DE102021207749A1 - Method for controlling a drying process of a fuel cell system - Google Patents

Method for controlling a drying process of a fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
DE102021207749A1
DE102021207749A1 DE102021207749.8A DE102021207749A DE102021207749A1 DE 102021207749 A1 DE102021207749 A1 DE 102021207749A1 DE 102021207749 A DE102021207749 A DE 102021207749A DE 102021207749 A1 DE102021207749 A1 DE 102021207749A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cathode
stack
fuel cell
cell system
drying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021207749.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Jochen Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021207749.8A priority Critical patent/DE102021207749A1/en
Publication of DE102021207749A1 publication Critical patent/DE102021207749A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04179Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by purging or increasing flow or pressure of reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04753Pressure; Flow of fuel cell reactants

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems (100) mit mindestens einem Stack (101), insbesondere beim Abstellen des Brennstoffzellensystems (100), vorzugsweise in Vorbereitung auf einen Start, insbesondere einen Gefrierstart und/oder Kaltstart, des Brennstoffzellensystems (100),aufweisend folgende Schritte:- Betreiben eines Kathodensystems (10) des Brennstoffzellensystems (100) zum Trocknen des Brennstoffzellensystems (100),- Pulsieren und/oder Variieren eines Luftmassenstroms (dm/dt) durch den Stack (101), und/oder- Pulsieren und/oder Variieren eines Kathodendrucks (p) im Stack (101).The invention relates to a method for controlling a drying process of a fuel cell system (100) with at least one stack (101), in particular when the fuel cell system (100) is switched off, preferably in preparation for a start, in particular a freeze start and/or cold start, of the fuel cell system (100 ), Having the following steps: - operating a cathode system (10) of the fuel cell system (100) to dry the fuel cell system (100), - pulsing and/or varying an air mass flow (dm/dt) through the stack (101), and/or- Pulsating and/or varying a cathode pressure (p) in the stack (101).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einem Stack, insbesondere beim Abstellen des Brennstoffzellensystems, vorzugsweise in Vorbereitung auf einen Start, insbesondere einen Gefrierstart und/oder Kaltstart, des Brennstoffzellensystems nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Zudem betrifft die Erfindung eine entsprechende Steuereinheit und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for controlling a drying process of a fuel cell system with at least one stack, in particular when shutting down the fuel cell system, preferably in preparation for a start, in particular a freeze start and/or cold start, of the fuel cell system according to the independent method claim. In addition, the invention relates to a corresponding control unit and a corresponding computer program product.

Stand der TechnikState of the art

Bei Fahrzeugen, sog. Brennstoffzellenfahrzeugen, bei denen die Antriebsenergie u.a. durch ein oder mehrere Brennstoffzellensysteme geliefert wird, wird in der Regel das Oxidationsmittel Sauerstoff aus der Umgebungsluft und als Reduktionsmittel bzw. Brennstoff Wasserstoff benutzt, um in der Brennstoffzelle zu Wasser (bzw. Wasserdampf) zu reagieren und damit durch elektrochemische Wandlung eine elektrische Leistung zu liefern. Die Brennstoffzellensysteme umfassen zumeist mehrere Brennstoffzellen, die zu einem Stack zusammengeführt werden. Herausfordernd ist bei den mobilen Brennstoffzellensystemen der Start des Systems bei allen weltweit relevanten Bedingungen und bei unterschiedlich langen Stillstandszeiten der Fahrzeuge:

  • - funktional zu realisieren und
  • - dabei die Lebenszeitanforderungen an das System zu erreichen.
In vehicles, so-called fuel cell vehicles, in which the drive energy is supplied by one or more fuel cell systems, among other things, the oxidizing agent oxygen from the ambient air and the reducing agent or fuel hydrogen are used to convert water (or water vapor) in the fuel cell. to react and thus to supply electrical power through electrochemical conversion. The fuel cell systems usually include several fuel cells that are combined to form a stack. With mobile fuel cell systems, the challenge is starting the system under all globally relevant conditions and with different lengths of vehicle downtime:
  • - to implement functionally and
  • - while achieving the lifetime requirements for the system.

Bei Gefrierstarts, ist u.a. das Ziel im Fokus, den Stack möglichst schnell aus der Gefrierzone (Temperatur > 0°C) zu bringen, damit entstehendes Wasser an kritischen Stellen im Stack nicht einfriert. Bei einem fehlerhaften Gefrierstart können sowohl der Stack massiv irreversibel Schäden nehmen als auch das System nicht startfähig sein. Das Fahrzeug müsste bei einem fehlgeschlagenen Gefrierstart in eine „warme“ Umgebung gebracht bzw. abgeschleppt werden. Wichtig ist es zumeist, wie viel Wasser der Stack vor dem Start bzw. beim Beginn des Starts enthält. Dieses Maß an Wasser soll vorteilhafterweise innerhalb eines Toleranzbandes liegen, damit der Stack einerseits das beim Start anfallende Wasser noch in seine speicherfähigen Komponenten (wie z. B. Membran, Gasdiffusionslage, etc.) einlagern kann, ohne Blockaden durch gefrierendes Wasser zu bekommen. Andererseits soll der Stack auch nicht komplett getrocknet werden, sodass keine Protonenleitfähigkeit der Membran möglich ist und die Membran durch zu trockene Zustände geschädigt wird. Somit sind den Starts vorgelagerte Zustände und Betriebsarten essentiell wichtig, um bereits vorbereitende Maßnahmen für den Wiederstart sicherzustellen, wie z. B.:

  • - Trocknungsverfahren des Stacks beim Abstellen des Systems, und/oder
  • - Purge-Vorgang im Stillstand des Systems.
In the case of freezing starts, the focus is, among other things, on getting the stack out of the freezing zone (temperature > 0°C) as quickly as possible so that the water that forms does not freeze at critical points in the stack. In the event of a faulty freeze start, both the stack can suffer massive irreversible damage and the system cannot be started. In the event of a failed freeze start, the vehicle would have to be taken to a "warm" area or towed. It is usually important how much water the stack contains before the start or at the beginning of the start. This amount of water should advantageously be within a tolerance band so that the stack can store the water that accumulates during the start in its storable components (e.g. membrane, gas diffusion layer, etc.) without getting blockages from freezing water. On the other hand, the stack should not be completely dried, so that proton conductivity of the membrane is not possible and the membrane is damaged by states that are too dry. States and operating modes before the start are therefore essential in order to ensure preparatory measures for the restart, such as e.g. e.g.:
  • - Drying procedure of the stack when shutting down the system, and/or
  • - Purge process when the system is at a standstill.

Die Trocknung des Kathodenpfades kann bspw. mittels eines Luftverdichtungssystems (zum „Ausblasen“ des Stacks) für eine definierte Zeit durchgeführt werden.The drying of the cathode path can be carried out for a defined time, for example, using an air compression system (to "blow out" the stack).

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung sieht vor: ein Verfahren zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einem Stack, insbesondere beim Abstellen des Brennstoffzellensystems, vorzugsweise in Vorbereitung auf einen Start, insbesondere einen Kaltstart bzw. Gefrierstart, des Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruches. Zudem sieht die Erfindung eine entsprechende Steuereinheit und ein entsprechendes Computerprogramm mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche vor. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Ausführungsformen und/oder Aspekten der Erfindung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen und/oder Aspekten und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Ausführungsformen und/oder Aspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The present invention provides: a method for controlling a drying process of a fuel cell system with at least one stack, in particular when shutting down the fuel cell system, preferably in preparation for a start, in particular a cold start or freeze start, of the fuel cell system with the features of the independent method claim. In addition, the invention provides a corresponding control unit and a corresponding computer program with the features of the independent claims. Features and details that are described in connection with the different embodiments and/or aspects of the invention also apply, of course, in connection with the other embodiments and/or aspects and vice versa, so that the disclosure of the individual embodiments and/or aspects is reversed is or can always be mutually referred to.

Die vorliegende Erfindung sieht gemäß dem ersten Aspekt vor: ein Verfahren zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems mit mindestens einem Stack, insbesondere beim Abstellen des Brennstoffzellensystems, vorzugsweise in Vorbereitung auf einen Start, insbesondere einen Gefrierstart und/oder Kaltstart, des Brennstoffzellensystems.According to the first aspect, the present invention provides: a method for controlling a drying process of a fuel cell system with at least one stack, in particular when shutting down the fuel cell system, preferably in preparation for a start, in particular a freeze start and/or cold start, of the fuel cell system.

Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

  • - Betreiben eines Kathodensystems des Brennstoffzellensystems zum Trocknen des Brennstoffzellensystems,
  • - Pulsieren und/oder Variieren eines Luftmassenstroms bzw. eines Luftvolumenstroms durch den Stack, und/oder
  • - Pulsieren und/oder Variieren eines Kathodendrucks im Stack.
The procedure has the following steps:
  • - Operating a cathode system of the fuel cell system to dry the fuel cell system,
  • - Pulsating and/or varying an air mass flow or an air volume flow through the stack, and/or
  • - Pulsating and/or varying a cathode pressure in the stack.

Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der vorgegebenen oder in einer abgeänderten Reihenfolge durchgeführt werden. Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können simultan, zumindest tlw. gleichzeitig und/oder nacheinander erfolgen.The steps of the method according to the invention can be carried out in the given order or in a modified order. The steps of the method according to the invention can simultaneously, at least partly at the same time and/or in succession.

Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann vorzugsweise für mobile Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, insbesondere brennstoffangetriebenen Fahrzeugen, verwendet werden. Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann als Hauptenergielieferant für ein Fahrzeug dienen. Zugleich ist es aber auch denkbar, dass das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung Energie für einen Nebenantrieb und/oder Hilfsantrieb eines Fahrzeuges, bspw. eines Hybridfahrzeugs, liefern kann. Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann zudem für stationäre Anwendungen, bspw. in Generatoren, verwendet werden.The fuel cell system according to the invention can preferably be used for mobile applications, for example in vehicles, in particular fuel-powered vehicles. The fuel cell system according to the invention can serve as the main energy supplier for a vehicle. At the same time, however, it is also conceivable that the fuel cell system according to the invention can supply energy for an auxiliary drive and/or auxiliary drive of a vehicle, for example a hybrid vehicle. The fuel cell system according to the invention can also be used for stationary applications, for example in generators.

Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann dabei einen oder mehrere Stacks mit jeweils mehreren gestapelten Brennstoffzellen und den dazugehörigen Funktionssystemen aufweisen, umfassend: Mediensysteme (Luft- bzw. Kathodensystem, Brennstoff- bzw. Anodensystem, Kühlsystem) sowie ein elektrisches System. Vorzugsweise kann das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung mehrere Module in Form von einzelnen Stacks mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen umfassen.The fuel cell system according to the invention can have one or more stacks, each with several stacked fuel cells and the associated functional systems, including: media systems (air or cathode system, fuel or anode system, cooling system) and an electrical system. The fuel cell system according to the invention can preferably comprise a number of modules in the form of individual stacks with a number of stacked fuel cells.

Die Erfindung schlägt vor, dass das Trocknungsverfahren bzw. der Trocknungsbetrieb:

  • - durch Pulsationen und/oder Variationen des Luftmassenstroms (bzw. des Luftvolumenstroms) im Stack,
und/oder
  • - durch Pulsationen und/oder Variationen des Kathodendrucks im Stack, die Trocknung des Stacks:
  • - direkt auf einer Kathodenseite, und
  • - zumindest indirekt auch auf Anodenseite
und auch die Trocknung des Kathodensystems verbessert/optimiert erfolgen kann.The invention proposes that the drying process or operation:
  • - due to pulsations and/or variations in the air mass flow (or the air volume flow) in the stack,
and or
  • - by pulsations and/or variations of the cathode pressure in the stack, the drying of the stack:
  • - directly on a cathode side, and
  • - at least indirectly also on the anode side
and the drying of the cathode system can also be improved/optimized.

Das Verfahren kann dabei bspw.

  • - beim Abstellen,
  • - in Stillstandphasen, und/oder
  • - an unterschiedlichen Betriebsarten (Stack-Betrieb, Bypass-Betrieb) angewandt werden, ggf. mit unterschiedlichen Betriebsparametern.
The procedure can, for example
  • - when parking,
  • - in standstill phases, and/or
  • - be applied to different operating modes (stack mode, bypass mode), possibly with different operating parameters.

Vorzugsweise kann das Verfahren auch mit der Druckdifferenzenüberwachung und/oder -regelung hinsichtlich der Membran (auf der Kathodenseite / auf der Anodenseite) und/oder mit einer Anodentrocknung kombiniert, synchronisiert und/oder gekoppelt werden.The method can preferably also be combined, synchronized and/or coupled with the pressure difference monitoring and/or regulation with regard to the membrane (on the cathode side/on the anode side) and/or with anode drying.

Die Strömung sowie die Strömungsform im Kathodenpfad des Stacks erfährt dadurch eine hohe Varianz hinsichtlich Strömungszustände, Reynoldszahlen, Druckpulse, Druckdifferenzen usw., sodass verschiedene Geometrien innerhalb des Stacks auf eine verbesserte Weise entfeuchtet und getrocknet werden.The flow as well as the flow form in the cathode path of the stack experiences a high variance in terms of flow conditions, Reynolds numbers, pressure pulses, pressure differences, etc., so that different geometries within the stack are dehumidified and dried in an improved way.

Mithilfe des Verfahrens können mehrere erhebliche Vorteile erreicht werden:

  • - eine verbesserte Entfeuchtung/Trocknung des Stacks beim Abstellen und/oder in den Stillstandphasen,
  • - verbesserte Gefrierstarts,
  • - Verminderung der Degradation des Stacks, und/oder
  • - durch Variation und Bewegung der Drosselklappen im Abgaspfad des Kathodensystems während des Trocknens wird außerdem die Gefahr des Einfrierens der Aktoren/Drosselklappen beim Trocknen eliminiert.
The process can achieve several significant benefits:
  • - improved dehumidification/drying of the stack when shutting down and/or in the standstill phases,
  • - improved freeze starts,
  • - reducing the degradation of the stack, and/or
  • - By varying and moving the throttle valves in the exhaust gas path of the cathode system during drying, the risk of the actuators/throttle valves freezing during drying is also eliminated.

Im Folgenden wird Massenstrom genannt (Volumenstrom analog möglich).In the following, mass flow is mentioned (volume flow is possible in the same way).

Ferner kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass zum Trocknen des Brennstoffzellensystems das Kathodensystem in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben wird, insbesondere umfassend:

  • OP1 Trocknen eines Kathodenpfades und einer Abluftleitung des Kathodensystems, wobei insbesondere Absperrventile geöffnet sind, ein Bypassventil geschlossen ist und das Trocknen durch ein Regelventil und den Betrieb einer Gasfördermaschine bestimmt wird,
  • OP2 Trocknen eines Bypasspfades und zumindest zum Teil einer Abluftleitung des Kathodensystems, wobei insbesondere Absperrventile geschlossen sind, ein Bypassventil geöffnet ist und das Trocknen durch ein Regelventil und den Betrieb einer Gasfördermaschine bestimmt wird,
und/oder
  • OP3 Trocknen eines Kathodenpfades, eines Bypasspfades und einer Abluftleitung des Kathodensystems, wobei insbesondere Absperrventile geöffnet sind und das Trocknen durch Regelventil, das Bypassventil und den Betrieb einer Gasfördermaschine bestimmt wird.
Furthermore, in a method it can be provided that, in order to dry the fuel cell system, the cathode system is operated in different operating modes, in particular comprising:
  • OP1 Drying of a cathode path and an exhaust air line of the cathode system, with shut-off valves in particular being open, a bypass valve being closed and the drying being determined by a control valve and the operation of a gas extraction machine,
  • OP2 drying of a bypass path and at least part of an exhaust air line of the cathode system, with shut-off valves in particular being closed, a bypass valve being open and the drying being determined by a control valve and the operation of a gas extraction machine,
and or
  • OP3 Drying of a cathode path, a bypass path and an exhaust air line of the cathode system, shut-off valves in particular being open and drying being determined by the control valve, the bypass valve and the operation of a gas extraction machine.

Das hier vorgeschlagene Verfahren und die Betriebsmodi können abhängig von der Topologie des Luftsystems mit den entsprechenden Aktoren umgesetzt werden. Auf diese Weise können unterschiedliche Betriebsmodi im Kathodensystem eingestellt werden und auf eine vorteilhafte Weise zum Trocknen des Brennstoffzellensystems verwendet werden.The method proposed here and the operating modes can be implemented with the appropriate actuators depending on the topology of the air system. In this way, different operating modes can be set in the cathode system and used in an advantageous manner for drying the fuel cell system.

Vorteilhafterweise kann das Kathodensystem sequentiell, parallel und/oder alternierend in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden. Auf diese Weise kann die Strömung/Strömungsform im Kathodenpfad des Stacks hinsichtlich der Strömungszustände, Reynoldszahlen, Druckpulse, Druckdifferenzen, usw. flexibel variiert werden, sodass die verschiedenen Geometrien innerhalb des Stacks mit einer verbesserten Wirkung und Effizienz entfeuchtet und getrocknet werden.Advantageously, the cathode system can be operated sequentially, in parallel and/or alternately in different operating modes. In this way, the flow/flow pattern in the cathode path of the stack can be flexibly varied in terms of flow conditions, Reynolds numbers, pressure pulses, pressure differences, etc., so that the different geometries within the stack are dehumidified and dried with improved effectiveness and efficiency.

Nach einem weiteren Vorteil kann das Kathodensystem mit jeweils definierten Zeitdauern und/oder definierten Schwellen, wie z.B. für beförderte Massenströme, in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden. Auf diese Weise kann eine einfache Steuerung des Verfahrens und insbesondere ein einfaches Umschalten zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi ermöglicht werden.According to a further advantage, the cathode system can be operated in different operating modes with respectively defined periods of time and/or defined thresholds, such as for transported mass flows. In this way, a simple control of the method and in particular a simple switching between the different operating modes can be made possible.

Es kann vorgesehen sein, dass zum Pulsieren und/oder Variieren des Luftmassenstroms durch den Stack ein Bypassventil und/oder eine Gasfördermaschine variabel angesteuert werden, wobei insbesondere Absperrventile geöffnet sein können. Mithilfe des Bypassventils kann die Strömung durch den Stack und durch den Bypass variabel aufgeteilt werden. Somit können auf eine einfache Art und Weise Pulsationen und/oder Variationen des Luftmassenstroms durch den Stack ermöglicht werden.Provision can be made for a bypass valve and/or a gas pumping machine to be controlled variably in order to pulsate and/or vary the air mass flow through the stack, it being possible in particular for shut-off valves to be opened. With the help of the bypass valve, the flow through the stack and through the bypass can be variably divided. In this way, pulsations and/or variations in the air mass flow through the stack can be made possible in a simple manner.

Es kann vorgesehen sein, dass zum Pulsieren und/oder Variieren des Kathodendrucks im Stack ein Regelventil und/oder eine Gasfördermaschine variabel angesteuert werden, wobei insbesondere Absperrventile geöffnet sein können. Dabei kann ein Bypassventil geschlossen bleiben. Durch die Steuerung des Regelventils kann der Druck im Kathodensystem auf eine einfache Art und Weise eingestellt werden. Somit können auf eine einfache Art und Weise Pulsationen und/oder Variationen des Drucks im Stack ermöglicht werden.Provision can be made for a control valve and/or a gas pumping machine to be controlled variably in order to pulsate and/or vary the cathode pressure in the stack, it being possible in particular for shut-off valves to be opened. A bypass valve can remain closed. By controlling the control valve, the pressure in the cathode system can be adjusted in a simple manner. In this way, pulsations and/or variations in the pressure in the stack can be made possible in a simple manner.

Vorteilhafterweise können zum Pulsieren und/oder Variieren des Luftmassenstroms durch den Stack und zum Pulsieren und/oder Variieren des Kathodendrucks im Stack ein Regelventil, ein Bypassventil und/oder eine Gasfördermaschine variabel angesteuert werden, wobei insbesondere Absperrventile geöffnet sein können. Mit anderen Worten können in diesem Falle mehrere Aktoren im Kathodensystem variabel angesteuert werden, um eine Vielfalt an Strömungen/Strömungsformen im Kathodenpfad des Stacks bereitzustellen. Das Regelventil kann sowohl Hauptpfad des Abgaspfades als auch in einem Bypass-Pfad einer Turbine im Abgaspfad angeordnet sein.Advantageously, for pulsing and/or varying the air mass flow through the stack and for pulsing and/or varying the cathode pressure in the stack, a control valve, a bypass valve and/or a gas pumping machine can be controlled variably, with shut-off valves in particular being able to be opened. In other words, in this case, a number of actuators in the cathode system can be variably controlled in order to provide a variety of flows/flow patterns in the cathode path of the stack. The control valve can be arranged both in the main path of the exhaust gas path and in a bypass path of a turbine in the exhaust gas path.

Vorzugsweise können beim Durchführen des Verfahrens, insbesondere durch Druckpulsationen und/oder Druckvariationen, Druckdifferenzen zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite des Stacks überwacht und/oder berücksichtigt werden. Auf diese Weise können die Druckdifferenzen über die Membran berücksichtigt werden.Preferably, pressure differences between an anode side and a cathode side of the stack can be monitored and/or taken into account when carrying out the method, in particular through pressure pulsations and/or pressure variations. In this way, the pressure differences across the membrane can be taken into account.

Vorsichtshalber und zum Vermeiden von großen Druckdifferenzen können beim Durchführen des Verfahrens Druckpulsationen und/oder Druckvariationen in einer Amplitude begrenzt werden.As a precaution and to avoid large pressure differences, pressure pulsations and/or pressure variations can be limited in an amplitude when carrying out the method.

Des Weiteren kann neben einer indirekten Trocknung der Anode eine direkte Anodentrocknung ggf. mit einem Purge- und/oder Flush-Vorgang (d.h. Drain- und/oder Purge- bzw. Purge-Drain-Vorgang) und weiterhin optional mit einer Zudosierung an frischem Brennstoff vorgesehen sein.Furthermore, in addition to indirect drying of the anode, direct anode drying can optionally be carried out with a purge and/or flush process (i.e. drain and/or purge or purge-drain process) and also optionally with a metering in of fresh fuel be provided.

Vorteilhafterweise können beim Durchführen des Verfahrens eine Kathodentrocknung und eine Anodentrocknung kombiniert und/oder synchronisiert werden.Cathode drying and anode drying can advantageously be combined and/or synchronized when carrying out the method.

Besonders vorteilhaft kann sein, wenn beim Durchführen des Verfahrens Druckdifferenzen zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite des Stacks ausgeglichen werden, insbesondere durch:

  • - Verbrauchen von Brennstoff, bspw. durch ein Purge- und/oder Drain-Vorgang, wobei vorzugsweise ein Luftmassenstrom auf Einhalten einer Minimalgrenze überwacht wird,
und/oder
  • - Zudosieren von Brennstoff, bspw. aus einem Tank in einem Anodensystem
It can be particularly advantageous if pressure differences between an anode side and a cathode side of the stack are compensated for when carrying out the method, in particular by:
  • - consumption of fuel, e.g. by a purge and/or drain process, with an air mass flow preferably being monitored for compliance with a minimum limit,
and or
  • - Metering of fuel, e.g. from a tank in an anode system

Durch Verbrauchen von Brennstoff kann der Druck auf der Anodenseite abgesenkt werden. Durch Zudosieren von Brennstoff kann der Druck auf der Anodenseite erhöht werden.By consuming fuel, the pressure on the anode side can be lowered. The pressure on the anode side can be increased by metering in fuel.

Vorteilhaft kann es des Weiteren sein, dass das Verfahren in einem Stillstand und/oder in einem passiven Betriebsmodus des Brennstoffzellensystems durchgeführt wird. Auf diese Weise kann der Start des Systems auf eine vorteilhafte Weise vorbereitet werden.Furthermore, it can be advantageous for the method to be carried out when the fuel cell system is at a standstill and/or in a passive operating mode. In this way, the start of the system can be prepared in an advantageous manner.

Zudem kann es vorteilhaft sein, dass zum Durchführen des Verfahrens eine Wake-Up-Funktion des Brennstoffzellensystems ausgeführt wird, insbesondere durch eine interne und/oder externe Steuereinheit, und/oder dass das Verfahren als eine Vorbereitungsfunktion für den Start des Brennstoffzellensystems und/oder bei/während einem Abstellen des Brennstoffzellensystems durchgeführt wird.In addition, it can be advantageous that a wake-up function of the fuel cell system is carried out to carry out the method, in particular by an internal and/or external control unit, and/or that the method is used as a preparatory function for starting the fuel cell system and/or in /is carried out during a shutdown of the fuel cell system.

Das Verfahren kann weiterhin zumindest zum Teil, umfassend Einleiten, Einregeln und/oder Überwachen, durch eine Steuereinheit des Brennstoffzellensystems durchgeführt werden.The method can also be carried out at least in part, including initiation, adjustment and/or monitoring, by a control unit of the fuel cell system.

Eine entsprechende Steuereinheit stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung bereit. In einer Speichereinheit der Steuereinheit kann ein Computerprogramm in Form eines Codes hinterlegt werden, welcher bei Ausführen des Codes durch eine Recheneinheit der Steuereinheit ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe der Steuereinheit können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.A corresponding control unit provides a further aspect of the invention. A computer program in the form of a code can be stored in a memory unit of the control unit, which, when the code is executed by an arithmetic unit of the control unit, carries out a method which can run as described above. The same advantages that were described above in connection with the method according to the invention can be achieved with the aid of the control unit. Reference is made in full to these advantages here.

Die Steuereinheit kann die Aktoren in den Funktionssystemen des Brennstoffzellensystems ansteuern, um das Verfahren entsprechend durchzuführen.The control unit can control the actuators in the functional systems of the fuel cell system in order to carry out the method accordingly.

Außerdem kann die Steuereinheit mit einer externen Recheneinheit in einer Kommunikationsverbindung stehen, um einige Verfahrensschritte und/oder Berechnungen ganz oder tlw. an die externe Recheneinheit auszulagern.In addition, the control unit can be in a communication link with an external processing unit in order to completely or partially outsource some method steps and/or calculations to the external processing unit.

Gemäß eines weiteren Aspekts stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer, wie z. B. die Recheneinheit der Steuereinheit, den Computer veranlassen, das Verfahren durchzuführen, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe des Computerprogrammprodukts können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinheit beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.According to a further aspect, the invention provides a computer program product, comprising instructions that are used when the computer program product is executed by a computer, such as a computer. B. the computing unit of the control unit, cause the computer to carry out the method, which can run as described above. With the aid of the computer program product, the same advantages can be achieved that were described above in connection with the method according to the invention and/or the control unit according to the invention. Reference is made in full to these advantages here.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele:Preferred embodiments:

Die Erfindung und deren Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung,
  • 2 ein beispielhaftes Verdichterkennfeld, in welches ein erfindungsgemäßes Verfahren beispielhaft und ausschnittsweise hinsichtlich Betriebspunktänderungen eingezeichnet ist,
  • 3 ein weiteres beispielhaftes Verdichterkennfeld, in welches ein erfindungsgemäßes Verfahren beispielhaft und ausschnittsweise hinsichtlich Betriebspunktänderungen eingezeichnet ist, und
  • 4 ein weiteres beispielhaftes Verdichterkennfeld, in welches ein erfindungsgemäßes Verfahren beispielhaft und ausschnittsweise hinsichtlich Betriebspunktänderungen eingezeichnet ist.
The invention and its developments as well as its advantages are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
  • 1 an exemplary fuel cell system within the meaning of the invention,
  • 2 an exemplary compressor map, in which a method according to the invention is drawn in as an example and in part with regard to changes in the operating point,
  • 3 a further exemplary compressor map, in which a method according to the invention is drawn in as an example and in part with regard to changes in the operating point, and
  • 4 another exemplary compressor map, in which a method according to the invention is drawn in as an example and in part with regard to changes in the operating point.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile der Erfindung stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese i. d. R. nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts of the invention are always provided with the same reference numerals, which is why these i. i.e. R. only be described once.

Die 1 zeigt ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem 100 im Rahmen der Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst zumeist mehrere Brennstoffzellen, die zu einem Stack 101 zusammengefügt werden. Durch den Stack werden ein Kathodenpfad K, ein Anodenpfad A und ein Kühlmittelpfad KM geführt. Das Brennstoffzellensystem 100 kann weiterhin mehrere Stacks 101 aufweisen.the 1 FIG. 1 shows an exemplary fuel cell system 100 within the scope of the invention. The fuel cell system 100 usually includes a number of fuel cells that are combined to form a stack 101 . A cathode path K, an anode path A and a coolant path KM are routed through the stack. The fuel cell system 100 can also have multiple stacks 101 .

Zudem umfasst das Brennstoffzellensystem 100 zumindest vier Funktionssysteme 10, 20, 30, 40, darunter: ein Kathodensystem 10, um einen Kathodenraum bzw. den Kathodenpfad K des Stacks 101 mit einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch zu versorgen, ein Anodensystem 20, um einen Anodenraum bzw. den Anodenpfad A des Stacks 101 mit einem brennstoffhaltigen Gasgemisch bzw. einem Anodenfluid H2 zu versorgen, ein Kühlsystem 30, um den Stack 101 zu temperieren, und ein lediglich aus Einfachheitsgründen einfach angedeutetes elektrisches System 40, um die erzeugte elektrische Leistung vom Stack 101 abzuführen.In addition, the fuel cell system 100 comprises at least four functional systems 10, 20, 30, 40, including: a cathode system 10 to supply a cathode compartment or the cathode path K of the stack 101 with an oxygen-containing gas mixture, an anode system 20 to supply an anode compartment or the to supply anode path A of stack 101 with a fuel-containing gas mixture or an anode fluid H2, a cooling system 30 to temper stack 101, and an electrical system 40, simply indicated for reasons of simplicity, to dissipate the generated electrical power from stack 101.

Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst somit ein Kathodensystem 10 mit einer Zuluftleitung 11 zum Stack 101 und einer Abluftleitung 12 vom Stack 101. Am Eingang der Zuluftleitung 11 wird zumeist ein Luftfilter AF angeordnet, um schädliche chemische Substanzen und Partikel zu filtern bzw. deren Eintritt ins System 100 zu verhindern.The fuel cell system 100 thus comprises a cathode system 10 with an air supply line 11 to the stack 101 and an exhaust air line 12 from the stack 101. An air filter AF is usually arranged at the inlet of the air supply line 11 in order to filter harmful chemical substances and particles or their entry into the system 100 to prevent.

Die Gasfördermaschine AirComp im Kathodensystem 10 kann in Form eines Verdichters ausgeführt sein, um die Luft aus der Umgebung U anzusaugen und in Form einer Zuluft an den Stack 101 bereitzustellen. Nach dem Durchlauf des Stacks 101 wird eine Abluft aus dem System 100 wieder an die Umgebung U abgelassen.The AirComp gas pumping machine in the cathode system 10 can be designed in the form of a compressor in order to draw in the air from the environment U and provide it to the stack 101 in the form of supply air. After going through the stack 101, an exhaust air is discharged from the system 100 back to the environment U.

Wie es die 1 andeutet, kann stromabwärts nach dem Verdichter mindestens ein Zuluftkühler IC und ggf. ein nicht dargestellter Befeuchter vorgesehen sein.Like it the 1 indicates, at least one supply air cooler IC and optionally a humidifier (not shown) can be provided downstream of the compressor.

Vor und nach dem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack 101 können Absperrventile SV1, SV2 vorgesehen sein. Zudem kann in der Abluftleitung 12 ein Ventil CVexh als Druckregler vorgesehen sein.Shutoff valves SV1, SV2 can be provided before and after the fuel cell stack or stack 101. In addition, a valve CVexh can be provided as a pressure regulator in the exhaust air line 12 .

In der Zuluftleitung 11 und/oder in der Abluftleitung 12 können auch mehrere Sensoren vorgesehen sein, wie z. B. Feuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Massen- und/oder Volumensensoren usw. Alle Sensoren sind in der 1 lediglich aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt. Am Ende der Abluftleitung 12 ist ein Brennstoffsensor H2Sens gezeigt.In the supply air line 11 and / or in the exhaust air line 12, several sensors can be provided, such as. B. humidity sensors, temperature sensors, pressure sensors, mass and / or volume sensors, etc. All sensors are in the 1 only not shown for reasons of simplicity. A fuel sensor H2Sens is shown at the end of the exhaust line 12 .

Zwischen der Zuluftleitung 11 und der Abluftleitung 12 kann eine Bypassleitung 13 mit einem Bypassventil ByCath vorgesehen sein. Die Bypassleitung 13 kann vorteilhafterweise zur Massenstromsteuerung im Kathodensystem 10 und/oder zur Verdünnung der, ggf. wasserstoffhaltigen, Abluft von dem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack 101 genutzt werden. Das Verfahren lässt sich analog auch auf andere Luftsystem-Topologien übertragen, die ggf. abgeänderte oder erweiterte Aktoren umfassen (z.B. mehrstufige Verdichtung, Turbine im Abgaspfad, andere oder weitere Regelventile).A bypass line 13 with a ByCath bypass valve can be provided between the supply air line 11 and the exhaust air line 12 . The bypass line 13 can advantageously be used to control the mass flow in the cathode system 10 and/or to dilute the exhaust air, which may contain hydrogen, from the fuel cell stack or stack 101 . The method can also be transferred to other air system topologies, which may include modified or expanded actuators (e.g. multi-stage compression, turbine in the exhaust gas path, other or additional control valves).

Das Anodensystem 20 weist mehrere Komponenten auf. Zu den Komponenten, die zur Brennstoffversorgung dienen, gehören ein Brennstofftank 21 und mindestens ein Dosierventil HGI. Das Dosierventil HGI kann außerdem über eine Absperrfunktion verfügen. Wenn das Dosierventil HGI über keine Absperrfunktion verfügt, kann ein separates Absperrventil am Eingang in den Anodenraum bzw. Anodenpfad A vorgesehen sein.The anode system 20 has several components. The components used to supply fuel include a fuel tank 21 and at least one metering valve HGI. The dosing valve HGI can also have a shut-off function. If the metering valve HGI does not have a shut-off function, a separate shut-off valve can be provided at the entrance to the anode chamber or anode path A.

Weitere Komponenten im Anodensystem 20 sind eine Strahlpumpe JP und eine Rezirkulationspumpe HRB. Zudem können im Anodensystem 20 ein Purgeventil PV und/oder ein Drainventil DV und/oder ein kombiniertes Purge/Drain-Ventil PDV vorgesehen sein.Other components in the anode system 20 are a jet pump JP and a recirculation pump HRB. In addition, a purge valve PV and/or a drain valve DV and/or a combined purge/drain valve PDV can be provided in the anode system 20 .

Mithilfe der 2 bis 4 wird ein Verfahren im Sinne der Erfindung beschrieben, welches zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems 100 dienen kann, insbesondere beim Abstellen des Brennstoffzellensystems 100, vorzugsweise in Vorbereitung auf einen Start, insbesondere einen Gefrierstart und/oder Kaltstart, des Brennstoffzellensystems 100.With the help of 2 until 4 describes a method within the meaning of the invention, which can be used to control a drying process of a fuel cell system 100, in particular when shutting down the fuel cell system 100, preferably in preparation for a start, in particular a freeze start and/or cold start, of the fuel cell system 100.

Das Verfahren weist folgende Schritte auf,

  • - Betreiben eines Kathodensystems 10 des Brennstoffzellensystems 100 zum Trocknen des Brennstoffzellensystems 100,
  • - Pulsieren und/oder Variieren eines Luftmassenstroms dm/dt bzw. eines Luftvolumenstroms durch den Stack 101, und/oder
  • - Pulsieren und/oder Variieren eines Kathodendrucks p im Stack 101.
The procedure has the following steps,
  • - Operating a cathode system 10 of the fuel cell system 100 to dry the fuel cell system 100,
  • - Pulsating and/or varying an air mass flow dm/dt or an air volume flow through the stack 101, and/or
  • - Pulsating and/or varying a cathode pressure p in the stack 101.

Die Erfindung schlägt dabei vor, dass das Trocknungsverfahren bzw. der Trocknungsbetrieb:

  • - durch Pulsationen und/oder Variationen des Luftmassenstroms dm/dt bzw. des Luftvolumenstroms im Stack 101,
und/oder
  • - durch Pulsationen und/oder Variationen des Kathodendrucks p im Stack 101,
die Trocknung des Stacks 101:
  • - direkt auf einer Kathodenseite K, und
  • - zumindest indirekt auch auf Anodenseite A
und auch die Trocknung des Kathodensystems 10 verbessert/optimiert erfolgen kann.The invention proposes that the drying process or the drying operation:
  • - due to pulsations and/or variations in the air mass flow dm/dt or the air volume flow in the stack 101,
and or
  • - by pulsations and/or variations of the cathode pressure p in the stack 101,
the drying of the stack 101:
  • - directly on a cathode side K, and
  • - at least indirectly also on the anode side A
and the drying of the cathode system 10 can also be improved/optimized.

Das Verfahren kann dabei bspw.

  • - beim Abstellen,
  • - in Stillstandphasen, und/oder
  • - an unterschiedlichen Betriebsarten (Stack-Betrieb, Bypass-Betrieb) angewandt werden, ggf. mit unterschiedlichen Betriebsparametern.
The procedure can, for example
  • - when parking,
  • - in standstill phases, and/or
  • - be applied to different operating modes (stack mode, bypass mode), possibly with different operating parameters.

Vorzugsweise kann das Verfahren auch mit der Druckdifferenzenüberwachung und/oder -regelung hinsichtlich der Membran (auf der Kathodenseite / auf der Anodenseite) und/oder mit einer Anodentrocknung kombiniert, synchronisiert und/oder gekoppelt werden.The method can preferably also be combined, synchronized and/or coupled with the pressure difference monitoring and/or regulation with regard to the membrane (on the cathode side/on the anode side) and/or with anode drying.

Die Strömung sowie die Strömungsform im Kathodenpfad K des Stacks 101 erfährt dadurch eine hohe Varianz hinsichtlich Strömungszustände, Reynoldszahlen, Druckpulse, Druckdifferenzen usw., sodass verschiedene Geometrien innerhalb des Stacks 101 auf eine verbesserte Weise entfeuchtet und getrocknet werden.The flow and the flow form in the cathode path K of the stack 101 thus experience a high variance with regard to flow states, Reynolds numbers, pressure pulses, pressure differences, etc., so that different geometries within the stack 101 are dehumidified and dried in an improved manner.

Mithilfe des Verfahrens kann eine verbesserte Entfeuchtung/Trocknung des Stacks 101 beim Abstellen und/oder in den Stillstandphasen des Brennstoffzellensystems 100 bewirkt werden. Zudem können mithilfe des Verfahrens verbesserte Gefrierstarts ermöglicht werden. Somit kann wiederum Verminderung der Degradation des Stacks 101 sichergestellt werden. Außerdem kann durch Variation und Bewegung der Drosselklappen, wie z. B. des Regelventils CVex, in der Abluftleitung 12 während des Trocknens außerdem die Gefahr des Einfrierens der Aktoren/Drosselklappen beim Trocknen eliminiert werden.The method can be used to improve dehumidification/drying of the stack 101 when the fuel cell system 100 is switched off and/or during the standstill phases. In addition, improved freezing starts can be made possible with the aid of the method. So again rum reduction of the degradation of the stack 101 can be ensured. In addition, by varying and moving the throttle valves such. B. the control valve CVex, in the exhaust line 12 during drying also eliminates the risk of the actuators / throttle valves freezing during drying.

Durch das Trocknen des Kathodenpfades K im Stack wird auch der Anodenpfad A zumindest tlw. mit getrocknet, da der Wassertransport über die Membran von der Anode zur Kathode stattfinden kann. Darüber hinaus kann das Verfahren vorteilhafterweise auch mit den Verfahren im Anodenpfad A kombiniert werden, wie z. B. Trocknen mittels Rezirkulation, Trocknen mittels frischem Brennstoff H2 und/oder einem Purge/Drain-Vorgang.Due to the drying of the cathode path K in the stack, the anode path A is also dried, at least in part, since the water transport can take place via the membrane from the anode to the cathode. In addition, the method can advantageously be combined with the method in the anode path A, such as. B. drying by means of recirculation, drying by means of fresh fuel H2 and/or a purge/drain process.

Betriebsmodus OP1 (siehe z. B. die Figuren 2 und 3):Operating mode OP1 (see, for example, Figures 2 and 3):

Bei OP1 sind die Absperrventile SV1, SV2 geöffnet, das Bypass-Ventil ByCath ist geschlossen und der/die Betriebspunkt(e) für das Trocknungsverfahren mittels Luft wird/werden durch das Regelventil CVexh und den Betrieb der Gasfördermaschine AirComp bestimmt.At OP1 the shut-off valves SV1, SV2 are open, the bypass valve ByCath is closed and the operating point(s) for the air drying process is/are determined by the control valve CVexh and the operation of the gas extraction unit AirComp.

Betriebsmodus OP2 (siehe z. B. die Figur 2, links):Operating mode OP2 (see e.g. Figure 2, left):

Bei OP2 sind die Absperrventile SV1, SV2 geschlossen, das Bypass-Ventil ByCath ist offen und der/die Betriebspunkt(e) für das Trocknungsverfahren mittels Luft wird/werden durch das Regelventil CVexh und den Betrieb der Gasfördermaschine AirComp bestimmt.At OP2 the isolation valves SV1, SV2 are closed, the ByCath bypass valve is open and the operating point(s) for the air drying process is/are determined by the control valve CVexh and the operation of the gas extraction unit AirComp.

Betriebsmodus OP3 (siehe z. B. die Figuren 2 und 4):Operating mode OP3 (see, for example, Figures 2 and 4):

Bei OP3 sind die Absperrventile SV1, SV2 offen und der/die Betriebspunkte für das Trocknungsverfahren mittels Luft wird/werden durch das Regelventil CVexh, das Bypassventil ByCath und den Betrieb der Gasfördermaschine AirComp bestimmt.At OP3 the shut-off valves SV1, SV2 are open and the operating point(s) for the air drying process is/are determined by the control valve CVexh, the bypass valve ByCath and the operation of the gas extraction unit AirComp.

Die Betriebsarten können vorteilhafterweise:

  • - Sequentiell: z. B. erst OP1, dann OP2 oder umgekehrt,
  • - Parallel: OP3 und/oder
  • - Alternierend bzw. kombiniert: z.B. OP1, dann OP3, dann OP2 o.Ä. durchgeführt werden.
The operating modes can advantageously:
  • - Sequential: e.g. B. first OP1, then OP2 or vice versa,
  • - Parallel: OP3 and/or
  • - Alternating or combined: eg OP1, then OP3, then OP2 or similar.

Die Betriebsarten können vorteilhafterweise mit jeweils definierten Zeitdauern (Time(OPx) > Limit) oder anderen Schwellen, wie z.B. integrierten Massenströmen (mAirlntegral(OPx) > Limit) durchgeführt werden.The operating modes can advantageously be carried out with respectively defined time durations (Time(OPx)>Limit) or other thresholds, such as integrated mass flows (mAirintegral(OPx)>Limit).

Bei Kombinationen mit Anodentrocknung mit Purge oder Flush (Drain- bzw. Purge- bzw. Purge- Drain-Ventil ist offen) ist zusätzlich ein minimaler Massenstrom dm/dt in der Abluftleitung 12 des Kathodensystems 10 an der Einleitstelle des Purgegases vorteilhaft, um die Verdünnungsbedingung einzuhalten. In diesem Falle kann das hier vorgestellte Verfahren eine zusätzliche Anforderung bzw. Limitierung für die Luftmassenströme erhalten (mfExhaust = mfStackAbgas + mfBypass > mfMin_Dilute).In combinations with anode drying with purge or flush (drain or purge or purge drain valve is open), a minimum mass flow dm/dt in the exhaust air line 12 of the cathode system 10 at the point at which the purge gas is introduced is advantageous in order to meet the dilution condition to comply with In this case, the method presented here can receive an additional requirement or limitation for the air mass flows (mfExhaust = mfStackAbgas + mfBypass > mfMin_Dilute).

Aktoren CVex, ByCath und pulsierende Größen, wie die Verdichterdrehzahl speed:

  • Hinsichtlich Massenstrom-Pulsationen sind die Aktoren ByCath und AirComp im Fokus bzw. vorzugsweise zu verwenden (vgl. 2).
Actuators CVex, ByCath and pulsating variables such as the compressor speed:
  • With regard to mass flow pulsations, the focus is on the ByCath and AirComp actuators or they should preferably be used (cf. 2 ).

Hinsichtlich Druck-Pulsationen sind die Aktoren CVexh und AirComp im Fokus bzw. vorzugsweise zu verwenden (vgl. 3).With regard to pressure pulsations, the focus is on the CVexh and AirComp actuators or they should preferably be used (cf. 3 ).

Wird sowohl Massenstrom dm/dt als auch Druck p pulsiert, können auch alle Aktoren parallel angesteuert werden (vgl. 4).If both the mass flow dm/dt and the pressure p are pulsating, all actuators can also be controlled in parallel (cf. 4 ).

Die 2, 3 und 4 zeigen anhand des Verdichterkennfeldes der Gasfördermaschine AirComp, welches die relevanten Größen Massenstrom dm/dt, Drehzahl speed und Druckverhältnis p2/p1 (über die Gasfördermaschine AirComp, wobei der Verdichterenddruck p2 indirekt für den Kathodendruck p im Stack 101 bezeichnend ist) verbindet, unterschiedliche Applikationen des Verfahrens.the 2 , 3 and 4 show, based on the compressor map of the AirComp gas pumping machine, which combines the relevant variables mass flow dm/dt, speed and pressure ratio p2/p1 (via the AirComp gas pumping machine, with the compressor end pressure p2 being indirectly indicative of the cathode pressure p in the stack 101), different applications of the procedure.

Überlagert wird dies durch:

  • - Regelventil CVexh verändert die Drosselcharakteristik des Kathodensystems 10 und
  • - Bypassventil ByCath verändert die Massenstrom-Aufteilung zwischen der Bypassleitung 13 und dem Kathodenpfad K durch den Stack 101.
This is superimposed by:
  • - Control valve CVexh changes the throttling characteristics of the cathode system 10 and
  • - ByCath bypass valve changes the mass flow distribution between the bypass line 13 and the cathode path K through the stack 101.

Die Drosselklappen bzw. die Aktoren CVexh und AirComp und die Verdichterdrehzahl speed können sehr schnell verstellt bzw. variiert werden, sodass Pulsationen von entsprechenden Größen mit hoher Dynamik möglich sind.The throttle flaps or the actuators CVexh and AirComp and the compressor speed can be adjusted or varied very quickly, so that pulsations of corresponding sizes with high dynamics are possible.

In den 2, 3 und 4 wird jeweils mit Pfeilen der ungefähr sich ergebende Bereich des Kathodenpfades K des Stacks 101 eingezeichnet. Der Kathodeneinlass-Druck p liegt etwas unterhalb des Verdichterenddruckes p2, bspw. aufgrund Druckverluste im Kathodensystem 10, z.B. über einen Wärmeübertrager IC.In the 2 , 3 and 4 In each case, the approximately resulting area of the cathode path K of the stack 101 is drawn in with arrows. The cathode inlet pressure p is slightly below the compressor end pressure p2, for example due to pressure losses in the cathode system 10, for example via a heat exchanger IC.

Die 2 zeigt einen Betriebspunkt B der Gasfördermaschine AirComp bei einer konstant gehaltenen Drehzahl speed_9 und an einer eingestellten Drosselklappenstellung des Regelventils CVexh. Mittels des Bypassventils ByCath kann nun die Verzweigung des Massenstroms dm/dt durch Stack 101 und durch die Bypassleitung 13 eingestellt werden. Abhängig von der Oszillation der Stellungen des Bypassventils ByCath (von ByPass=zu in OP1 zu ByPass=offen in OP2) können kleinere oder größere Massenstrom-Pulsationen im Stack 101 erzeugt werden. Die Massenstrompulsationen stellen mögliche Applikationen für den Betriebsmodus OP3 bereit. Durch zusätzliche Variation von Stellungen des Regelventils CVexh könnten noch Druckpulsationen hinzugefügt werden.the 2 shows an operating point B of the AirComp gas pumping machine at a constant maintained speed speed_9 and at a set throttle valve position of the control valve CVexh. The branching of the mass flow dm/dt through the stack 101 and through the bypass line 13 can now be set by means of the bypass valve ByCath. Depending on the oscillation of the positions of the bypass valve ByCath (from ByPass=closed in OP1 to ByPass=open in OP2), smaller or larger mass flow pulsations in the stack 101 can be generated. The mass flow pulsations provide possible applications for the OP3 operating mode. Pressure pulsations could be added by additional variation of positions of the control valve CVexh.

Die 3 zeigt beispielhaft eine mögliche Applikation für den Betriebsmodus OP1. Dabei kann der geförderte Massenstrom dm/dt durch die Gasfördermaschine AirComp durch den Stack 101 geleitet werden. Der Trocknungsprozess startet bspw. im Betriebspunkt A. Dabei hat die Gasfördermaschine mAirComp bspw. eine Drehzahl speed_8 und die Drosselklappenstellung CVexh(A) liegt vor. Das Regelventil CVexh wird nun oszillierend betrieben. Zusätzlich kann der Betriebspunkt transient von CVexh(A) nach CVexh(H) verändert werden. Hierzu kann die Drehzahl speed der Gasfördermaschine AirComp von speed_8 auf speed_6 transient abgesenkt. In diesem Beispiel überlagert man transiente Betriebspunktverstellung mit aufgeprägten Oszillationen, um den jeweils sich veränderten Soll-Betriebspunkt. Im Wesentlichen ergeben sich hier Druckpulsationen, untergeordnet auch Massenstrompulsationen (Sekundäreffekt, kleiner) und zudem eine Abdeckung eines Druck- und Massenstrombereichs während des Trocknens. Hält man die Drehzahl auf speed_8 konstant, so ergibt sich eine Trajektorie von A nach K. Die Trajektorien können auch entsprechend umgedreht werden z.B. von K nach A oder H nach A.the 3 shows an example of a possible application for operating mode OP1. The conveyed mass flow dm/dt can be conducted through the stack 101 by the AirComp gas conveying machine. The drying process starts, for example, at operating point A. The mAirComp gas pumping machine has, for example, a speed of speed_8 and the throttle valve position is CVexh(A). The CVexh control valve is now operated in an oscillating manner. In addition, the operating point can be changed transiently from CVexh(A) to CVexh(H). For this purpose, the speed of the AirComp gas pumping machine can be lowered transiently from speed_8 to speed_6. In this example, the transient adjustment of the operating point is superimposed with imposed oscillations around the target operating point that has changed in each case. This essentially results in pressure pulsations, subordinate to mass flow pulsations (secondary effect, smaller) and also a coverage of a pressure and mass flow range during drying. If the speed is kept constant at speed_8, the result is a trajectory from A to K. The trajectories can also be reversed accordingly, e.g. from K to A or H to A.

In der 4 ist ein Gebiet gezeigt, indem sich der Kathodenpfad K des Stacks 101 durch Betrieb der oben genannten Aktoren (mAirComp, ByCath und CVexh) mit Pulsationen von Massenstrom dm/dt und Druck p beaufschlagen lässt.In the 4 an area is shown in which the cathode path K of the stack 101 can be subjected to pulsations of mass flow dm/dt and pressure p by operating the above-mentioned actuators (mAirComp, ByCath and CVexh).

Die Erfindung zollt somit dem Umstand Tribut, dass der komplexe Aufbau des Stacks 101 sehr unterschiedliche Geometrien und Strukturen bzw. Oberflächen (z.B. Verteilerkanäle, Einlaufbereiche, Umlenkungen, Gasdiffusionslagen, Gitter/Mesh, etc..) aufweisen kann. Die Erfindung adressiert dies durch Variation der Betriebsmodi OP1, OP2, OP3 während der Trocknung, um die verschiedenen Geometrien besser zu entfeuchten.The invention thus pays tribute to the fact that the complex structure of the stack 101 can have very different geometries and structures or surfaces (e.g. distribution channels, inlet areas, deflections, gas diffusion layers, grid/mesh, etc.). The invention addresses this by varying the operating modes OP1, OP2, OP3 during drying in order to better dehumidify the different geometries.

Werden Druckpulsationen angewandt, so können vorteilhafterweise die Anforderungen an die Druckdifferenzen über die Membran (Kathode - Membran - Anode) überwacht und/oder berücksichtig werden. Zu diesem Zweck können z. B. die Druckpulsationen von der Amplitude her begrenzt werden. Wird eine Trajektorie für das Druckniveau angewendet, wie dies z. B. in der 3 von A nach H oder von H nach A gezeigt ist, ggf. auch ohne Druckpulsationen aber mit Massenstrompulsationen, so kann der Anodendruck entsprechend nachgeführt werden. In der 3 von A nach H kann bspw. Brennstoff verbraucht werden und/oder mittels Purge-/Drain-Vorgang das Druckniveau abgesenkt werden. Umgekehrt von H nach A kann das Druckniveau in der Anode durch Zudosieren von Brennstoff angehoben werden.If pressure pulsations are used, the requirements for the pressure differences across the membrane (cathode-membrane-anode) can advantageously be monitored and/or taken into account. For this purpose z. B. the pressure pulsations are limited in terms of amplitude. If a trajectory is used for the pressure level, as is the case e.g. B. in the 3 is shown from A to H or from H to A, possibly also without pressure pulsations but with mass flow pulsations, the anode pressure can be tracked accordingly. In the 3 From A to H, for example, fuel can be consumed and/or the pressure level can be lowered by means of a purge/drain process. Conversely, from H to A, the pressure level in the anode can be increased by metering in fuel.

Ein vorteilhaftes Beispiel kann vorsehen:

  • Vorzugsweise wird der Prozess von höherem Druckniveau bis auf niedrigeres Druckniveau mit überlagerten Massenstrompulsationen durchgeführt. Zu Beginn des Trocknungsprozesses müssen flüssige Tröpfchen aus dem Stack 101 herausbefördert werden, was durch eine höhere Druckdifferenz über den Stack 101 und damit einen höheren Kathodeneintrittsdruck p erreicht werden kann. Gegen Ende des Trocknungsprozesses ist das Druckniveau eher niedrig, weil niedrig bedruckte Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann und damit den Zielzustand besser erreichen kann. Der Anodendruck kann entsprechend durch Brennstoff-Verbrauch und Purge-/Drain-Vorgang und ggf. durch Nachdosierung entsprechend adaptiert werden.
An advantageous example can provide:
  • The process is preferably carried out from a higher pressure level down to a lower pressure level with superimposed mass flow pulsations. At the beginning of the drying process, liquid droplets have to be conveyed out of the stack 101, which can be achieved by a higher pressure difference across the stack 101 and thus a higher cathode inlet pressure p. Towards the end of the drying process, the pressure level tends to be low, because air with low pressure can absorb more moisture and can therefore reach the target state better. The anode pressure can be adapted accordingly through fuel consumption and the purge/drain process and, if necessary, through additional dosing.

Bspw. könnte so der Prozess in der 4 von C nach M verlaufen, ggf. mit entsprechenden Massenstrompulsationen und optional kleinen Druckpulsationen. Oder auch in der 3 von A nach H, wenn Massenstrompulsationen überlagert erfolgen und die Druckpulsationen in kleinem Maß oder nicht durchgeführt werden.For example, the process in the 4 run from C to M, possibly with corresponding mass flow pulsations and optionally small pressure pulsations. Or also in the 3 from A to H if mass flow pulsations are superimposed and the pressure pulsations are small or not at all.

Vorteilhafterweise kann das Verfahren auch mit unterschiedlichen Parametern (Amplitude der Pulsationen, Trajektorien der Betriebspunktänderungen, Startpunkt, Endpunkt bei den Betriebspunktänderungen, Massenstrompulsationen und/oder Druckpulsationen, etc.) angewandt werden.The method can advantageously also be used with different parameters (amplitude of the pulsations, trajectories of the operating point changes, starting point, end point for the operating point changes, mass flow pulsations and/or pressure pulsations, etc.).

Eine entsprechende Steuereinheit 200, die schematisch in der 1 angedeutet ist, stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung bereit. In einer Speichereinheit der Steuereinheit 200 kann ein Computerprogramm in Form eines Codes hinterlegt werden, welcher bei Ausführen des Codes durch eine Recheneinheit der Steuereinheit 200 ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben ablaufen kann.A corresponding control unit 200, which is shown schematically in FIG 1 is indicated provides a further aspect of the invention. A computer program in the form of a code can be stored in a memory unit of the control unit 200, which, when the code is executed by an arithmetic unit of the control unit 200, carries out a method which can run as described above.

Die Steuereinheit 200 kann die Aktoren (CVex, ByPass, AirComp und ggf. weitere Aktoren) in den Funktionssystemen 10, 20, 30, 40 des Brennstoffzellensystems 100 entsprechenden ansteuern, um das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen.The control unit 200 can correspondingly control the actuators (CVex, ByPass, AirComp and possibly other actuators) in the functional systems 10, 20, 30, 40 of the fuel cell system 100 in order to carry out the method as described above.

Optional kann die Steuereinheit 200 mit einer externen Recheneinheit in einer Kommunikationsverbindung stehen, um einige Verfahrensschritte und/oder Berechnungen ganz oder tlw. an die externe Recheneinheit auszulagern.Optionally, the control unit 200 can be in a communication link with an external computing unit in order to completely or partially outsource some method steps and/or calculations to the external computing unit.

Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The above description of the figures describes the present invention exclusively within the framework of examples. It goes without saying that individual features of the embodiments can be freely combined with one another, insofar as this makes technical sense, without departing from the scope of the invention.

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems (100) mit mindestens einem Stack (101), insbesondere beim Abstellen des Brennstoffzellensystems (100), vorzugsweise in Vorbereitung auf einen Start, insbesondere einen Gefrierstart und/oder Kaltstart, des Brennstoffzellensystems (100), aufweisend folgende Schritte: - Betreiben eines Kathodensystems (10) des Brennstoffzellensystems (100) zum Trocknen des Brennstoffzellensystems (100), - Pulsieren und/oder Variieren eines Luftmassenstroms (dm/dt) durch den Stack (101), und/oder - Pulsieren und/oder Variieren eines Kathodendrucks (p) im Stack (101). Method for controlling a drying process of a fuel cell system (100) with at least one stack (101), in particular when shutting down the fuel cell system (100), preferably in preparation for a start, in particular a freeze start and/or cold start, of the fuel cell system (100), having the following Steps: - Operating a cathode system (10) of the fuel cell system (100) to dry the fuel cell system (100), - pulsing and/or varying an air mass flow (dm/dt) through the stack (101), and/or - Pulsating and/or varying a cathode pressure (p) in the stack (101). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trocknen des Brennstoffzellensystems (100) das Kathodensystem (10) in unterschiedlichen Betriebsmodi (OP1, OP2, OP3) betrieben wird, insbesondere umfassend: OP1 Trocknen eines Kathodenpfades (K) und einer Abluftleitung (12) des Kathodensystems (10), wobei insbesondere Absperrventile (SV1, SV2) geöffnet sind, ein Bypassventil (ByCath) geschlossen ist und das Trocknen durch ein Regelventil (CVex) und den Betrieb einer Gasfördermaschine (AirComp) bestimmt wird, OP2 Trocknen eines Bypasspfades (13) und zumindest zum Teil einer Abluftleitung (12) des Kathodensystems (10), wobei insbesondere Absperrventile (SV1, SV2) geschlossen sind, ein Bypassventil (ByCath) geöffnet ist und das Trocknen durch ein Regelventil (CVex) und den Betrieb einer Gasfördermaschine (AirComp) bestimmt wird, und/oder OP3 Trocknen eines Kathodenpfades (K), eines Bypasspfades (13) und einer Abluftleitung (12) des Kathodensystems (10), wobei insbesondere Absperrventile (SV1, SV2) geöffnet sind und das Trocknen durch Regelventil (CVex), das Bypassventil (ByCath) und den Betrieb einer Gasfördermaschine (AirComp) bestimmt wird.procedure after claim 1 , characterized in that for drying the fuel cell system (100), the cathode system (10) is operated in different operating modes (OP1, OP2, OP3), in particular comprising: OP1 drying a cathode path (K) and an exhaust air line (12) of the cathode system (10 ), whereby in particular shut-off valves (SV1, SV2) are opened, a bypass valve (ByCath) is closed and the drying is determined by a control valve (CVex) and the operation of a gas extraction machine (AirComp), OP2 drying of a bypass path (13) and at least for Part of an exhaust air line (12) of the cathode system (10), with shut-off valves (SV1, SV2) in particular being closed, a bypass valve (ByCath) being open and drying being determined by a control valve (CVex) and the operation of a gas extraction machine (AirComp), and/or OP3 drying of a cathode path (K), a bypass path (13) and an exhaust air line (12) of the cathode system (10), in particular shut-off valves (SV1, SV2) being opened net and the drying is determined by the control valve (CVex), the bypass valve (ByCath) and the operation of a gas extraction machine (AirComp). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodensystem (10) sequentiell, parallel und/oder alternierend in unterschiedlichen Betriebsmodi (OP1, OP2, OP3) betrieben wird, und/oder dass das Kathodensystem (10) mit jeweils definierten Zeitdauern und/oder definierten Schwellen, wie z.B. für beförderte Massenströme, in unterschiedlichen Betriebsmodi (OP1, OP2, OP3) betrieben wird.procedure after claim 2 , characterized in that the cathode system (10) is operated sequentially, in parallel and / or alternately in different operating modes (OP1, OP2, OP3), and / or that the cathode system (10) with respectively defined time periods and / or defined thresholds, such as eg for conveyed mass flows, is operated in different operating modes (OP1, OP2, OP3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Pulsieren und/oder Variieren des Luftmassenstroms (dm/dt) durch den Stack (101) ein Bypassventil (ByCath) und/oder eine Gasfördermaschine (AirComp) variabel angesteuert werden, wobei insbesondere Absperrventile (SV1, SV2) geöffnet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for pulsing and / or varying the air mass flow (dm / dt) through the stack (101) a bypass valve (ByCath) and / or a gas pumping machine (AirComp) are variably controlled, in particular shut-off valves (SV1, SV2) are open. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Pulsieren und/oder Variieren des Kathodendrucks (p) im Stack (101) ein Regelventil (CVex) und/oder eine Gasfördermaschine (AirComp) variabel angesteuert werden, wobei insbesondere Absperrventile (SV1, SV2) geöffnet sind, und wobei vorzugsweise ein Bypassventil (ByCath) geschlossen sein kann.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for pulsating and/or varying the cathode pressure (p) in the stack (101), a control valve (CVex) and/or a gas pumping machine (AirComp) are variably controlled, with shut-off valves (SV1, SV2) are open, and preferably a bypass valve (ByCath) can be closed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Pulsieren und/oder Variieren des Luftmassenstroms (dm/dt) durch den Stack (101) und zum Pulsieren und/oder Variieren des Kathodendrucks (p) im Stack (101) ein Regelventil (CVex), ein Bypassventil (ByCath) und/oder eine Gasfördermaschine (AirComp) variabel angesteuert werden, wobei insbesondere Absperrventile (SV1, SV2) geöffnet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a control valve ( CVex), a bypass valve (ByCath) and/or a gas pumping machine (AirComp) can be variably controlled, with shut-off valves (SV1, SV2) in particular being open. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchführen des Verfahrens, insbesondere durch Druckpulsationen und/oder Druckvariationen, Druckdifferenzen zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite des Stacks überwacht und/oder berücksichtigt werden, und/oder dass beim Durchführen des Verfahrens durch Druckpulsationen und/oder Druckvariationen in einer Amplitude begrenzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the method is carried out, in particular by pressure pulsations and/or pressure variations, pressure differences between an anode side and a cathode side of the stack are monitored and/or taken into account, and/or that when the method is carried out be limited in an amplitude by pressure pulsations and/or pressure variations. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchführen des Verfahrens eine Kathodentrocknung und eine Anodentrocknung kombiniert und/oder synchronisiert werden, und/oder dass beim Durchführen des Verfahrens Druckdifferenzen zwischen einer Anodenseite und einer Kathodenseite des Stacks ausgeglichen werden, insbesondere durch: - Verbrauchen von Brennstoff, bspw. durch ein Purge- und/oder Drain-Vorgang, wobei vorzugsweise ein Luftmassenstrom auf Einhalten einer Minimalgrenze (mfMin_Dilute) überwacht wird, und/oder - Zudosieren von Brennstoff, bspw. aus einem Tank (21) in einem Anodensystem (20).Method according to one of the preceding claims, characterized in that cathode drying and anode drying are combined and/or synchronized when the method is carried out, and/or that pressure differences between an anode side and a cathode side of the stack are compensated when the method is carried out, in particular by: - Consumption of fuel, e.g. by a purge and/or drain process, wherein an air mass flow is preferably monitored for compliance with a minimum limit (mfMin_Dilute), and/or - Metering of fuel, e.g. from a tank (21) in a anode system (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Stillstand und/oder in einem passiven Betriebsmodus des Brennstoffzellensystems (100) durchgeführt wird, und/oder dass zum Durchführen des Verfahrens eine Wake-Up-Funktion des Brennstoffzellensystems (100) ausgeführt wird, insbesondere durch eine interne und/oder externe Steuereinheit (200), und/oder dass das Verfahren als eine Vorbereitungsfunktion für den Start des Brennstoffzellensystems (100) und/oder bei einem Abstellen des Brennstoffzellensystems (100) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out when the fuel cell system (100) is at a standstill and/or in a passive operating mode, and/or that a wake-up function of the fuel cell system (100) is used to carry out the method. is carried out, in particular by an internal and/or external control unit (200), and/or that the method is carried out as a preparatory function for starting the fuel cell system (100) and/or when the fuel cell system (100) is switched off. Steuereinheit (200), aufweisend eine Speichereinheit, in welcher ein Code hinterlegt ist, und eine Recheneinheit, wobei beim Ausführen des Codes durch die Recheneinheit, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird.Control unit (200), having a memory unit in which a code is stored, and an arithmetic unit, wherein when the code is executed by the arithmetic unit, the method according to one of the preceding claims is executed. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer den Computer veranlassen, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.Computer program product, comprising instructions which, when the computer program product is executed by a computer, cause the computer to perform the method according to any one of the preceding Claims 1 until 9 to perform.
DE102021207749.8A 2021-07-20 2021-07-20 Method for controlling a drying process of a fuel cell system Pending DE102021207749A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021207749.8A DE102021207749A1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Method for controlling a drying process of a fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021207749.8A DE102021207749A1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Method for controlling a drying process of a fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021207749A1 true DE102021207749A1 (en) 2023-01-26

Family

ID=84784502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021207749.8A Pending DE102021207749A1 (en) 2021-07-20 2021-07-20 Method for controlling a drying process of a fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021207749A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012007377A1 (en) 2012-04-12 2013-10-17 Daimler Ag Fuel cell system i.e. proton-conducting membrane fuel cell system, for mobile application i.e. motor car, has pulsation device arranged in region of air flow and pulsatingly changing pressure, velocity and/or volume flow of air flow
CN112490472A (en) 2020-10-27 2021-03-12 广西玉柴机器股份有限公司 Shutdown purging mode for low-temperature operation of fuel cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012007377A1 (en) 2012-04-12 2013-10-17 Daimler Ag Fuel cell system i.e. proton-conducting membrane fuel cell system, for mobile application i.e. motor car, has pulsation device arranged in region of air flow and pulsatingly changing pressure, velocity and/or volume flow of air flow
CN112490472A (en) 2020-10-27 2021-03-12 广西玉柴机器股份有限公司 Shutdown purging mode for low-temperature operation of fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014224135B4 (en) Method for shutting down a fuel cell stack and fuel cell system
DE102015220641A1 (en) Arrangement for a cathode recirculation of a fuel cell and method for cathode recirculation
WO2013079149A1 (en) Method for preparing the restart of a fuel cell
WO2021058327A1 (en) Method for optimizing a deactivation procedure of a fuel cell system
DE102014201169A1 (en) Method for dry blowing a fuel cell and fuel cell system
DE102020214689A1 (en) Method for operating a fuel cell system before and/or during a freeze start/cold start
EP4282018A1 (en) Fuel cell assembly having two parallel fuel cell systems
DE102014220534A1 (en) FUEL CELL COOLING DEVICE AND FUEL CELL COOLING METHOD USING THE SAME
DE102022200374A1 (en) Fuel cell system and method for operating a fuel cell system
DE102012007383A1 (en) Proton exchange membrane fuel cell system for providing electrical driving power for motor car, has proton exchange membrane fuel cells switched in series at anode-side, and valve device arranged on anode-side between fuel cells
WO2010105752A1 (en) Cooling devices for a fuel cell system
DE102021207749A1 (en) Method for controlling a drying process of a fuel cell system
WO2022238062A1 (en) Method for controlling a drying process of a fuel cell system
DE102021205335A1 (en) Method for operating a fuel cell system and fuel cell system
EP2399314B1 (en) Fuel cell system comprising at least one fuel cell
DE102021214677A1 (en) Method for drying a fuel cell system, fuel cell system
EP3729549B1 (en) Method for starting up a fuel cell
DE102022212441A1 (en) Fuel cell system and method for operating a fuel cell system
DE102021214681A1 (en) Method for drying a fuel cell system, fuel cell system
DE102023203567A1 (en) Method for operating a fuel cell system, control unit and fuel cell system
WO2024218074A1 (en) Method for operating a fuel cell system, control unit, and fuel cell system
DE102022205750A1 (en) Operating medium supply for a fuel cell stack and method for drying a fuel cell stack
WO2024104771A1 (en) Method for drying a fuel cell system
DE102021213088A1 (en) Process for drying a fuel cell system
AT501963A1 (en) FUEL CELL SYSTEM, AND METHOD FOR OPERATING A FUEL CELL SYSTEM

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified