rechten (r) grafischen Darstellung ist das zu austragende Wasser, insbesondere das Restwasser, über die Zeit aufgetragen. Wie aus der linken (I) Darstellung ersichtlich wird das ansteuerbare Ventil 26 durch die Kontrolleinheit zwischen einer ersten Schaltposition S₁ und einer zweiten Schaltposition S₂ kontrolliert. Die erste Schaltposition S₁ ist hier eine Schließposition und die zweite Schaltposition S₂ ist eine Offenposition des ansteuerbaren Ventils 26. Über eine komplette Ausblasdauer t_Ausblasen ist das ansteuerbare Ventil 26 in der Offenposition, sodass ein kontinuierlicher Fluidvolumenstrom, insbesondere ein kontinuierlicher Anodengasvolumenstrom, zumindest einen Teil des gesammelten Wassers, insbesondere das Restwasser, durch (aus) eine(r) Wasseraustragevorrichtung 20 aus dem Brennstoffzellensystem 200 austrägt. 5 discloses a discharge of water, in particular residual water, from a fuel cell system 200 using a method according to the prior art. In the left (I) graphic representation, the switching position (S _i ) of a controllable valve 26 is plotted over time. The right (r) graphical representation shows the water to be discharged, in particular the residual water, over time carried. As can be seen from the illustration on the left (I), the controllable valve 26 is controlled by the control unit between a first switching position S ₁ and a second switching position S ₂ . The first switching position S ₁ is a closed position and the second switching position S ₂ is an open position of the controllable valve 26. The controllable valve 26 is in the open position over a complete blow-out duration t _blow -out, so that a continuous fluid volume flow, in particular a continuous anode gas volume flow, at least one Part of the collected water, in particular the residual water, is discharged from the fuel cell system 200 by (from) a water discharge device 20 .

6 illustriert ein Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus einem Brennstoffzellensystem 200 mit einem erfindungsgemäßen Verfahren. In der linken (I) grafischen Darstellung ist die Schaltposition (S_i) eines ansteuerbaren Ventils 26 über die Zeit aufgetragen. In der rechten (r) grafischen Darstellung ist das zu austragende Wasser über die Zeit aufgetragen. Wie aus der linken (I) Darstellung ersichtlich wird das ansteuerbare Ventil 26 durch die Kontrolleinheit zwischen einer ersten Schaltposition S₁ und einer zweiten Schaltposition S₂ kontrolliert. Die erste Schaltposition S₁ ist hier eine Schließposition und die zweite Schaltposition S₂ ist eine Offenposition des ansteuerbaren Ventils 26. Über eine Ausblasdauer t_Ausblasen wird das ansteuerbare Ventil 26 mehrfach zwischen der Offenposition und der Schließposition hin- und hergeschalten, sodass ein pulsierender Fluidvolumenstrom, insbesondere ein pulsierender Anodengasvolumenstrom, zumindest einen Teil des gesammelten Wassers, insbesondere Restwasser, durch (aus) eine(r) Wasseraustragevorrichtung 20 aus dem Brennstoffzellensystem 200 austrägt. Wie aus der rechten (r) grafischen Darstellung ersichtlich ist, kann somit vorteilhafterweise für eine gleiche Ausblasdauer t_Ausblasen mehr Wasser durch die Wasseraustragevorrichtung 40, insbesondere aus einer mit dem Wasserabscheider 22 fluidkommunizierende Leitung 28, aus dem Brennstoffzellensystem 200 ausgetragen werden (vgl. hierzu mit 5). Vorteilhafterweise kann auch die Zeitspanne, in welcher das ansteuerbare Ventil 26 in der zweiten Schaltposition S2 ist, besonders geringgehalten bzw. geringer gehalten werden (vgl. hierzu mit 5). Somit kann die Menge des Anodengases, bspw. des Wasserstoffes, welches zum Austragen des Wassers, insbesondere des Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem 200 notwendig ist, geringgehalten werden. Weiter ist in der linken (I) grafischen Darstellung ersichtlich, dass das ansteuerbare Ventil 26 wenigstens zeitweise zwischen der ersten Schaltposition S₁ und der zweiten Schaltposition S₂ periodisch kontrolliert wird. Das ansteuerbare Ventil ist zeitlich aufeinanderfolgend für Δt₂ in der zweiten Schaltposition S₂, für Δt₁ in der ersten Schaltposition Si, für Δt₂ in der zweiten Schaltposition S₂, für Δt₁ in der ersten Schaltposition Si, usw. 6 illustrates a discharge of water, in particular residual water, from a fuel cell system 200 using a method according to the invention. In the left (I) graphic representation, the switching position (S _i ) of a controllable valve 26 is plotted over time. In the right (r) graphic representation, the water to be discharged is plotted over time. As can be seen from the illustration on the left (I), the controllable valve 26 is controlled by the control unit between a first switching position S ₁ and a second switching position S ₂ . The first switch position S ₁ is a closed position and the second switch position S ₂ is an open position of the controllable valve 26. The controllable valve 26 is repeatedly switched back and forth between the open position and the closed position over a blow-out period t _blow -out, so that a pulsating fluid volume flow, in particular a pulsating anode gas volume flow, discharges at least part of the collected water, in particular residual water, from the fuel cell system 200 through (from) a water discharge device 20 . As can be seen from the graphic representation on the right (r), more water can advantageously be discharged from the fuel cell system 200 for the same blow-out duration t _blow -out through the water discharge device 40, in particular from a line 28 in fluid communication with the water separator 22 (cf 5 ). Advantageously, the period of time in which the controllable valve 26 is in the second switching position S2 can be kept particularly short or kept shorter (cf 5 ). The amount of anode gas, for example hydrogen, which is required to discharge the water, in particular the residual water, from the fuel cell system 200 can thus be kept low. It can also be seen in the left (I) graphic representation that the controllable valve 26 is periodically checked at least at times between the first switching position S ₁ and the second switching position S ₂ . The controllable valve is sequential in time for Δt ₂ in the second switching position S ₂ , for Δt ₁ in the first switching position Si, for Δt ₂ in the second switching position S ₂ , for Δt ₁ in the first switching position Si, etc.

7 zeigt wie in der linken (I) grafischen Darstellung der 6 ein wenigstens zeitweise zumindest zwischen einer ersten Schaltposition S₁ und einer zweiten Schaltposition S₂ periodisch kontrolliertes ansteuerbares Ventil 26 bzw. 46. Zu einem Zeitpunkt, an welchem wenig auszutragendes Wasser, insbesondere Restwasser, in einem Sammelbehälter eines Wasserabscheiders 24 bzw. 44 oder in einer mit dem Wasserabscheider 24 bzw. 44 fluidkommunizierenden Leitung 28 bzw. 48 zum Leiten von Wasser aus dem Brennstoffzellensystem 200 ist, ist vorzugsweise die Ausschaltzeit Δt₁ des ansteuerbaren Ventils 26 bzw. 46 zeitlich länger sein als die Einschaltzeit Δt₂. Vorteilhafterweise können damit kleinere Mengen Wasser in einer fluidkommunizierenden Leitung 28 bzw. 48 des Brennstoffzellensystems 200 genügend Zeit haben, um sich zum Bilden großer Tropfen, insbesondere „Pfropfen“, zu sammeln. Das Austragen von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem 200 kann somit besonders effizient erfolgen. 7 shows as in the left (I) graph of the 6 a controllable valve 26 or 46 that is periodically checked at least between a first switching position S ₁ and a second switching position S _2. At a time when there is little water to be discharged, in particular residual water, in a collection container of a water separator 24 or 44 or in a line 28 or 48 communicating fluidly with the water separator 24 or 44 for conducting water out of the fuel cell system 200, the switch-off time Δt ₁ of the controllable valve 26 or 46 should preferably be longer than the switch-on time Δt ₂ . Advantageously, smaller amounts of water in a fluid-communicating line 28 or 48 of the fuel cell system 200 can thus have enough time to collect to form large droplets, in particular “slugs”. The discharge of water, in particular residual water, from the fuel cell system 200 can thus take place particularly efficiently.

8 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasseraustragevorrichtung 20 bzw. 40 mit einem Wasserabscheider 22 bzw. 42, wobei der Wasserabscheider 22 bzw. 42 einen Sammelbehälter 24 bzw. 44 aufweist. Der Wasserabscheider 22 bzw. 42 ist fluidkommunizierend mit einem ansteuerbaren Ventil 26 bzw. 46 verbunden. Weiter umfasst die Wasseraustragevorrichtung 20 bzw. 40 eine mit dem Wasserabscheider 22 bzw. 42, insbesondere eine mit dem Sammelbehälter 24 bzw. 44 des Wasserabscheiders 22 bzw. 42 über das ansteuerbare Ventil 26 bzw. 46, fluidkommunizierende Leitung 28 bzw. 48 zum Leiten von Wasser, insbesondere Restwasser, aus dem Brennstoffzellensystem 200. Diese fluidkommunizierende Leitung 28 bzw. 48 ist insbesondere eine Drain-Leitung. Weiter kann die fluidkommunizierende Leitung 28 bzw. 48 insbesondere mit einem Abluftpfad 210 des Brennstoffzellensystem 200 fluidkommunizierend verbindbar sein bzw. verbunden sein. Der Abluftpfad 210 ist insbesondere eine Leitung des Kathodengaspfades 32, vorzugsweise eine Leitung des Kathodengaspfades 32 in Fluidflussrichtung des Kathodengases nach dem Wasserabscheider 42. Ein Ende dieser Leitung kann gegen Atmosphäre bzw. Umwelt sein. Insbesondere kann diese Leitung ein Auspuff eines Fahrzeuges sein. Das ansteuerbare Ventil 26 bzw. 46 ist insbesondere ein Magnetventil, welches den unter Druck stehenden Anodengaspfad 12 bzw. Kathodengaspfad 32 vom Abluftpfad 210 trennt (siehe auch 1). Die fluidkommunizierende Leitung 28 bzw. 48 wird insbesondere in Abhängigkeit des eines Gesamtsystems, bspw. des Brennstoffzellensystems 200, verlegt. Befindet sich das Abluftsystem 210 „oberhalb“ des Sammelbehälters 24 bzw. 44 oder durchläuft die fluidkommunizierende Leitung 28 bzw. 48 mehrere Ebenen mit lokalen Minima oder Maxima, kann Wasser, insbesondere Restwasser, nicht selbständig ablaufen. Auch geringe Leitungsquerschnitte und Hinterschnitte können das selbständige Ablaufen von Wasser, insbesondere Restwasser, verhindern. Daher soll, bspw. beim Außerbetriebnehmen des Brennstoffzellensystems 200, Wasser, insbesondere Restwasser, mittels eines pulsierenden Fluidvolumenstroms ausgetragen werden. Insbesondere bei geringen Umgebungstemperaturen ist es besonders wichtig, dass möglichst wenig Restwasser in Leitungen und an Komponenten verbleibt, sodass keine Beschädigungen durch Eis entstehen oder das Eis eine erneute Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystem behindert. 8th shows an embodiment of a water discharge device 20 or 40 according to the invention with a water separator 22 or 42, wherein the water separator 22 or 42 has a collection container 24 or 44. The water separator 22 or 42 is connected to a controllable valve 26 or 46 in a fluid-communicating manner. Furthermore, the water discharge device 20 or 40 comprises a line 28 or 48 that communicates fluidly with the water separator 22 or 42, in particular with the collection container 24 or 44 of the water separator 22 or 42 via the controllable valve 26 or 46, for conducting Water, in particular residual water, from the fuel cell system 200. This fluid-communicating line 28 or 48 is in particular a drain line. Furthermore, the fluid-communicating line 28 or 48 can be or can be connected in fluid-communicating manner, in particular, to an exhaust air path 210 of the fuel cell system 200 . The exhaust air path 210 is in particular a line of the cathode gas path 32, preferably a line of the cathode gas path 32 in the fluid flow direction of the cathode gas downstream of the water separator 42. One end of this line can be towards the atmosphere or the environment. In particular, this line can be an exhaust pipe of a vehicle. The controllable valve 26 or 46 is in particular a solenoid valve which separates the pressurized anode gas path 12 or cathode gas path 32 from the exhaust air path 210 (see also 1 ). The fluid-communicating line 28 or 48 is laid in particular depending on the overall system, for example the fuel cell system 200 . Is that located? Exhaust air system 210 "above" the collection container 24 or 44 or if the fluid-communicating line 28 or 48 runs through several levels with local minima or maxima, water, in particular residual water, cannot run off independently. Even small pipe cross-sections and undercuts can prevent water, especially residual water, from draining off on its own. Therefore, for example when the fuel cell system 200 is shut down, water, in particular residual water, should be discharged by means of a pulsating fluid volume flow. Especially when the ambient temperatures are low, it is particularly important that as little residual water as possible remains in the lines and on components so that no damage occurs from ice or the ice prevents the fuel cell system from being started up again.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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DE 102008029180 A1 [0003]

Claims

A method for removing water from a fuel cell system (200), the fuel cell system (200) having: a. a fuel cell stack (100) with at least one fuel cell, b. an anode gas path (12) fluidly communicating with an anode (10) of the fuel cell stack (100), c. a cathode gas path (32) fluidly communicating with a cathode (30) of the fuel cell stack (100), d. a water discharge device (20) with a water separator (22) in the anode gas path (12), wherein the water separator (22) has a collection container (24) for collecting separated water from an anode gas and a controllable valve (26) for flow control of collected water the collection container (24) and/or a water discharge device (40) with a water separator (42) in the cathode gas path (32), the water separator (42) having a collection container (44) for collecting separated water from a cathode gas and a controllable valve (46) for controlling the flow of collected water from the collection container (44), characterized in that the method has at least the following step: - Controlling (320) the controllable valve (26) in the anode gas path (12) by means of a control unit (60 ) Such that at least part of the collected water by means of a pulsating anode gas volume flow through the Wasseraustr aging device (20) is discharged from the fuel cell system (200) and/or controlling (420) the controllable valve (46) in the cathode gas path (32) by means of a control unit (60) in such a way that at least part of the collected water is removed by means of a pulsating cathode gas volume flow is discharged from the fuel cell system (200) by the water discharge device (40).

procedure after claim 1 , characterized in that the control unit (60) controls the controllable valve (26) in the anode gas path (12) at least between a first switch position (S1) and a second switch position (S2) for generating a pulsating anode gas volume flow and/or that the control unit ( 60) controls the controllable valve (46) in the cathode gas path (32) at least between a first switching position (S1) and a second switching position (S2) in order to generate a pulsating cathode gas volume flow.

procedure after claim 2 , characterized in that the checking of at least one of the two controllable valves (26, 46) at least between the first switch position (S1) and the second switch position (S2) is at least temporarily a periodic check.

procedure after claim 2 or 3 , characterized in that at least one of the two controllable valves (26, 46) is in the first switch position (S1) for a switch-off time (Δt ₁ ) and in the second switch position (S2) for a switch-on time (Δt ₂ ), the switch-off time (Δt ₁ ) increases or decreases at least temporarily over time.

procedure after claim 2 until 4 , characterized in that at least one of the two controllable valves (26, 46) is in the first switch position (S1) for a switch-off time (Δt ₁ ) and in the second switch position (S2) for a switch-on time (Δt ₂ ), the switch-on time (Δt ₁ ) increases or decreases at least temporarily over time.

procedure after a claims 2 until 5 , characterized in that the control unit (60) at least one of the two controllable valves (26, 46) at least between the first switch position (S1) and the second switch position (S2) at least temporarily with a frequency between 0.2 and 2 Hz, in particular at least temporarily with a frequency of 1 Hz.

Procedure according to one of claims 2 until 6 , characterized in that the first switch position (S1) is a closed position of at least one of the two controllable valves (26, 46) and the second switch position (S2) is an open position of at least one of the two controllable valves (26, 46).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method also has at least the following steps: - monitoring (302, 402) the fuel cell system (200) to detect a water discharge situation, wherein when the water discharge situation is recognized (304, 404), the controllable valve ( 26) in the anode gas path (12) and/or the controllable valve (46) in the cathode gas path (32) are controlled (320, 420) by means of the control unit (60).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that such control (320) of the controllable valve (26) in the anode gas path (12) and/or such control (420) of the controllable valve (46) in the cathode gas path (32) depending on at least one of the following parameters ter takes place: - a temperature, in particular an ambient temperature, - an operating state of the fuel cell system, - an amount of water in the collection container of the water separator in the anode gas path and/or an amount of water in the collection container of the water separator in the cathode gas path.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the water discharge device (20) with the water separator (22) in the anode gas path (12) has a line (28) fluidly communicating with the water separator (22) for conducting water from the fuel cell system (200) and/or that the water discharge device (40) with the water separator (42) in the cathode gas path (32) has a line (48) fluidly communicating with the water separator (42) for conducting water from the fuel cell system (200), the method further has at least the following steps: - detecting (310) a pressure drop across the water discharge device (20) in the anode gas path (12) and controlling (320) the controllable valve (26) in the anode gas path (12) as a function of the detected pressure drop across the Water discharge device (20) and/or detecting (410) a pressure drop across the water discharge device (40) in the cathode gas path (32) and checking (420) the controllable valve (46) in the cathode gas path (32) as a function of the detected pressure drop across the water discharge device (40).

Fuel cell system (200), wherein the fuel cell system (200) is designed to carry out a method according to any one of the preceding claims.