DE102021204451A1

DE102021204451A1 - Device for recirculating anode gas in an anode circuit of a fuel cell system, fuel cell system and method for operating a fuel cell system

Info

Publication number: DE102021204451A1
Application number: DE102021204451.4A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2022-11-10
Also published as: WO2022233566A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis (2) eines Brennstoffzellensystems, umfassend mindestens eine Strahlpumpe (3) mit einer Treibdüse (4), über die ein Strömungspfad (5) für frisches und rezirkuliertes Anodengas führt, ferner umfassend einen Bypasspfad (6) zur Umgehung der Treibdüse (4), wobei in den Bypasspfad (6) ein druckgesteuertes Ventil (7) integriert ist, mit dessen Hilfe der Bypasspfad (6) zu- und abschaltbar ist.Die Erfindung betrifft ferner ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems.The invention relates to a device (1) for recirculating anode gas in an anode circuit (2) of a fuel cell system, further comprising at least one jet pump (3) with a driving nozzle (4) via which a flow path (5) for fresh and recirculated anode gas leads comprising a bypass path (6) for bypassing the driving nozzle (4), a pressure-controlled valve (7) being integrated into the bypass path (6), with the aid of which the bypass path (6) can be switched on and off.The invention also relates to a fuel cell system with a device (1) according to the invention and a method for operating a fuel cell system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems. Ferner wird ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems.The invention relates to a device for recirculating anode gas in an anode circuit of a fuel cell system. Furthermore, a fuel cell system with a device according to the invention is proposed. In addition, the invention relates to a method for operating a fuel cell system.

Stand der TechnikState of the art

Eine Brennstoffzelle wandelt einen Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, und Sauerstoff in elektrische Energie. Der Brennstoff wird hierzu einer Anode und der Sauerstoff einer Kathode der Brennstoffzelle zugeführt. Da aus der Brennstoffzelle austretender Brennstoff in der Regel noch Restmengen an Brennstoff enthält, wird er rezirkuliert und der Anode erneut zugeführt. Dies spart Brennstoff. Die Rezirkulation kann dabei aktiv mit Hilfe eines Rezirkulationsgebläses und/oder passiv mit Hilfe einer Strahlpumpe bewirkt werden.A fuel cell converts a fuel, such as hydrogen, and oxygen into electrical energy. For this purpose, the fuel is fed to an anode and the oxygen to a cathode of the fuel cell. Since fuel exiting the fuel cell usually still contains residual amounts of fuel, it is recirculated and fed back to the anode. This saves fuel. The recirculation can be effected actively with the help of a recirculation fan and/or passively with the help of a jet pump.

Problematisch bei dem Einsatz einer Strahlpumpe zur Rezirkulation ist eine nachlassende Rezirkulationsleistung im niedrigen Lastbereich. Um hier Abhilfe zu schaffen, kann eine kleinere zweite Strahlpumpe eingesetzt werden, die auf einen niedrigen Lastbereich ausgelegt und parallel zur ersten Strahlpumpe angeordnet ist. Bei Niedriglast kann dann die kleinere Strahlpumpe zur Steigerung der Rezirkulationsleistung betrieben werden. Bei Hochlast können beide Strahlpumpen parallel betrieben werden, so dass die Rezirkulationsleistung gesteigert und eine Menge erreicht wird, die im Wesentlichen der Menge bei Volllast entspricht. Alternativ oder ergänzend kann ein Bypass-Dosierventil geöffnet werden, das in einen die Strahlpumpe umgehenden Bypasspfad integriert ist, um eine zusätzliche Menge an frischem Anodengas bzw. Brennstoff einzudosieren. Dies setzt jedoch das Vorsehen eines weiteren aktiv ansteuerbaren Ventils voraus, wodurch die Komplexität des Systems steigt.A problem with the use of a jet pump for recirculation is a decreasing recirculation performance in the low load range. To remedy this, a smaller second jet pump can be used, which is designed for a low load range and is arranged parallel to the first jet pump. At low load, the smaller jet pump can then be operated to increase the recirculation performance. At high load, both jet pumps can be operated in parallel, so that the recirculation performance is increased and a volume is achieved that essentially corresponds to the volume at full load. Alternatively or additionally, a bypass metering valve can be opened, which is integrated into a bypass path bypassing the jet pump, in order to meter in an additional quantity of fresh anode gas or fuel. However, this requires the provision of a further actively controllable valve, which increases the complexity of the system.

Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit deren Hilfe eine Bypassdosierung einfach und kostengünstig umsetzbar ist.The present invention is therefore concerned with the task of specifying a device and a method with the aid of which bypass dosing can be implemented easily and inexpensively.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner werden ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems angegeben.To solve the problem, the device with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Furthermore, a fuel cell system with a device according to the invention and a method for operating a fuel cell system are specified.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems vorgeschlagene Vorrichtung umfasst mindestens eine Strahlpumpe mit einer Treibdüse, über die ein Strömungspfad für frisches und rezirkuliertes Anodengas führt. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Bypasspfad zur Umgehung der Treibdüse, wobei in den Bypasspfad ein druckgesteuertes Ventil integriert ist, mit dessen Hilfe der Bypasspfad zu- und abschaltbar ist.The device proposed for the recirculation of anode gas in an anode circuit of a fuel cell system comprises at least one jet pump with a driving nozzle, via which a flow path for fresh and recirculated anode gas leads. The device also includes a bypass path for bypassing the driving nozzle, with a pressure-controlled valve being integrated into the bypass path, with the aid of which the bypass path can be switched on and off.

Da über den Bypasspfad eine zusätzliche Menge an frischem Anodengas in den Anodenkreis eingebracht werden kann, kann die Treibdüse der Strahlpumpe kleiner ausgelegt werden. Durch die kleiner ausgelegte Treibdüse wird eine optimierte Auslegung der Strahlpumpe im Niedriglastbereich erreicht.Since an additional quantity of fresh anode gas can be introduced into the anode circuit via the bypass path, the driving nozzle of the jet pump can be designed to be smaller. Due to the smaller design of the driving nozzle, an optimized design of the jet pump is achieved in the low-load range.

Durch Ausbildung des in den Bypasspfad integrierten Ventils als druckgesteuertes Ventil, kann dieses vergleichsweise einfach ausgeführt sein, insbesondere kann auf eine zusätzliche Aktorik verzichtet werden. Dies setzt voraus, dass das in den Bypasspfad integrierte druckgesteuerte Ventil aufgrund des anliegenden Druckverhältnisses öffnet.By configuring the valve integrated into the bypass path as a pressure-controlled valve, it can be of comparatively simple design, and in particular additional actuators can be dispensed with. This presupposes that the pressure-controlled valve integrated in the bypass path opens due to the prevailing pressure ratio.

In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass das druckgesteuerte Ventil ein bewegliches Ventilglied umfasst, an dem ein variabler Druck p1 anliegt, der stromaufwärts der Treibdüse herrscht und auf das Ventilglied eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft ausübt. Der Druck p1 und damit die auf das Ventilglied wirkende Öffnungskraft steigen, wenn die stromaufwärts der Treibdüse eindosierte Menge an frischem Anodengas erhöht wird.In a further development of the invention it is therefore proposed that the pressure-controlled valve comprises a movable valve member to which a variable pressure p1 is applied, which prevails upstream of the driving nozzle and exerts a force acting in the opening direction on the valve member. The pressure p1 and thus the opening force acting on the valve member increase when the quantity of fresh anode gas metered in upstream of the driving nozzle is increased.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass am Ventilglied ein Druck p2 anliegt, der im Anodenkreis herrscht und auf das Ventilglied eine in Schließrichtung wirkende Kraft ausübt. Da der im Anodenkreis herrschende Druck p2 lediglich geringfügigen Änderungen unterliegt, können auf diese Weise ein definiertes Öffnen des Ventils sowie ein gezieltes Zuschalten des Bypasspfads erreicht werden.Furthermore, it is proposed that a pressure p2 is applied to the valve member, which pressure prevails in the anode circuit and exerts a force acting in the closing direction on the valve member. Since the pressure p2 prevailing in the anode circuit is only subject to slight changes, a defined opening of the valve and a targeted switching on of the bypass path can be achieved in this way.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass das Ventilglied in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt ist. Über die Federkraft der Feder kann der Öffnungsdruck des druckgesteuerten Ventils eingestellt werden, so dass hierüber ein definiertes Öffnen des Ventils unterstützt wird. Ferner kann das Öffnen verzögert werden, um erst die über die Strahlpumpe eingebrachte Menge zu steigern. Kann diese nicht weiter gesteigert werden, bildet sich vor der Treibdüse ein Staudruck aus, der schließlich zum Öffnen des druckgesteuerten Ventils führt.Alternatively or additionally, it is proposed that the valve member is acted upon by the spring force of a spring in the closing direction. The opening pressure of the pressure-controlled valve can be set via the spring force of the spring, so that a defined opening of the valve is supported. Furthermore, the opening can be delayed in order to first increase the quantity introduced via the jet pump. If this cannot be increased further, a dynamic pressure builds up in front of the motive nozzle, which ultimately leads to the pressure-controlled valve opening.

Bevorzugt ist der Treibdüse ein Dosierventil zum Eindosieren von frischem Anodengas vorgeschaltet. Die zur Ausbildung eines Staudrucks stromaufwärts der Treibdüse erforderliche Mengensteigerung kann dann durch entsprechende Ansteuerung des Dosierventils erzielt werden. Über die Ansteuerung des Dosierventils kann dann auch das druckgesteuerte Ventil geöffnet und der Bypasspfad zugeschaltet werden. Das heißt, dass lediglich ein aktiv ansteuerbares Dosierventil zur Aktivierung der mindestens einen Strahlpumpe sowie zum Zuschalten des Bypasspfads erforderlich ist.A metering valve for metering in fresh anode gas is preferably connected upstream of the driving nozzle. The increase in quantity required to form a dynamic pressure upstream of the propulsion nozzle can then be achieved by appropriate control of the metering valve. By controlling the dosing valve, the pressure-controlled valve can then also be opened and the bypass path switched on. This means that only one actively controllable metering valve is required to activate the at least one jet pump and to switch on the bypass path.

Ferner bevorzugt ist das Dosierventil als Proportionalventil ausgeführt. Das heißt, dass der Öffnungsquerschnitt des Dosierventils variabel einstellbar ist. Über den Öffnungsquerschnitt des Dosierventils kann auf diese Weise der Öffnungsquerschnitt des druckgesteuerten Ventils beeinflusst werden. Je weiter das Dosierventil öffnet, desto weiter öffnet auch das druckgesteuerte Ventil, so dass die über den Bypasspfad in den Anodenkreis eingebrachte Menge steigt. Die Treibdüse der Strahlpumpe bleibt dabei maximal durchströmt. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Anpassung der Dosiermenge zur Druckregelung im Anodenkreis möglich.Furthermore, the metering valve is preferably designed as a proportional valve. This means that the opening cross section of the metering valve can be variably adjusted. In this way, the opening cross section of the pressure-controlled valve can be influenced via the opening cross section of the metering valve. The further the metering valve opens, the further the pressure-controlled valve also opens, so that the quantity introduced into the anode circuit via the bypass path increases. The flow through the jet pump's motive nozzle remains maximum. In this way, continuous adjustment of the dosing quantity to regulate the pressure in the anode circuit is possible.

Das Dosierventil öffnet vorzugsweise in einen der Treibdüse vorgelagerten Raum, von dem der Bypasspfad abzweigt. Über den der Treibdüse vorgelagerten Raum kann - bei geöffnetem druckgesteuerten Ventil - die über das Dosierventil eindosierte Menge auf die Strahlpumpe und den Bypasspfad verteilt werden.The metering valve preferably opens into a space upstream of the driving nozzle, from which space the bypass path branches off. When the pressure-controlled valve is open, the volume metered in via the metering valve can be distributed to the jet pump and the bypass path via the space in front of the driving nozzle.

Bevorzugt mündet stromabwärts der Treibdüse ein Zulauf für rezirkuliertes Anodengas in den Strömungspfad. Der Strömungspfad bildet in diesem Bereich einen Ansaugraum aus, in den rezirkuliertes Anodengas gesaugt wird, wobei über die Treibdüse strömendes frisches Anodengas als Treibmedium dient. An den Ansaugraum kann bzw. können ein Mischrohr und/oder ein Diffusor anschließen, um die Durchmischung von frischem und rezirkuliertem Anodengas zu fördern bevor es in den Anodenkreis gelangt.An inlet for recirculated anode gas preferably opens into the flow path downstream of the driving nozzle. In this area, the flow path forms an intake chamber into which recirculated anode gas is sucked, with fresh anode gas flowing through the driving nozzle serving as the driving medium. A mixing tube and/or a diffuser can be connected to the intake chamber in order to promote the mixing of fresh and recirculated anode gas before it reaches the anode circuit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zur Rezirkulation von Anodengas mindestens zwei Strahlpumpen auf, die parallel geschaltet und lastabhängig aktivierbar sind. Auf diese Weise können mehrere Strömungspfade sowie ein Bypasspfad zum Eindosieren von Brennstoff genutzt werden, so dass der Druck im Anodenkreis noch genauer regelbar ist.According to a preferred embodiment of the invention, the device for recirculating anode gas has at least two jet pumps which are connected in parallel and can be activated as a function of the load. In this way, several flow paths and a bypass path can be used for metering in fuel, so that the pressure in the anode circuit can be regulated even more precisely.

Da der bevorzugte Anwendungsbereich der vorgeschlagenen Vorrichtung ein Brennstoffzellensystem ist, wird ferner ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Die Vorrichtung ist dabei in einen Anodenkreis des Brennstoffzellensystems integriert. Mit Hilfe der Vorrichtung kann aus mindestens einer Brennstoffzelle austretendes Anodengas rezirkuliert werden, so dass der Brennstoffbedarf sinkt. Ferner kann mit Hilfe des in den Bypasspfad integrierten druckgesteuerten Ventils eine Mengensteigerung erzielt werden. Die Treibdüse der mindestens einen Strahlpumpe kann auf Niedriglast ausgelegt sein, wodurch die Systemauslegung verbessert wird. Da das Ventil druckgesteuert ist, wird zum Zuschalten des Bypasspfads kein weiteres aktiv ansteuerbares Ventil benötigt, so dass das Brennstoffzellensystem vereinfacht wird. Since the preferred area of application of the proposed device is a fuel cell system, a fuel cell system with a device according to the invention is also proposed. The device is integrated into an anode circuit of the fuel cell system. Anode gas escaping from at least one fuel cell can be recirculated with the aid of the device, so that the fuel requirement decreases. Furthermore, an increase in quantity can be achieved with the aid of the pressure-controlled valve integrated in the bypass path. The driving nozzle of the at least one jet pump can be designed for low loads, which improves the system design. Since the valve is pressure-controlled, no further actively controllable valve is required to switch on the bypass path, so that the fuel cell system is simplified.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystem vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird mit Hilfe eines Dosierventils frisches Anodengas in einen Anodenkreis eindosiert, in den mindestens eine mit Hilfe des Dosierventils steuerbare Strahlpumpe zur Rezirkulation von Anodengas integriert ist. Zur Erhöhung der Dosiermenge in einem hohen Lastbereich wird ein die Strahlpumpe, insbesondere eine Treibdüse der Strahlpumpe, umgehender Bypasspfad durch Öffnen eines in den Bypasspfad integrierten druckgesteuerten Ventils zugeschaltet.In addition, a method for operating a fuel cell system is proposed. In the method, fresh anode gas is metered into an anode circuit with the aid of a metering valve, in which at least one jet pump, controllable with the aid of the metering valve, is integrated for the recirculation of anode gas. To increase the metering quantity in a high load range, a bypass path bypassing the jet pump, in particular a driving nozzle of the jet pump, is switched on by opening a pressure-controlled valve integrated in the bypass path.

Bei zugeschaltetem Bypasspfad wird eine zusätzliche Menge an der Strahlpumpe vorbei in den Anodenkreis eingebracht, so dass eine ausreichende Versorgung mit Brennstoff selbst in hohen Lastbereichen gewährleistet ist. Der Brennstoff wird über den Anodenkreis mindestens einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellensystems zugeführt, die den Brennstoff, vorzugsweise Wasserstoff, zusammen mit Sauerstoff in elektrische Energie, Wärme und Wasser wandelt. Zur Sicherstellung einer optimalen Versorgung der mindestens einen Brennstoffzelle mit Brennstoff nach bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird lediglich ein aktiv ansteuerbares Ventil benötigt, wobei es sich um ein Dosierventil handelt, das vorzugsweise als Proportionalventil ausgeführt ist.When the bypass path is switched on, an additional amount is fed past the jet pump into the anode circuit, so that an adequate supply of fuel is ensured even in high load ranges. The fuel is fed via the anode circuit to at least one fuel cell of the fuel cell system, which converts the fuel, preferably hydrogen, together with oxygen, into electrical energy, heat and water. To ensure an optimal supply of fuel to the at least one fuel cell according to the proposed method, only one actively controllable valve is required, which is a metering valve that is preferably designed as a proportional valve.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rezirkulation von Anodengas.A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing. This shows a schematic longitudinal section through a device according to the invention for the recirculation of anode gas.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Die in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dient der Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis 2 eines Brennstoffzellensystems (nicht dargestellt). Über den Anodenkreis 2 wird mindestens einer Brennstoffzelle (nicht dargestellt) des Brennstoffzellensystems ein Anodengas, beispielsweise Wasserstoff, zugeführt. Da aus der Brennstoffzelle austretendes Anodengas noch Reste an Brennstoff enthält, wird es rezirkuliert. Zur Rezirkulation wird die in der Figur dargestellte Vorrichtung 1 eingesetzt.The device 1 according to the invention shown in the figure serves to recirculate anode gas in an anode circuit 2 of a fuel cell system (not shown). An anode gas, for example hydrogen, is supplied via the anode circuit 2 to at least one fuel cell (not shown) of the fuel cell system. Since anode gas escaping from the fuel cell still contains residues of fuel, it is recirculated. The device 1 shown in the figure is used for recirculation.

Die Vorrichtung 1 umfasst hierzu eine Strahlpumpe 3 mit einer Treibdüse 4, über die ein Strömungspfad 5 für frisches Anodengas führt. Das frische Anodengas wird in einem Tank (nicht dargestellt) bevorratet und mit Hilfe eines Dosierventils 10 in den Anodenkreis 2 eindosiert. Das Dosierventil 10 ist stromaufwärts der Treibdüse 4 der Strahlpumpe 3 angeordnet, so dass das eindosierte frische Anodengas zugleich als Treibmedium nutzbar ist. Über die Treibdüse 4 gelangt das eindosierte frische Anodengas in einen Ansaugraum 13, in den ein Zulauf 12 für rezirkuliertes Anodengas mündet. Auf den Ansaugraum 13 folgen ein Mischrohr 14 sowie ein Diffusor 15, um eine optimale Durchmischung von frischem und rezirkuliertem Anodengas zu erzielen. Über den Diffusor 15 gelangt das Anodengas in den Anodenkreis 2 und wird über den Anodenkreis 2 der mindestens einen Brennstoffzelle zugeführt.For this purpose, the device 1 comprises a jet pump 3 with a driving nozzle 4, via which a flow path 5 for fresh anode gas leads. The fresh anode gas is stored in a tank (not shown) and metered into the anode circuit 2 with the aid of a metering valve 10 . The metering valve 10 is arranged upstream of the driving nozzle 4 of the jet pump 3, so that the metered-in fresh anode gas can also be used as a driving medium. The metered-in fresh anode gas reaches an intake chamber 13 via the driving nozzle 4, into which an inlet 12 for recirculated anode gas opens. The intake chamber 13 is followed by a mixing tube 14 and a diffuser 15 in order to achieve optimal mixing of fresh and recirculated anode gas. The anode gas enters the anode circuit 2 via the diffuser 15 and is fed via the anode circuit 2 to the at least one fuel cell.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung 1 weist zum Eindosieren von frischem Anodengas einen parallel zum Strömungspfad 5 verlaufenden Bypasspfad 6 auf, der bei Bedarf, insbesondere bei Hochlast, zuschaltbar ist. Zum Zuschalten ist in den Bypasspfad 6 ein Ventil 7 integriert, das druckgesteuert ist. Das Ventil 7 weist hierzu ein bewegliches Ventilglied 8 auf, das in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder 9 beaufschlagt ist. Zudem liegen an dem Ventilglied 8 einerseits ein Druck p1, andererseits ein Druck p2 an. Bei dem Druck p1 handelt es sich um den Druck, der stromaufwärts der Treibdüse 4 in einem Raum 11 herrscht, von dem der Bypasspfad 6 abzweigt. Bei dem Druck p2 handelt es sich um den Druck im Anodenkreis 2. Durch weiteres Öffnen des Dosierventils 10 kann der Druck p1 im Raum 11 angehoben werden, bis er den Öffnungsdruck des Ventils 7 überteigt und das Ventil 7 öffnet. Der Öffnungsdruck kann dabei über die Federkraft der Feder 9 eingestellt werden. Da das Ventilglied 8 allseitig von Anodengas umströmt ist, müssen keine besonderen Dichtheitsanforderungen erfüllt werden. Das Ventil 7 kann demnach vergleichsweise einfach ausgebildet sein. Je weiter das Dosierventil 10 öffnet, desto weiter öffnet auch das Ventil 7 und es strömt mehr Anodengas über den Bypasspfad 6 in den Anodenkreis 2. Die Treibdüse 4 bleibt dabei maximal durchströmt.The device 1 shown in the figure has a bypass path 6 running parallel to the flow path 5 for metering in fresh anode gas, which bypass path can be switched on if required, in particular at high load. A valve 7, which is pressure-controlled, is integrated into the bypass path 6 for switching on. For this purpose, the valve 7 has a movable valve member 8 which is acted upon by the spring force of a spring 9 in the closing direction. In addition, there is a pressure p1 on the valve member 8 on the one hand and a pressure p2 on the other. The pressure p1 is the pressure that prevails upstream of the driving nozzle 4 in a space 11 from which the bypass path 6 branches off. The pressure p2 is the pressure in the anode circuit 2. By further opening the metering valve 10, the pressure p1 in the space 11 can be increased until it exceeds the opening pressure of the valve 7 and the valve 7 opens. The opening pressure can be adjusted via the spring force of the spring 9 . Since the valve member 8 has anode gas flowing around it on all sides, no special tightness requirements have to be met. The valve 7 can therefore be of comparatively simple design. The further the metering valve 10 opens, the further the valve 7 also opens and more anode gas flows via the bypass path 6 into the anode circuit 2. The flow through the driving nozzle 4 remains at its maximum.

Claims

Device (1) for recirculating anode gas in an anode circuit (2) of a fuel cell system, comprising at least one jet pump (3) with a driving nozzle (4) via which a flow path (5) for fresh and recirculated anode gas leads, further comprising a bypass path ( 6) for bypassing the propulsion nozzle (4), a pressure-controlled valve (7) being integrated into the bypass path (6), with the aid of which the bypass path (6) can be switched on and off.

Device (1) after claim 1 , characterized in that the pressure-controlled valve (7) comprises a movable valve member (8) to which a variable pressure (p1) is applied, which prevails upstream of the propulsion nozzle (4) and exerts a force acting in the opening direction on the valve member (8). .

Device (1) after claim 2 , characterized in that a pressure (p2) is applied to the valve member (8), which pressure prevails in the anode circuit (2) and exerts a force acting in the closing direction on the valve member (8).

Device (1) after claim 2 or 3 , characterized in that the valve member (8) is acted upon in the closing direction by the spring force of a spring (9).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the driving nozzle (3) is preceded by a metering valve (10) for metering in fresh anode gas, which is preferably designed as a proportional valve.

Device (1) after claim 5 , characterized in that the metering valve (10) opens into a space (11) upstream of the propulsion nozzle (4), from which space the bypass path (6) branches off.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an inlet (12) for recirculated anode gas opens into the flow path (5) downstream of the driving nozzle (4).

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two jet pumps (3) are connected in parallel and can be activated as a function of the load.

Fuel cell system with a device (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (1) is integrated into an anode circuit (2) of the fuel cell system.

Method for operating a fuel cell system, in which fresh anode gas is metered into an anode circuit (2) with the aid of a metering valve (10), in which at least one jet pump (3) controllable with the aid of the metering valve (10) is integrated for the recirculation of anode gas, wherein to increase the dosing quantity in a high load range, the jet pump (3), in particular a driving nozzle (4) of the jet pump (3), immediate bypass path (6) is switched on by opening a pressure-controlled valve (7) integrated into the bypass path (6).