DE102021133481A1

DE102021133481A1 - Fuel cell system with at least one liquid separator

Info

Publication number: DE102021133481A1
Application number: DE102021133481.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Gunkel; Alois Santl; Christopherus Tovar
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einem Flüssigkeitsabscheider 232. Der Flüssigkeitsabscheider 232 ist eingerichtet, eine Flüssigkeit F aus einem Anodensubsystem abzulassen. Am oder stromab vom Flüssigkeitsabscheider 232 ist ein Entwässerungsventil 246 zum Ablassen der Flüssigkeit F vorgesehen. Stromab vom Entwässerungsventil 246 mündet eine mit dem Anodensubsystem fluidverbundene Entlüftungsleitung 247 in eine Mündungsstelle. Die Mündungsstelle M ist benachbart zum Entwässerungsventil 246 vorgesehen. In der Mündungsstelle M ist eine Durchmischeinrichtung 248 vorgesehen, die eingerichtet ist, den aus dem Entwässerungsventil 246 in die Mündungsstelle M einströmenden Fluidstrom mit dem aus der Entlüftungsleitung 247 einströmenden Fluidstrom zu vermischen.The technology disclosed here relates to a fuel cell system with at least one liquid separator 232. The liquid separator 232 is set up to drain a liquid F from an anode subsystem. A drain valve 246 for draining the liquid F is provided at or downstream of the liquid separator 232 . Downstream of the drain valve 246, a vent line 247 fluidly connected to the anode subsystem opens into an orifice. The orifice M is provided adjacent to the drain valve 246 . A mixing device 248 is provided in the outlet point M, which is set up to mix the fluid stream flowing out of the drainage valve 246 into the outlet point M with the fluid stream flowing in from the ventilation line 247 .

Description

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einem Flüssigkeitsabscheider, der eingerichtet ist, eine Flüssigkeit aus einem Anodensubsystem abzulassenThe technology disclosed herein relates to a fuel cell system having at least one liquid separator configured to drain liquid from an anode subsystem

Brennstoffzellensysteme als solche sind bekannt. Das bei der elektrochemischen Reaktion im Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems entstehende Produktwasser sammelt sich unter anderem im Anodensubsystem an. Das Produktwasser muss im Laufe der Zeit abgeführt werden. Ansonsten würden die Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems allmählich mit Produktwasser geflutet, was die Leistung des Brennstoffzellensystems negativ beeinflussen könnte. In vorbekannten Brennstoffzellensystemen werden Wasserabscheider eingesetzt, in denen das Flüssigwasser vom meist rezirkulierendem Gas abgetrennt wird. Das Flüssigwasser wird am Boden des Wasserabscheiders abgeführt und durch Öffnen eines Purgeventils durch den Überdruck im Anodensubsystem in das Abgas gedrückt. Die Dauer und Frequenz der Purgevorgänge ist dabei so gestaltet, dass einerseits kein Flüssigwasser die Brennstoffzellen flutet und andererseits nicht zu oft gespült wird, da es jedes Mal dazu kommen könnte, dass auch unverbrauchter Brennstoff mit abgeführt wird. Würde unverbrauchter Brennstoff mit abgeführt, so würde sich der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems verschlechtern.Fuel cell systems as such are known. The product water produced during the electrochemical reaction in the fuel cell stack of a fuel cell system collects, among other things, in the anode subsystem. The product water must be drained over time. Otherwise, the fuel cells of the fuel cell system would gradually be flooded with product water, which could adversely affect the performance of the fuel cell system. In previously known fuel cell systems, water separators are used, in which the liquid water is separated from the mostly recirculating gas. The liquid water is discharged at the bottom of the water separator and pushed into the exhaust gas by opening a purge valve due to the overpressure in the anode subsystem. The duration and frequency of the purge processes is designed in such a way that on the one hand no liquid water floods the fuel cells and on the other hand it is not flushed too often, since it could happen that unused fuel is also removed every time. If unused fuel were also removed, the efficiency of the fuel cell system would deteriorate.

Wird ein Brennstoffzellensystem mit einem Wasserabscheider im Winter draußen abgestellt, so könnte das Produktwasser im Wasserabscheider gefrieren. Die Purgeventile vorbekannter Wasserabscheider könnten somit nicht eingesetzt werden, solange das Produktwasser gefroren ist. Dies kann sich mit mitunter negativ auf die Zeit und/oder die Energie auswirken, die für das Aufwärmen des Brennstoffzellensystems benötigt wird/werden. Ferner sind Konzepte bekannt, in denen die im Anodensubsystem angesammelte Flüssigkeit und das Anodengas separat abgelassen werden. Diese getrennt abgelassenen Medien werden zusammen mit dem Kathodenabgas durchm ischt.If a fuel cell system with a water separator is parked outside in winter, the product water could freeze in the water separator. The purge valves of previously known water separators could therefore not be used as long as the product water is frozen. This can sometimes have a negative impact on the time and/or energy required to heat up the fuel cell system. Furthermore, concepts are known in which the liquid collected in the anode subsystem and the anode gas are discharged separately. These separately discharged media are mixed together with the cathode exhaust gas.

Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, bei dem zweckmäßig einfach und zuverlässig sowohl Gas als auch Flüssigkeit aus dem Anodensubsystem abgelassen werden kann, ohne dass dabei unverbrauchter Brennstoff im nennenswerten Umfang freigelassen wird, bevorzugt mit geringen Auswirkungen auf die Herstellkosten und den Platzbedarf. Weitere bevorzugte Aufgaben können sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie ergeben. Die Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.It is a preferred object of the technology disclosed herein to mitigate or obviate at least one disadvantage of a previously known solution or to propose an alternative solution. In particular, it is a preferred object of the technology disclosed herein to provide a fuel cell system in which both gas and liquid can be vented from the anode subsystem conveniently, simply and reliably without releasing any appreciable amount of unused fuel, preferably with little impact on the manufacturing costs and space requirements. Other preferred objects may arise from the beneficial effects of the technology disclosed herein. The object(s) is/are solved by the subject matter of the independent patent claims. The dependent claims represent preferred embodiments.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einem Flüssigkeitsabscheider, wobei der Flüssigkeitsabscheider eingerichtet ist, eine Flüssigkeit aus einem Anodensubsystem abzulassen, wobei am oder stromab vom Flüssigkeitsabscheider ein Entwässerungsventil zum Ablassen der Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei stromab vom Entwässerungsventil eine mit dem Anodensubsystem fluidverbundene Entlüftungsleitung in einer Mündungsstelle in eine Entwässerungsleitung mündet, wobei die Mündungsstelle (unmittelbar) benachbart zum Entwässerungsventil vorgesehen ist, und wobei in der Mündungsstelle eine Durchmischeinrichtung vorgesehen ist, die eingerichtet ist, den aus dem Entwässerungsventil ggfls. über eine Entwässerungsleitung in die Mündungsstelle einströmenden Fluidstrom mit dem aus der Entlüftungsleitung einströmenden Fluidstrom zu vermischen.The technology disclosed here relates to a fuel cell system with at least one liquid separator, the liquid separator being set up to drain a liquid from an anode subsystem, a drain valve for draining the liquid being provided on or downstream of the liquid separator, with a vent line fluidly connected to the anode subsystem downstream of the drain valve empties into a drainage line at an orifice, the orifice being provided (immediately) adjacent to the drainage valve, and wherein a mixing device is provided in the orifice, which is set up to allow the outflow from the drainage valve, if necessary. to mix the fluid stream flowing into the orifice via a drainage line with the fluid stream flowing in from the vent line.

Die hier offenbarte Technologie betrifft ein Brennstoffzellensystem mit mindestens einer Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem ist beispielsweise für mobile Anwendungen wie Kraftfahrzeuge (z.B. Personenkraftwagen, Krafträder, Nutzfahrzeuge) gedacht, insbesondere zur Bereitstellung der Energie für mindestens eine Antriebsmaschine zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs. In ihrer einfachsten Form ist eine Brennstoffzelle ein elektrochemischer Energiewandler, der Brennstoff und Oxidationsmittel in Reaktionsprodukte umwandelt und dabei Elektrizität und Wärme produziert. Die Brennstoffzelle umfasst eine Anode und eine Kathode, die durch einen ionenselektiven bzw. ionenpermeablen Separator getrennt sind. Die Anode wird mit Brennstoff versorgt. Bevorzugte Brennstoffe sind: Wasserstoff, niedrigmolekularer Alkohol, Biokraftstoffe, oder verflüssigtes Erdgas. Die Kathode wird mit Oxidationsmittel versorgt. Bevorzugte Oxidationsmittel sind bspw. Luft, Sauerstoff und Peroxide. Der ionenselektive Separator kann bspw. als Protonenaustauschmembran (proton exchange membrane, PEM) ausgebildet sein. Bevorzugt kommt eine kationenselektive Polymerelektrolytmembran zum Einsatz. Materialien für eine solche Membran sind beispielsweise: Nafion®, Flemion® und Aciplex®.The technology disclosed here relates to a fuel cell system with at least one fuel cell. The fuel cell system is intended, for example, for mobile applications such as motor vehicles (e.g. passenger cars, motorcycles, commercial vehicles), in particular for providing the energy for at least one drive unit for moving the motor vehicle. In its simplest form, a fuel cell is an electrochemical energy converter that converts fuel and oxidant into reaction products, producing electricity and heat in the process. The fuel cell includes an anode and a cathode separated by an ion-selective or ion-permeable separator. The anode is supplied with fuel. Preferred fuels are: hydrogen, low molecular weight alcohol, biofuels, or liquefied natural gas. The cathode is supplied with oxidant. Examples of preferred oxidizing agents are air, oxygen and peroxides. The ion-selective separator can be designed, for example, as a proton exchange membrane (PEM). A cation-selective polymer electrolyte membrane is preferably used. Examples of materials for such a membrane are: Nafion®, Flemion® and Aciplex®.

Ein Brennstoffzellensystem umfasst neben der mindestens einen Brennstoffzelle periphere Systemkomponenten (BOP-Komponenten), die beim Betrieb der mindestens einen Brennstoffzelle zum Einsatz kommen können. In der Regel sind mehrere Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack zusammengefasst.In addition to the at least one fuel cell, a fuel cell system includes peripheral system components (BOP components) that can be used when operating the at least one fuel cell. Usually there are several Fuel cells combined into a fuel cell stack or stack.

Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Anodensubsystem, das von den brennstoffführenden Bauelementen des Brennstoffzellensystems ausgebildet wird. Ein Anodensubsystem kann mindestens einen Druckbehälter, mindestens ein Tankabsperrventil, mindestens einen Druckminderer, mindestens eine zum Anodeneinlass führende Anodenzuleitung, einen Anodenraum im Brennstoffzellenstapel, mindestens eine vom Anodenauslass wegführende Anodenabgasleitung, mindestens einen Flüssigkeitsabscheider, mindestens ein Anodenspülventil, mindestens ein aktive oder passive Brennstoff-Rezirkulationsförderer und/oder mindestens eine Rezirkulationsleitung sowie weitere Elemente aufweisen. Hauptaufgabe des Anodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Brennstoff an die elektrochemisch aktiven Flächen des Anodenraums und die Abfuhr von Anodenabgas.The fuel cell system includes an anode subsystem that is formed by the fuel-carrying components of the fuel cell system. An anode subsystem can have at least one pressure vessel, at least one tank shut-off valve, at least one pressure reducer, at least one anode supply line leading to the anode inlet, an anode compartment in the fuel cell stack, at least one anode exhaust gas line leading away from the anode outlet, at least one liquid separator, at least one anode flushing valve, at least one active or passive fuel recirculation conveyor and/or have at least one recirculation line and other elements. The main task of the anode subsystem is the delivery and distribution of fuel to the electrochemically active surfaces of the anode chamber and the removal of anode waste gas.

Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Kathodensubsystem. Das Kathodensubsystem wird aus den oxidationsmittelführenden Bauelementen gebildet. Hauptaufgabe des Kathodensubsystems ist die Heranführung und Verteilung von Oxidationsmittel an die elektrochemisch aktiven Flächen des Kathodenraums und die Abfuhr von unverbrauchtem Oxidationsmittel.The fuel cell system includes a cathode subsystem. The cathode subsystem is formed from the oxidant-carrying components. The main task of the cathode subsystem is the delivery and distribution of oxidizing agent to the electrochemically active surfaces of the cathode compartment and the removal of unused oxidizing agent.

Das hier offenbarte Brennstoffzellensystem umfasst mindestens einen Flüssigkeitsabscheider, der stromab vom Brennstoffzellenstapel im Anodensubsystem angeordnet sein kann. Der Flüssigkeitsabscheider ist in der Regel ein Wasserabscheider. Flüssigkeitsabscheider als solche sind bekannt. Ein Flüssigkeitsabscheider ist eine technische Vorrichtung, um aus Gasgemischen, Aerosolen oder Suspensionen Flüssigkeiten abzutrennen. Hierbei können unterschiedliche Bauformen und Funktionsprinzipien eingesetzt werden. Bevorzugt kommt ein Flüssigwasserabscheider mit Strömungsumleitung durch Abscheideflächen zum Einsatz. Das Abgas des Brennstoffzellenstapels wird hier bevorzugt rezirkuliert (Dead-End-System). Der Flüssigkeitsabscheider ist insbesondere eingerichtet, eine Flüssigkeit (insbesondere Produktwasser) aus dem Anodensubsystem abzulassen. The fuel cell system disclosed herein includes at least one liquid separator that may be located downstream of the fuel cell stack in the anode subsystem. The liquid separator is usually a water separator. Liquid separators as such are known. A liquid separator is a technical device to separate liquids from gas mixtures, aerosols or suspensions. Different designs and functional principles can be used here. A liquid water separator with flow diversion through separation surfaces is preferably used. The exhaust gas from the fuel cell stack is preferably recirculated here (dead-end system). The liquid separator is set up in particular to drain a liquid (in particular product water) from the anode subsystem.

Sofern im Zusammenhang mit der hier offenbarten Technologie von Flüssigkeit die Rede ist, soll gleichsam das Produktwasser mit offenbart sein. Der Flüssigkeitsabscheider kann mindestens einen Flüssigkeitsauslass zum Ablassen der Flüssigkeit aus dem Anodensubsystem und mindestens einen Gasauslass zum Ablassen von Gas aus dem Anodensubsystem aufweisen.If liquid is mentioned in connection with the technology disclosed here, the product water should also be disclosed. The liquid separator can have at least one liquid outlet for draining the liquid from the anode subsystem and at least one gas outlet for draining gas from the anode subsystem.

Der Flüssigkeitsabscheider weist mindestens einen Flüssigkeitsauslass zum Ablassen der Flüssigkeit aus dem Anodensubsystem auf. Der Flüssigkeitsauslass ist fluidverbunden mit einem Entwässerungsventil und/oder wird von dem Entwässerungsventil zumindest teilweise ausgebildet. Der Flüssigkeitsauslass befindet sich in der Einbaulage bzw. Konstruktionslage des Flüssigkeitsabscheiders, also im montierten Zustand im Brennstoffzellensystem, bevorzugt an der tiefsten Stelle des Flüssigkeitsabscheiders. Durch den Flüssigkeitsauslass kann die Flüssigkeit den Rezirkulationspfad des Anodensystems verlassen. In einer Ausgestaltung kann die Flüssigkeit im Kraftfahrzeug weiterverwendet werden, beispielsweise zur Befeuchtung des Oxidationsmittels. Alternativ oder zusätzlich kann die Flüssigkeit über das Abgassystem des Brennstoffzellensystems in die Umgebung freigesetzt werden.The liquid separator has at least one liquid outlet for draining the liquid from the anode subsystem. The liquid outlet is fluidly connected to a drainage valve and/or is at least partially formed by the drainage valve. The liquid outlet is located in the installed position or design position of the liquid separator, that is to say in the assembled state in the fuel cell system, preferably at the lowest point of the liquid separator. The liquid can leave the recirculation path of the anode system through the liquid outlet. In one embodiment, the liquid can be reused in the motor vehicle, for example to moisten the oxidizing agent. Alternatively or additionally, the liquid can be released into the environment via the exhaust gas system of the fuel cell system.

Der Flüssigkeitsabscheider kann ferner mindestens einen Gasauslass zum Ablassen von Gas aus dem Anodensubsystem umfassen. Insbesondere ist der Gasauslass eingerichtet, aus dem Anodensubsystem und insbesondere aus dem Rezirkulationspfad abzulassendes Gas in das Abgassystem des Brennstoffzellensystems zu überführen.The liquid separator may further include at least one gas outlet for venting gas from the anode subsystem. In particular, the gas outlet is set up to transfer gas to be discharged from the anode subsystem and in particular from the recirculation path into the exhaust gas system of the fuel cell system.

Das Abgassystem ist insbesondere eingerichtet, das Kathodenabgas und/oder das Anodenabgas in die Umgebung freizusetzen. Das abzulassende Gas ist beispielsweise das Anodenabgas. Das Anodenabgas wird abgelassen, wenn es eine zu hohe Stickstoffkonzentration aufweist. The exhaust system is set up in particular to release the cathode exhaust gas and/or the anode exhaust gas into the environment. The gas to be vented is, for example, the anode exhaust gas. The anode off-gas is vented when it has too high a nitrogen concentration.

Das Entlüftungsventil ist eingerichtet den Gaspurge bzw. die Gasentlüftung aus dem Anodensubsystem durch geregeltes bzw. gesteuertes Öffnen und Schließen auszuführen. Insbesondere während einer Startphase, insbesondere bei einem Kaltstart oder Froststart, kann vorgesehen sein, lediglich Gaspurge durchzuführen. Das Entlüftungsventil kann mit dem Flüssigkeitsabscheider in einem Gehäuse ausgebildet sein. In einer anderen Ausgestaltung kann das Entlüftungsventil eine separate Komponente sein, die auch an einer anderen Stelle im Anodenrezirkulationspfad vorgesehen sein kann. Zweckmäßig ist das Entlüftungsventil derart ausgebildet, angeordnet und angesteuert, dass auch beim Froststart der Strömungspfad nicht durch gefrorenes Wasser verblockt ist.The vent valve is set up to carry out the gas purge or gas venting from the anode subsystem by regulated or controlled opening and closing. In particular during a starting phase, in particular in the case of a cold start or a frost start, provision can be made for only gas purging to be carried out. The vent valve can be formed in one housing with the liquid separator. In another embodiment, the vent valve can be a separate component that can also be provided at a different point in the anode recirculation path. The vent valve is expediently designed, arranged and controlled in such a way that the flow path is not blocked by frozen water even when there is a frost start.

Die Durchmischeinrichtung kann eingerichtet sein, die einströmenden Fluidströme zu verwirbeln. Die Durchmischeinrichtung kann beispielsweise eine Strahlpumpe umfassen. Eine Strahlpumpe ist eine passive Pumpe, insbesondere eine Saugstrahlpumpe. Strahlpumpen als solche sind bekannt. Eine Strahlpumpe umfasst i.d.R. ein Mischrohr mit einem in Strömungsrichtung divergierenden Konus. In dieses Mischrohr strömt ein Treibmedium ein und saugt dabei das Betriebsmittel i.d.R. aus der Saugleitung mit ein. Eine solche Saugstrahlpumpe ist vergleichsweise günstig, ausfallsicher und benötigt vergleichsweise wenig Platz. Die Durchmischeinrichtung kann eingerichtet sein, die Durchmischung unter Verwendung des Venturieffekts und/oder Coandaeffekts zu erzielen. Der Flüssigkeitsabscheider und die Durchmischeinrichtung können in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen sein.The mixing device can be set up to swirl the inflowing fluid streams. The mixing device can comprise a jet pump, for example. A jet pump is a passive pump, in particular a suction jet pump. Jet pumps as such are known. A jet pump generally includes a mixing tube with a cone that diverges in the direction of flow. A propellant medium flows into this mixing tube and sucks usually including the operating fluid from the suction line. Such a suction jet pump is comparatively cheap, fail-safe and requires comparatively little space. The mixing device can be set up to achieve mixing using the Venturi effect and/or Coanda effect. The liquid separator and the mixing device can be provided in a common housing.

Der aus dem Entwässerungsventil in die Mündungsstelle einströmende Fluidstrom und der aus der Entlüftungsleitung in der Mündungsstelle einströmende Fluidstrom strömen zweckmäßig beide beim Vermischen (d.h. in der Mündungsstelle oder unmittelbar danach) stromabwärts. Vorteilhaft kann somit sichergestellt werden, dass das Purgegas nicht über das Drainventil (evtl. mit Wasser) wieder in den Wasserabscheider gelangt. Mit anderen Worten ist zweckmäßig die Öffnung des Gasauslasses (i.d.R. das Mischrohr) so vorgesehen, dass das ausströmende Anodenabgas in stromabwärtsgerichteter Richtung in den Strömungspfad stromab vom Flüssigkeitsabscheider (d.h. also vom Flüssigkeitsabscheider weg) einströmt.The fluid stream entering the orifice from the drain valve and the fluid stream entering the orifice from the vent line desirably both flow downstream upon mixing (i.e. at or immediately after the orifice). It can thus advantageously be ensured that the purge gas does not get back into the water separator via the drain valve (possibly with water). In other words, the opening of the gas outlet (usually the mixing tube) is expediently provided in such a way that the outflowing anode waste gas flows in a downstream direction into the flow path downstream of the liquid separator (i.e. away from the liquid separator).

Die Länge des Strömungspfads zwischen dem Flüssigkeitsausgang des Flüssigkeitsabscheiders bis zum Eingang in die Durchmischeinrichtung beträgt bevorzugt maximal 30% der Gesamtlänge L oder maximal 15% der Gesamtlänge L oder maximal 5% der Gesamtlänge L. Die Gesamtlänge L ist der gesamte Strömungsweg zwischen dem Ausgang des Flüssigkeitsabscheiders bis zum Anodenabgasauslass ist. Der Anodenabgasauslass kann in ein Kathodenabgasströmungspfad oder aber in die Umgebung münden.The length of the flow path between the liquid outlet of the liquid separator and the inlet to the mixing device is preferably a maximum of 30% of the total length L or a maximum of 15% of the total length L or a maximum of 5% of the total length L. The total length L is the entire flow path between the outlet of the liquid separator to the anode exhaust outlet. The anode exhaust gas outlet can open into a cathode exhaust gas flow path or into the environment.

Der Gasauslass ist fluidverbunden mit einem Entlüftungsventil und/oder wird von dem Entlüftungsventil zumindest teilweise ausgebildet. Insbesondere kann der Flüssigkeitsauslass in der Einbaulage an einer tieferen Stelle angeordnet sein als der Gasauslass des Anodensubsystems. Der Gasauslass ist insbesondere eingerichtet, den maximal zulässigen Flüssigkeitsfüllstand des Flüssigkeitsabscheiders zu definieren. Mithin kann der Flüssigkeitsabscheider also so gestaltet sein, dass nach Erreichen des maximal zulässigen Flüssigkeitsfüllstands die Flüssigkeit bei geschlossenem Entwässerungsventil nur durch den Gasauslass abfließt. Bevorzugt ist der Flüssigkeitsabscheider so gestaltet, dass weiterhin Gas rezirkuliert werden kann, während die Flüssigkeit durch den Gasauslass abfließt.The gas outlet is fluidly connected to a vent valve and/or is at least partially formed by the vent valve. In particular, the liquid outlet can be arranged at a lower point in the installed position than the gas outlet of the anode subsystem. The gas outlet is set up in particular to define the maximum permissible liquid level of the liquid separator. Consequently, the liquid separator can be designed in such a way that after the maximum permissible liquid fill level has been reached, the liquid only flows out through the gas outlet when the drainage valve is closed. The liquid separator is preferably designed in such a way that gas can continue to be recirculated while the liquid flows out through the gas outlet.

Ferner kann der Flüssigkeitsabscheider mindestens einen Anodenabgaseinlass umfassen. Der Anodenabgaseinlass ist mit dem Anodenauslass des Brennstoffzellenstapels fluidverbunden. Durch den Anodenabgaseinlass kann das Anodenabgas in den Flüssigkeitsabscheider einströmen.Furthermore, the liquid separator can comprise at least one anode exhaust gas inlet. The anode exhaust inlet is fluidly connected to the anode outlet of the fuel cell stack. The anode exhaust gas can flow into the liquid separator through the anode exhaust gas inlet.

Ferner kann der Flüssigkeitsabscheider mindestens einen Rezirkulationsauslass aufweisen. Der Rezirkulationsauslass ist mit dem Anodeneinlass des Brennstoffzellenstapels direkt oder indirekt fluidverbunden. Das durch den Rezirkulationsauslass aus dem Flüssigkeitsabscheider austretende Gas wird im Anodensubsystem rezirkuliert. Bevorzugt sind in der Einbaulage sowohl der mindestens eine Gasauslass als auch der Flüssigkeitsauslass tiefer angeordnet als der Rezirkulationsauslass, sodass die Flüssigkeit über den Gasauslass ablaufen kann, falls der maximale Flüssigkeitsfüllstand erreicht ist.Furthermore, the liquid separator can have at least one recirculation outlet. The recirculation outlet is fluidly connected to the anode inlet of the fuel cell stack directly or indirectly. The gas exiting the liquid separator through the recirculation outlet is recirculated in the anode subsystem. In the installed position, both the at least one gas outlet and the liquid outlet are preferably arranged lower than the recirculation outlet, so that the liquid can drain off via the gas outlet if the maximum liquid level is reached.

Das Brennstoffzellensystem kann mindestens einen Brennstoffsensor umfassen, der fluidverbunden ist mit dem Gasauslass. Beispielsweise kann der Brennstoffsensor im Abgassystem des Brennstoffzellensystems angeordnet sein, beispielsweise in oder stromab von einem Mischbereich, in dem das Anodenabgas mit dem Kathodenabgas vermischt wird. Ebenso kann der Brennstoffsensor auch in der Entlüftungsleitung angeordnet sein. Brennstoffsensoren wie beispielsweise Wasserstoffsensoren als solche sind bekannt.The fuel cell system may include at least one fuel sensor fluidly connected to the gas outlet. For example, the fuel sensor can be arranged in the exhaust gas system of the fuel cell system, for example in or downstream of a mixing area in which the anode exhaust gas is mixed with the cathode exhaust gas. Likewise, the fuel sensor can also be arranged in the ventilation line. Fuel sensors such as hydrogen sensors as such are known.

Das Brennstoffzellensystem kann eingerichtet sein, einen Wert zu erfassen, der repräsentativ ist für das Medium, insbesondere für das Fluid bzw. die Flüssigkeit bzw. den Flüssigkeitsgehalt des Gases bzw. der Fluidzusammensetzung, das durch den Gasauslass das Anodensubsystem verlässt. Nachstehend ist vereinfachend vom Medium die Rede. Der Wert kann auch als Überlauf-Wert bzw. Flüssigkeit-Wert bezeichnet werden. Nachstehend wird vereinfachend der Begriff „Wert“ verwendet. Der Flüssigkeitsgehalt gibt an, wie viel Flüssigkeit, (z.B. Produktwasser) in dem Gas enthalten ist, welches durch den Gasauslass entweicht. Insbesondere kann der Wert indikativ dafür sein, ob im Wesentlichen Produktwasser oder Gas durch den Gasausgang strömt. „lm Wesentlichen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die anderen Bestandteile im Medium bzw. Fluid vernachlässigbar sind. Falls ausschließlich Flüssigkeit austritt, beträgt der Flüssigkeitsgehalt 100 %.The fuel cell system can be set up to record a value that is representative of the medium, in particular for the fluid or the liquid or the liquid content of the gas or the fluid composition, which leaves the anode subsystem through the gas outlet. In the following, the medium is mentioned for the sake of simplicity. The value can also be referred to as the overflow value or liquid value. The term “value” is used below for simplification. The liquid content indicates how much liquid (e.g. product water) is contained in the gas that escapes through the gas outlet. In particular, the value can be indicative of whether essentially product water or gas flows through the gas outlet. In this context, “essentially” means that the other components in the medium or fluid are negligible. If only liquid escapes, the liquid content is 100%.

Das Brennstoffzellensystem kann eingerichtet sein, die Ablassrate an Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsauslass in Abhängigkeit vom erfassten Wert zu verändern. Insbesondere kann das Brennstoffzellensystem eingerichtet sein, die Menge an durch den Flüssigkeitsauslass abzulassender Flüssigkeit zu steigern, falls erfasst wurde, dass die Flüssigkeit durch den Gasauslass das Anodensubsystem verlässt. Insbesondere kann also das Entwässerungsventil geöffnet werden, wenn der Wasserabscheider überläuft. In einer Ausgestaltung wird das Entwässerungsventil nur geöffnet, wenn die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsabscheider in den Gasauslass strömt bzw. überläuft.The fuel cell system can be set up to change the discharge rate of liquid through the liquid outlet depending on the detected value. In particular, the fuel cell system can be set up to increase the amount of liquid to be drained through the liquid outlet if it has been detected that the liquid is leaving the anode subsystem through the gas outlet. In particular, the drainage valve can be opened when the water separator overflows. In one embodiment it will Drainage valve only open when the liquid flows from the liquid separator into the gas outlet or overflows.

Das Brennstoffzellensystem kann eingerichtet sein, eine Druckänderung im Anodensubsystem zur Erfassung des Wertes heranzuziehen. Wird durch den Gasauslass Flüssigkeit anstatt Gas ausgetragen, so kommt es während eines Gasablassvorgangs (=Purgen) aufgrund des größeren Strömungswiderstandes zu einem geringeren Druckabfall im Anodensubsystem. Dieser geringere Druckabfall kann als Indikator dafür angesehen werden, dass der Flüssigkeitsabscheider den maximalen Füllstand erreicht hat, und dass Flüssigkeit durch den Gasauslass ausströmt. Somit ist der geringere Druckabfall ein Wert, der repräsentativ ist für das Medium, insbesondere für das Fluid bzw. die Flüssigkeit bzw. den Flüssigkeitsgehalt des Gases bzw. der Fluidzusammensetzung, das durch den Gasauslass das Anodensubsystem verlässt.The fuel cell system can be set up to use a pressure change in the anode subsystem to record the value. If liquid instead of gas is discharged through the gas outlet, there is a lower pressure drop in the anode subsystem during a gas discharge process (=purging) due to the greater flow resistance. This lower pressure drop can be taken as an indicator that the liquid separator has reached its maximum level and that liquid is escaping through the gas outlet. Thus, the lower pressure drop is a value that is representative of the medium, in particular the fluid or the liquid or the liquid content of the gas or the fluid composition, which leaves the anode subsystem through the gas outlet.

Alternativ oder zusätzlich kann das Brennstoffzellensystem eingerichtet sein, das Signal vom Brennstoffsensor zur Erfassung des Wertes heranzuziehen. Wird ausschließlich Produktwasser durch den Gasauslass ausgetragen, so wird während des Gasablassvorgangs kein Brennstoff vom Brennstoffsensor erfasst. Dies kann ebenfalls als ein Wert angesehen werden, der repräsentativ ist für das Medium, insbesondere für das Fluid bzw. die Flüssigkeit bzw. den Flüssigkeitsgehalt des Gases bzw. der Fluidzusammensetzung, das durch den Gasauslass das Anodensubsystem verlässt.Alternatively or additionally, the fuel cell system can be set up to use the signal from the fuel sensor to record the value. If only product water is discharged through the gas outlet, no fuel is detected by the fuel sensor during the gas discharge process. This can also be regarded as a value which is representative of the medium, in particular for the fluid or the liquid or the liquid content of the gas or the fluid composition, which leaves the anode subsystem through the gas outlet.

Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems; und
2 eine schematische schematische Darstellung eines Flüssigkeitsabscheider 232.

The technology disclosed here will now be explained with reference to the figures. Show it:

1 a schematic representation of a fuel cell system; and
2 a schematic schematic representation of a liquid separator 232.

Die 1 zeigt schematisch ein Brennstoffzellensystem. Das Brennstoffzellensystem umfasst ein Kathodensubsystem. Das Kathodensubsystem saugt hier mittels eines Oxidationsmittelförderers 410 Oxidationsmittel (.B. Luft) an, das in dem nachgelagerten Ladeluftkühler 420 gekühlt wird. Das Oxidationsmittel gelangt über die Kathodenzuleitung 415 in die Kathode K des Brennstoffzellenstapels 300. Im Brennstoffzellenstapel 300 kommt es zur elektrochemischen Reaktion. Anschließend verlässt das Kathodenabgas den Brennstoffzellenstapel 300 und strömt durch die Kathodenabgasleitung 416. In der Kathodenabgasleitung 416 ist ein Mischbereich 450 angeordnet, in dem hier die Bypassleitung 460 mündet. Das Kathodensubsystem umfasst hier ferner die Absperrventile 430, 440. The 1 shows schematically a fuel cell system. The fuel cell system includes a cathode subsystem. The cathode subsystem draws in oxidizing agent (e.g. air) by means of an oxidizing agent conveyor 410, which is cooled in the downstream charge air cooler 420. The oxidizing agent reaches the cathode K of the fuel cell stack 300 via the cathode feed line 415. An electrochemical reaction occurs in the fuel cell stack 300. The cathode exhaust gas then leaves the fuel cell stack 300 and flows through the cathode exhaust gas line 416. A mixing area 450 is arranged in the cathode exhaust gas line 416, in which the bypass line 460 opens here. The cathode subsystem here also includes the shut-off valves 430, 440.

Das Anoden-Subsystem umfasst hier eine nicht weiter dargestellte Brennstoffquelle H2, beispielsweise einen Druckbehälter. Über ein Tankabsperrventil 211 und hier nicht gezeigten Druckminderer wird hier die Brennstoffzufuhr reguliert. Der Brennstoff gelangt über eine Anodenzuleitung 215 zur Anode A des Brennstoffzellenstapels 300, wo der Brennstoff an der elektrochemischen Reaktion teilnimmt. Das Anodenabgas verlässt den Brennstoffzellenstapel 300 und strömt in die Anodenabgasleitung 216. Die Anodenabgasleitung 216 mündet in den Anodenabgaseinlass 231 vom Flüssigkeitsabscheider 232. Im Flüssigkeitsabscheider 232 wird die Flüssigkeit F aus dem Anodenabgas abgeschieden. Die Flüssigkeit F sammelt sich im Speicherbehälter vom Flüssigkeitsabscheider 232 an. Die Flüssigkeit F kann hier über das mit dem Flüssigkeitsauslass 245 fluidverbundenen Entwässerungsventil 246 abgelassen werden. Ferner können durch das mit dem Gasauslass 241 fluidverbundene Entlüftungsventil 242 Gasbestandteile des Anodenabgases aus dem Anodensubsystem entweichen. Die abgelassenen Bestandteile des Anodenabgases strömen durch die Entlüftungsleitung 247 in die Mündungsstelle M, in der hier die Durchmischeinrichtung 248 vorgesehen ist. In der Durchmischungseinrichtung 248 werden die Gasbestandteile des Anodenabgases aus der Entlüftungsleitung 247 und die Flüssigkeit F verwirbelt, beispielsweise mittels einer Strahlpumpe. Über die Anodenspülleitung 249 gelangt das verwirbelte Anodengasgemisch in den Mischbereich 450, in dem das Anodenabgasgemisch mit dem Kathodenabgas gemischt und somit weiter verdünnt wird.The anode subsystem here includes a fuel source H2, not shown in detail, for example a pressure vessel. The fuel supply is regulated here via a tank shut-off valve 211 and a pressure reducer (not shown here). The fuel reaches the anode A of the fuel cell stack 300 via an anode feed line 215, where the fuel takes part in the electrochemical reaction. The anode exhaust gas leaves the fuel cell stack 300 and flows into the anode exhaust gas line 216. The anode exhaust gas line 216 opens into the anode exhaust gas inlet 231 from the liquid separator 232. In the liquid separator 232, the liquid F is separated from the anode exhaust gas. The liquid F accumulates in the storage tank from the liquid separator 232 . The liquid F can be drained here via the drainage valve 246 which is fluidly connected to the liquid outlet 245 . Furthermore, gas components of the anode exhaust gas can escape from the anode subsystem through the vent valve 242 that is fluidly connected to the gas outlet 241 . The discharged components of the anode waste gas flow through the ventilation line 247 into the outlet point M, in which the mixing device 248 is provided here. In the mixing device 248, the gas components of the anode exhaust gas from the ventilation line 247 and the liquid F are swirled, for example by means of a jet pump. The turbulent anode gas mixture reaches the mixing area 450 via the anode flushing line 249, in which the anode waste gas mixture is mixed with the cathode waste gas and is thus further diluted.

In dem Mischbereich 450 ist hier ein Brennstoffsensor 452 angeordnet ist. Der Brennstoffsensor 452 könnte ebenso in der Entlüftungsleitung 247 angeordnet sein. Der Brennstoffsensor 452 ist eingerichtet, während eines Entlüftungsvorgangs über das Entlüftungsventil 242 die Brennstoffkonzentration zu bestimmen. Entweicht nun zum größten Teil Flüssigkeit F anstatt Gas durch den Gasauslass 241, so erfasst der Brennstoffsensor 452 während des Entlüftungsvorgangs eine andere Brennstoffkonzentration als bei einem Entlüftungsvorgang, bei dem ausschließlich Gasbestandteile entweichen. Anhand dieser unterschiedlichen Signale kann das Brennstoffzellensystem feststellen, dass der Flüssigkeitsspeicherbehälter im Wasserabscheider 232 vollständig gefüllt ist. Anschließend wird das Entwässerungsventil 246 geöffnet, sodass die gespeicherte Flüssigkeit F entweichen kann. Der Flüssigkeitsabscheider 232 weist ferner einen Rezirkulationsauslass 233 auf, durch den die zu rezirkulierenden Anodenabgasbestandteile mittels eines Rezirkulationsförderers 236 zum Ejektor 234 gefördert werden. Der Ejektor 234 bringt das rezirkulierende Anodenabgas wieder in die Anodenzuleitung 215 ein.A fuel sensor 452 is arranged in the mixing area 450 here. Fuel sensor 452 could also be located in vent line 247 . Fuel sensor 452 is set up to determine the fuel concentration via vent valve 242 during a venting process. If now for the most part liquid F escapes through the gas outlet 241 instead of gas, the fuel sensor 452 detects a different fuel concentration during the venting process than during a venting process in which only gas components escape. The fuel cell system can use these different signals to determine that the liquid storage container in the water separator 232 is completely full. The drain valve 246 is then opened so that the stored liquid F can escape. The liquid separator 232 also has a recirculation outlet 233 through which the anode waste gas components to be recirculated are conveyed to the ejector 234 by means of a recirculation conveyor 236 . The ejector 234 reintroduces the recirculating anode waste gas into the anode supply line 215 .

Die 2 zeigt eine schematische Ansicht des Flüssigkeitsabscheiders 232. Im Flüssigkeitsabscheider 232 hat sich die Flüssigkeit F im Speicherbehälter angesammelt. Wird nun aus dem durch den Anodenabgaseinlass 231 einströmenden Anodenabgas weiterhin Flüssigkeit abgeschieden, so strömt die abgeschiedene Flüssigkeit durch den Gasauslass 241 des Flüssigkeitsabscheiders 232 aus und strömt schließlich am Brennstoffsensor 452 entlang. Dadurch ändert sich die Brennstoffkonzentration, die der Brennstoffsensor 452 erfasst. Das Brennstoffzellensystem schließt daraus, dass der Flüssigkeitsabscheider 232 den maximalen Flüssigkeitsfüllstand erreicht hat. Somit wird das Entwässerungsventil 246 geöffnet, damit die Flüssigkeit F durch den Flüssigkeitsauslass 245 aus dem Anodensubsystem entweichen kann.The 2 shows a schematic view of the liquid separator 232. In the liquid separator 232, the liquid F has accumulated in the storage container. If liquid continues to be separated from the anode waste gas flowing in through the anode waste gas inlet 231 , the separated liquid flows out through the gas outlet 241 of the liquid separator 232 and finally flows along the fuel sensor 452 . This changes the fuel concentration that fuel sensor 452 detects. From this, the fuel cell system concludes that the liquid separator 232 has reached the maximum liquid level. Thus, the drain valve 246 is opened to allow the liquid F to escape from the anode subsystem through the liquid outlet 245 .

Im Normalfall purgt Ventil 246 (= Entwässerungsventil oder Drain-Ventil) immer kurz genug, dass kein Gas mit austritt. In längeren Zeitabständen erfolgt ein Messpurge mit Ventil 242 (=Entlüftungsventil), dieser kann dann als Füllstandsindikator ausgewertet werden. Sollte Flüssigphase beim Austritt durch Ventil 242 detektiert werden, könnte der gesamte Behälter durch einen gezielten Purge mit Ventil 246 geleert werden, da Volumen und Durchflusscharakteristik des Ventils ja bekannt und konstant sind. Je nach Größe des Behälters sind die Meßpurges sehr selten, so daß eine erhebliche Verringerung der Wasserstoffverluste beim Purgen erreicht werden kann. Weiterhin ist das Purgeventil 242 aufgrund seiner Anordnung oberhalb des Flüssigwasserspiegels erheblich unempfindlicher gegen Vereisen beim Froststart, was die Robustheit des Systems bei diesen Bedingungen deutlich verbessert.Normally, valve 246 (= dewatering valve or drain valve) always purges short enough so that no gas escapes. A measuring purge with valve 242 (= vent valve) takes place at longer intervals, which can then be evaluated as a fill level indicator. If the liquid phase is detected when exiting valve 242, the entire container could be emptied by a targeted purge with valve 246, since the volume and flow characteristics of the valve are known and constant. Depending on the size of the container, the measurement purges are very rare, so that a significant reduction in hydrogen losses during purging can be achieved. Furthermore, due to its arrangement above the liquid water level, the purge valve 242 is considerably less sensitive to icing at the start of frost, which significantly improves the robustness of the system under these conditions.

Über die Entlüftungsleitung 247 gelangt das Anodenabgas zur Mündungsstelle M. In der Mündungsstelle M mündet die Entlüftungsleitung 247 in die Entwässerungsleitung bzw. Flüssigkeitsleitung stromab vom Entwässerungsventil 246. Ebenso kann vorgesehen sein, dass keine separate Entwässerungsleitung vorgesehen ist, sondern dass die Entlüftungsleitung 247 (kann auch nur von einem Strömungspfad des Entlüftungsventils 242 ausgebildet werden) direkt in einer Kammer des Entwässerungsventils 246 mündet.The anode waste gas reaches the outlet point M via the vent line 247. In the outlet point M, the vent line 247 opens into the drainage line or liquid line downstream of the drainage valve 246. It can also be provided that no separate drainage line is provided, but that the ventilation line 247 (can also formed only by a flow path of the vent valve 242) opens directly into a chamber of the drain valve 246.

In der Mündungsstelle M ist die Durchmischeinrichtung 248 vorgesehen, die hier eine Saugstrahlpumpe umfasst. In der Zeichnung sind die einzelnen Komponenten stark schematisch und weiter beabstandet gezeigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind das Entlüftungsventil, das Entwässerungsventil, der Flüssigkeitsabscheider 232 und/oder die Entlüftungsleitung unmittelbar benachbart und besonders bevorzugt in einem Gehäuse untergebracht. Somit lässt sich eine möglichst frühe und gute Durchmischung erzielen und Leitungslängen einsparen. Die hier gezeigte Gesamtlänge L zwischen dem Flüssigkeitsauslass 245 des Flüssigkeitsabscheiders 232 bis zum Anodenabgasauslass, hier also den Mischbereich 450 mit dem Kathodenabgasstrom, ist im Vergleich zum Abstand zwischen dem Flüssigkeitsauslass 245 und der Mündungsstelle. The mixing device 248 is provided in the opening point M, which here comprises a suction jet pump. In the drawing, the individual components are shown highly diagrammatically and further apart. In a preferred embodiment, the vent valve, the drain valve, the liquid separator 232 and/or the vent line are located directly adjacent and particularly preferably in one housing. In this way, mixing can be achieved as early and as well as possible, and cable lengths can be saved. The total length L shown here between the liquid outlet 245 of the liquid separator 232 to the anode exhaust gas outlet, ie here the mixing area 450 with the cathode exhaust gas flow, is in comparison to the distance between the liquid outlet 245 and the orifice.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.The foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications can be made within the scope of the invention without departing from the scope of the invention and its equivalents.

BezugszeichenlisteReference List

300300: Brennstoffzellenstapelfuel cell stack
AA: Anodenraumanode room
211211: Tankabsperrventiltank shut-off valve
215215: Anodenzuleitunganode lead
216216: Anodenabgasleitunganode exhaust line
231231: Anodenabgaseinlassanode exhaust inlet
232232: Flüssigkeitsabscheiderliquid separator
233233: Rezirkulationsauslassrecirculation outlet
234234: Ejektorejector
236236: Rezirkulationsfördererrecirculation conveyor
241241: Gasauslassgas outlet
242242: Entlüftungsventilvent valve
245245: Flüssigkeitsauslassliquid outlet
246246: Entwässerungsventildrainage valve
247247: Entlüftungsleitungvent line
248248: Durchmischeinrichtungmixing device
249249: Anodenspülleitunganode purge line
Ff: Flüssigkeitliquid
MM: Mündungsstelleestuary
KK: Kathodenraumcathode room
410410: Oxidationsm ittelfördereroxidizer promoter
415415: Kathodenzuleitungcathode lead
420420: Wärmetauscherheat exchanger
430430: Zuleitungs-DruckhalteventilInlet pressure relief valve
440440: Abgas-DruckhalteventilExhaust gas pressure control valve
416416: Kathodenabgasleitungcathode exhaust line
450450: Mischbereichmixing area
452452: Brennstoffsensorfuel sensor
460460: Brennstoffzellen-Bypassfuel cell bypass

Claims

Fuel cell system with at least one liquid separator (232), the liquid separator (232) being set up to drain a liquid (F) from an anode subsystem, a drainage valve (246) for draining the liquid (F) being provided on or downstream of the liquid separator (232). downstream of the drainage valve (246), a ventilation line (247) fluidly connected to the anode subsystem opens into an outlet, the outlet (M) being provided adjacent to the drainage valve (246), and in the outlet (M) a mixing device (248 ) is provided, which is set up to mix the fluid flow flowing in from the drainage valve (246) into the orifice (M) with the fluid flow flowing in from the vent line (247).

fuel cell system claim 1 , wherein the mixing device (248) is set up to swirl the inflowing fluid streams.

fuel cell system claim 1 or 2 , wherein the mixing device (248) comprises a jet pump.

Fuel cell system according to one of the preceding claims, wherein the mixing device (248) is set up to achieve the mixing using the Venturi effect and/or Coanda effect.

Fuel cell system according to one of the preceding claims, in which the fluid stream flowing in from the ventilation line (247) flows downstream in the orifice (M).

Fuel cell system according to one of the preceding claims, wherein the liquid separator (232) and the mixing device (248) are provided in a common housing.

Fuel cell system according to one of the preceding claims, wherein the length of the flow path between a liquid outlet (245) of the liquid separator (232) to the entrance into the mixing device (248) is a maximum of 30% of the total length (L) or a maximum of 15% of the total length (L) or is at most 5% of the total length (L), the total length (L) being the entire flow path between the liquid outlet (245) of the liquid separator (232) and the anode exhaust gas outlet.

Fuel cell system according to one of the preceding claims, wherein the liquid separator (232) is designed in such a way that the liquid (F) flows off only through the gas outlet (241) directly after the maximum liquid level has been reached.

fuel cell system claim 8 , wherein the fuel cell system is set up to detect a value that is representative of the medium that leaves the anode subsystem through the gas outlet (241).

Fuel cell system according to one of the preceding claims, wherein the fuel cell system is set up to change the discharge rate of liquid (F) through the liquid outlet (245) depending on the detected value.

Fuel cell system according to one of the preceding claims, wherein the fuel cell system is set up to use a pressure change in the anode subsystem to record the value.

Fuel cell system according to one of the preceding claims, further comprising a fuel sensor (452) which is fluidly connected to the gas outlet (241), and wherein the fuel cell system is arranged to use a signal from the fuel sensor (452) for detecting the value.

Motor vehicle comprising a fuel cell system according to one of the preceding claims.