DE102021214749A1 - Verfahren zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers (101), insbesondere einer Brennstoffzelle (101), mit einem Versorgungssystem (1), wobei das Versorgungssystem (1) einen Luftpfad (10), eine Abgasleitung (12) und eine Brennstoffleitung (20) mit Rezirkulationskreis (50) und einen Kühlkreis (70) aufweist.Es werden die folgende Verfahrensschritte durchgeführt:a. Einleiten eines Trocknungsvorganges für eine erste Elektrode (103) und Einleiten eines Trocknungsvorganges für eine zweite Elektrode (105) des elektrochemischen Energiewandlers (101);b. Regelmäßige Überprüfung des Trocknungszustandes der beiden Elektroden (103,105);c. Beenden des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105), wenn diese einen gewünschten Trocknungszustand erreicht hat;d. Fortführen des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105), welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat;e. Regelmäßige Überprüfung des Trocknungszustandes der ersten oder zweiten Elektrode (103,105), welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat, und Beenden dieses Trocknungsvorganges, wenn ein gewünschter Trocknungszustand erreicht ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere einer Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellensystem.
  • Stand der Technik
  • Wasserstoffbasierte Brennstoffzellensysteme gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, da sie nur Wasser als Abgas emittieren und schnelle Betankungszeiten ermöglichen. Brennstoffzellensysteme brauchen hierbei Luft und Wasserstoff für die chemische Reaktion innerhalb der Zellen. Zur Bereitstellung der geforderten Energiemengen sind die innerhalb eines Brennstoffzellensystems angeordneten Brennstoffzellen zu sog. Brennstoffzellen-Stacks miteinander verschaltet. Die Abwärme der Zellen wird hierbei mittels eines Kühlkreises abgeführt und an die Umgebung abgegeben. Der zum Betrieb von Brennstoffzellensystemen notwendige Wasserstoff wird den Systemen in der Regel aus Hochdrucktanks zur Verfügung gestellt.
  • Erfolgt der Start eines Brennstoffzellensystems bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, kann lokale Vereisung in der Brennstoffzelle auftreten. Die Eisbildung behindert die Reaktion und verlangsamt oder verhindert so den Gefrierstart des Systems. Gleichzeitig ergibt sich aus Nutzeranforderungen der Wunsch nach einem schnellen, sicheren Systemstart auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Um eine Eisbildung zu verhindern, muss das Brennstoffzellensystem entsprechend konditioniert werden. Dazu wird beim Abstellen des Systems eine Trocknung (Drying) durchgeführt. Dieses Drying erfolgt hauptsächlich kathodenseitig durch Förderung von Luft, welche Wasser in gasförmiger und flüssiger Form austrägt. Das Luftsystem stellt hierfür einen großen Massenstrom an Luft zur Verfügung.
  • Beim Trocknen muss nicht nur der Brennstoffzellenstack selbst sondern auch Teile der Peripherie, wie zum Beispiel der Anodenkreis oder ein externer Befeuchter im Luftsystem getrocknet werden. D.h. während der Trocknungsphase wird dem Stack anoden- und/oder kathodenseitig Wasser (flüssig und/oder dampfförmig) zugeführt. Dieses Wasser verlängert einerseits die Trocknungsdauer aus Sicht des Stacks und führt je nach Menge zu signifikanten Verdampfungs- und Kondensationseffekten, die sich auf die resultierenden Gastemperaturen auswirken.
  • Aktuelle Trocknungsstrategien sind häufig sehr konservativ, d.h. eine sehr lange und starke Trocknung des Brennstoffzellen-Stacks wird durchgeführt, um die oben genannten Anforderungen an einen schnellen und sicheren Gefrierstart zu erfüllen. Dabei kann insbesondere die Kathodenseite durch einen hohen Luftmassenstrom stark ausgetrocknet werden.
  • Diese Vorgehensweise kann jedoch zu einer unnötig starken und/oder einseitigen Trocknung der Membran führen, wodurch die Lebensdauer der Membran verkürzt wird. Außerdem muss der Energiebedarf zur Trocknung durch die Brennstoffzelle oder die Batterie gedeckt werden.
  • Die Trocknung des Kathodenpfades kann bspw. mittels eines Luftverdichtungssystems (zum „Ausblasen“ des Stacks) für eine definierte Zeit durchgeführt werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu ein Verfahren zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere eines Brennstoffzellenstacks, bereitzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass der elektrochemische Energiewandler nicht zu stark getrocknet wird, sodass beispielsweise keine ausreichende Protonenleitfähigkeit der Membran möglich ist und die Membran durch zu trockene Zustände geschädigt wird. Dies erhöht die Lebensdauer des elektrochemischen Energiewandlers. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Verkürzung des Abstellprozesses und die verbundene Reduktion des Energiebedarfs. Des Weiteren ist für einen Nutzer, aufgrund der schnelleren Trocknungsdauer mit einer geringere Geräuschemission zu rechnen. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich durch eine sicherere Gefrierstartfähigkeit durch die Vermeidung zu nasser Abstellzustände.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere einer Brennstoffzelle, mit einem Versorgungssystem, wobei das Versorgungssystem einen Luftpfad, eine Abgasleitung und eine Brennstoffleitung mit Rezirkulationskreis und einen Kühlkreis aufweist, umfasst folgende Verfahrensschritte:
    1. a. Einleiten eines Trocknungsvorganges für eine erste Elektrode (103) und Einleiten eines Trocknungsvorganges für eine zweite Elektrode (105) des elektrochemischen Energiewandlers (101);
    2. b. Regelmäßige Überprüfung des Trocknungszustandes der beiden Elektroden (103,105);
    3. c. Beenden des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105), wenn diese einen gewünschten Trocknungszustand erreicht hat;
    4. d. Fortführen des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105), welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat;
    5. e. Regelmäßige Überprüfung des Trocknungszustandes der ersten oder zweiten Elektrode (103,105), welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat, und Beenden dieses Trocknungsvorganges, wenn ein gewünschter Trocknungszustand erreicht ist.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.
  • Es ist von Vorteil, wenn zur Bestimmung des Trocknungszustandes die Differenz von mindestens zwei Messwerten der Temperatur gebildet wird, da im Versorgungssystem des elektrochemischen Energiewandlers bereits Temperatursensoren angeordnet sind.
  • Die Bestimmung des Trocknungszustandes durch einen Vergleich der Differenz der Kühlmitteltemperatur an einem Kühlmittelaustritt und der Temperatur in einer Austrittsleitung der Elektrode mit einem Temperaturschwellwert, ist vorteilhaft, da auf diese Weise erkannt wird, ob weiterhin Kondensation am elektrochemischen Energiewandler stattfindet.
  • Es ist vorteilhaft, wenn bei einem Überschreiten einer vorgegebenen Zeitdauer beim Fortführen des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode im Verfahrensschritt d.), das Trocknungsverfahren erneut für beide Elektroden durchgeführt wird, da nicht ausgeschlossen werden kann, dass eine Rückbefeuchtung der bereits ausreichend getrockneten Seite stattgefunden hat.
  • Es ist von Vorteil, wenn der Trocknungsvorgang für die erste Elektrode oder für die zweite Elektrode, eine Trocknung des jeweils angeschlossenen Leitungssystem mit darin enthaltenen Komponenten, insbesondere des Luftpfades, der Abgasleitung und/oder der Brennstoffleitung mit Rezirkulationskreis, umfasst, da die in diesem Leitungssystem angeordneten Komponenten auch durch ein Einfrieren von Wasser geschädigt werden können.
  • Der Einsatz von weiteren Verfahren, insbesondere analytische Methoden, eine elektrochemischem Impedanz-Spektroskopie, Cell Voltage Monitoring und/oder eine Messung der Stromdichteverteilung zur Bestimmung des Trocknungszustandes ist von Vorteil, da dies die Genauigkeit zur Bestimmung des Trocknungszustandes erhöht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere in brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Ebenso ist jedoch auch ein Einsatz in anderen brennstoffzellenbetriebenen Fortbewegungsmitteln, wie Kränen, Schiffen, Schienenfahrzeugen, Flugobjekten oder auch in stationären brennstoffzellenbetriebenen Objekten denkbar.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiewandlers, insbesondere einer Brennstoffzelle, mit einem Versorgungssystem;
    • 2 ein Flussablaufdiagramm der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 3 eine Darstellung des Temperaturverlaufes an unterschiedlichen Messstellen; und
    • 4 ein Flussablaufdiagramm der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • In der 1 ist eine schematische Topologie eines elektrochemischen Energiewandlers 101, insbesondere einer Brennstoffzelle 101, mit einem Versorgungssystem 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. In einer speziellen Ausführungsform kann es sich hierbei um ein Brennstoffzellensystem 1 handeln.
  • Das Versorgungssystem 1 weist einen Luftpfad 10, eine Abgasleitung 12 und eine Brennstoffleitung 20 auf. Der mindestens eine elektrochemische Energiewandler 101 kann für mobile Anwendungen mit hohem Leistungsbedarf, bspw. in LKWs, oder für stationäre Anwendungen, bspw. in Generatoren, eingesetzt werden.
  • Der Luftpfad 10 dient als Zuluftleitung, um einer Elektrode 105, insbesondere einer Kathode 105, über einen Einlass 16 Luft aus der Umgebung zuzuführen. In dem Luftpfad 10 sind Komponenten angeordnet sein, welche für den Betrieb des elektrochemischen Energiewandlers 101 benötigt werden. Im Luftpfad 10 ist ein Luftverdichter 11 und/oder Kompressor 11 angeordnet sein, welcher die Luft entsprechend der jeweiligen Betriebsbedingungen des Brennstoffzellenstacks 101 verdichtet bzw. ansaugt. Stromabwärts vom Luftverdichter 11 und/oder Kompressor 11 kann sich ein Wärmetauscher 15 befinden, welcher die Luft im Luftpfad 10 erwärmt oder abkühlt.
  • Innerhalb des Luftpfades 10 können noch weitere Komponenten wie beispielsweise ein Filter 7 und/oder ein Befeuchter und/oder Ventile vorgesehen sein. Über den Luftpfad 10 wird dem elektrochemischen Energiewandler 101 sauerstoffhaltige Luft bereitgestellt.
  • Des Weiteren weist das Versorgungssystem 1 eine Abgasleitung 12 auf, in welcher Wasser, sowie weitere Bestandteile der Luft aus dem Luftpfad 10, nach dem Durchgang durch den elektrochemischen Energiewandler 101 über einen Auslass 18 in die Umgebung transportiert werden. Die Abgasleitung 12 kann auch einen Wasserabscheider 13 aufweisen.
  • In der Abgasleitung 12 ist ein Druckregelventil 63 angeordnet, welches die Strömung in der Abgasleitung 12 drosseln kann, so dass sich stromaufwärts des Druckregelventils 63 unterschiedliche Drücke einstellen lassen.
  • Das Versorgungssystem 1 kann des Weiteren einen Kühlkreislauf 70 aufweisen, in dem ein Kühlmittel zirkuliert und welcher zur Kühlung des elektrochemischen Energiewandlers 101 ausgebildet ist. Der Kühlkreislauf 70 kann eine Pumpe 72 und einen Radiator 71 aufweisen. Es ist ein Temperatursensor 75 in einem Kühlmittelaustritt 74 angeordnet, welcher die Temperatur des Kühlmittels nach dem Austritt aus dem elektrochemischen Energiewandler 101 misst.
  • Im Eingang der Brennstoffleitung 20 befinden sich ein Hochdrucktank 21 und ein Absperrventil 22. Es können weitere Komponenten in der Brennstoffleitung 20 angeordnet sein, um eine Anodenseite 103 des elektrochemischen Energiewandlers 101 nach Bedarf mit Brennstoff zu versorgen.
  • Um den elektrochemischen Energiewandler 101 immer ausreichend mit Brennstoff zu versorgen, besteht die Notwendigkeit einer überstöchiometrischen Dosierung von Brennstoff über die Brennstoffleitung 20. Der überschüssige Brennstoff, sowie gewisse Mengen von Wasser und Stickstoff, die durch die Zellmembranen auf die Anodenseite diffundieren, werden in einen Rezirkulationskreis 50 zurückgeführt und mit dem zudosierten Brennstoff aus dem Tank 20 vermischt.
  • Zum Antrieb der Strömung im Rezirkulationskreis 50 können verschiedene Komponenten, wie beispielsweise eine mit dem zudosierten Brennstoff betriebene Strahlpumpe 51 oder ein Gebläse 52 verbaut sein. Auch eine Kombination von Strahlpumpe 51 und Gebläse 52 sind möglich.
  • Um nicht benötigte Bestandteile, wie Stickstoff oder Wasser aus dem Rezirkulationskreis 50 zu entfernen, ist der Rezirkulationskreis 50 über eine Purgeleitung 40, in der ein Purgeventil 41 angeordnet ist mit der Abgasleitung 12 verbunden. Während eines Purge- und/oder Drainvorgangs wird das Purgeventil 41 geöffnet, so dass ein Gasgemisch aus den nicht benötigten Bestandteilen und Wasserstoff aus der Rezirkulationsleitung 50 in die Abgasleitung 12 strömen kann.
  • 2 zeigt ein Flussablaufdiagramm der einzelnen Schritte eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers 101.
  • In einem Verfahrensschritt 110 wird ein Trocknungsvorgang für eine erste Elektrode 103, insbesondere eine Anode 103, und ein Trocknungsvorgang für eine zweite Elektrode 105, insbesondere eine Kathode 105, des elektrochemischen Energiewandlers 101, insbesondere eine Brennstoffzelle 101, eingeleitet.
  • In einem Verfahrensschritt 120 wird der Trocknungsvorgang für beide Elektroden 103, 105, nach einem beliebigen Trocknungsverfahren des Standes der Technik fortgesetzt. In einem Verfahrensschritt 130 wird überprüft, ob die erste Elektrode 103 oder die zweite Elektrode 105 einen gewünschten Trocknungszustand erreicht hat.
  • Der Trocknungsvorgang für die erste Elektrode 103 oder für die zweite Elektrode 105 kann eine Trocknung des jeweils angeschlossenen Leitungssystem mit darin enthaltenen Komponenten umfassen. Bei der Trocknung der Kathode 105 kann dies die Trocknung des Luftpfades 10 und der Abgasleitung 20 sein. Bei der Trocknung der Anode 103 kann dies Brennstoffleitung 20 mit Rezirkulationskreis 50 umfassen.
  • Hat weder die erste Elektrode 103 noch die zweite Elektrode 105 den gewünschten Trocknungszustand erreicht, wird zum Verfahrensschritt 120 gegangen und der Trocknungsvorgang für beide Elektroden 103,105 fortgesetzt.
  • Haben beide Elektroden 103,105 den gewünschten Trocknungszustand erreicht, wird zum Verfahrensschritt 160 gegangen. Im Verfahrensschritt 160 wird der Trocknungsvorgang für die erste Elektrode 103 und für die zweite Elektrode 105 beendet.
  • Hat nur eine der beiden Elektroden 103, 105 den gewünschten Trocknungszustand erreicht, wird zum Verfahrensschritt 140 gegangen. Im Verfahrensschritt 140 wir der Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode 103,105, welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat, fortgesetzt. Der Trocknungsvorgang für die Elektrode, welche den gewünschten Trocknungszustand erreicht hat, wird beendet.
  • Im Verfahrensschritt 150 findet eine Überprüfung des Trocknungszustandes der ersten oder zweiten Elektrode 103,105, welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat, statt. Wenn diese Elektrode 103, 105 den gewünschten Trocknungszustand nicht erreicht hat, wird erneut zu Verfahrensschritt 140 gegangen.
  • Wenn diese Elektrode 103, 105 den gewünschten Trocknungszustand erreicht hat, wird zu Verfahrensschritt 160 gegangen und der Trocknungsvorgang beendet.
  • Zur Bestimmung des Trocknungszustandes wird die Differenz von mindestens zwei Messwerten der Temperatur gebildet. In einer Ausführungsform der Erfindung wird für die Bestimmung des Trocknungszustandes einer Elektrode 103, 105 die Differenz zwischen der Temperatur in einer Austrittsleitung der Elektrode 103,105 und der Temperatur des Kühlmittels an einem Kühlmittelaustritt 75 gebildet.
  • Dies bedeutet, dass zur Bestimmung des Trocknungszustandes der Anode 103 die Differenz zwischen der Temperatur der Gase in der Rezirkulationsleitung 50 und der Temperatur des Kühlmittels an einem Kühlmittelaustritt 75 gebildet wird.
  • Dies bedeutet, dass zur Bestimmung des Trocknungszustandes der Kathode 105 die Differenz zwischen der Temperatur der Gase in der Abgasleitung 12 und der Temperatur des Kühlmittels an einem Kühlmittelaustritt 75 gebildet wird.
  • Zur Bestimmung der Temperatur des Kühlmittels am Kühlmittelaustritt 75 ist ein Temperatursensor 76 am Kühlmittelaustritt 75 im Kühlkreis 70 angeordnet. Des Weiteren befinden sich Temperatursensoren 14, 54, an den Austrittsleitungen der Elektroden 103, 105. Es befindet sich ein Temperatursensor 14 in der Abgasleitung 12, um die Temperatur des Gasgemisches am Austritt der Kathode 105 zu messen. Es befindet sich ein Temperatursensor 55 in der Rezirkulationsleitung 50, um die Temperatur des Gasgemisches am Austritt der Anode 103 zu messen.
  • In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird zur Bestimmung des Trocknungszustandes der Anode 103 die Differenz einer ersten Temperatur in der Brennstoffleitung 20 und einer zweiten Temperatur in der Rezirkulationsleitung 50 mit einem Temperaturschwellwert verglichen. Zur Bestimmung der Temperatur in der Brennstoffleitung 20 befindet sich ein Temperatursensor 54 in der Brennstoffleitung 20 zwischen der Strahlpumpe 51 und der Anode 103.
  • 3 zeigt Messwerte der Temperatur über eine Zeitachse. Das obere Bild zeigt den Temperaturverlauf der Temperatur des Gasgemisches am Einlass der Kathode als gestrichelte Linie Tk, den Temperaturverlauf der Temperatur des Gasgemisches am Einlass der Anode als gepunktete Linie TA, den Temperaturverlauf der Temperatur des Kühlmittels am Einlass des Brennstoffzellenstacks 101 als durchgezogene Linie Tc.
  • Das untere Bild zeigt den Temperaturverlauf der Temperatur des Gasgemisches am Auslass der Kathode als gestrichelte Linie Tk, den Temperaturverlauf der Temperatur des Gasgemisches am Auslass der Anode als gepunktete Linie TA und den Temperaturverlauf der Temperatur des Kühlmittels am Kühlmittelaustritt 75 als durchgezogene Linie Tc.
  • Es ist zu erkennen, dass während der Endphase der Trocknung, welche nach dem starken Abfall der Kühlmitteltemperatur zu identifizieren ist, die Temperatur am Auslass der Anode TA deutlich über der Temperatur des Kühlmittels Tc liegt. Folglich tritt Kondensation auf der Anodenseite des Stacks auf. Dies lässt auf eine hohe Feuchte und damit unzureichende Trocknung der Anode 103 schließen.
  • Ist die Feuchte hingegen gering, nähern sich Gas- und Kühlmitteltemperatur bis auf wenige Kelvin an. Dies ist im unteren Bild in der Endphase bei der bei der Temperatur der Kathode TK zu beobachten, welche sich der Temperatur des Kühlmittels stark angenähert hat.
  • 4 zeigt ein Flussablaufdiagramm der einzelnen Schritte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers 101.
  • Die Verfahrensschritte 110, 120, 130, 140, 150 und 160 entsprechen den bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahrensschritten.
  • Dem Verfahrensschritt 150 schließt sich ein Verfahrensschritt 155 an, in dem überprüft wird, ob eine vorgegebene Zeitdauer beim Fortführen des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode 103,105 überschritten wurde.
  • Wurde eine vorgegebenen Zeitdauer nicht überschritten, wird zum Verfahrensschritt 160 gegangen und der Trocknungsvorgang beendet.
  • Wurde eine vorgegebenen Zeitdauer überschritten, wird zu Verfahrensschritt 170 gegangen und das Trocknungsverfahren erneut für beide Elektroden 103, 105 durchgeführt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Trocknung eines elektrochemischen Energiewandlers (101), insbesondere einer Brennstoffzelle (101), mit einem Versorgungssystem (1), wobei das Versorgungssystem (1) einen Luftpfad (10), eine Abgasleitung (12) und eine Brennstoffleitung (20) mit Rezirkulationskreis (50) und einen Kühlkreis (70) aufweist und wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: a. Einleiten eines Trocknungsvorganges für eine erste Elektrode (103) und Einleiten eines Trocknungsvorganges für eine zweite Elektrode (105) des elektrochemischen Energiewandlers (101); b. Regelmäßige Überprüfung des Trocknungszustandes der beiden Elektroden (103,105); c. Beenden des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105), wenn diese einen gewünschten Trocknungszustand erreicht hat; d. Fortführen des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105), welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat; e. Regelmäßige Überprüfung des Trocknungszustandes der ersten oder zweiten Elektrode (103,105), welche den gewünschten Trocknungszustand bisher nicht erreicht hat, und Beenden dieses Trocknungsvorganges, wenn ein gewünschter Trocknungszustand erreicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Trocknungszustandes die Differenz von mindestens zwei Messwerten der Temperatur gebildet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des Trocknungszustandes die Differenz der Kühlmitteltemperatur an einem Kühlmittelaustritt (75) und der Temperatur in einer Austrittsleitung der Elektrode mit einem Temperaturschwellwert verglichen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Austrittsleitung der Abgasleitung (20) entspricht, wenn die Elektrode (105) eine Kathode (105) eines Brennstoffzellenstacks (101) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Austrittsleitung der Rezirkulationsleitung (50) entspricht, wenn die Elektrode (103) eine Anode (103) eines Brennstoffzellenstacks (101) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung des Trocknungszustandes der Elektrode, insbesondere der Anode (103), die der Differenz einer ersten Temperatur in der Brennstoffleitung (20) und einer zweiten Temperatur in der Rezirkulationsleitung (50) mit einem Temperaturschwellwert verglichen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überschreiten einer vorgegebenen Zeitdauer beim Fortführen des Trocknungsvorganges für die erste oder zweite Elektrode (103,105) im Verfahrensschritt d.), das Trocknungsverfahren erneut für beide Elektroden (103, 105) durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trocknungsvorgang für die erste Elektrode (103) oder für die zweite Elektrode (105), eine Trocknung des jeweils angeschlossenen Leitungssystem mit darin enthaltenen Komponenten, insbesondere des Luftpfades (10), der Abgasleitung (20) und/oder der Brennstoffleitung (20) mit Rezirkulationskreis (50), umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Trocknungszustandes der ersten oder zweiten Elektrode (103, 105) weitere Verfahren zum Einsatz kommen, insbesondere analytische Methoden, eine Elektrochemische Impedanz-Spektroskopie, Cell Voltage Monitoring und/oder eine Messung der Stromdichteverteilung.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102022211441A1 (de) 2022-10-28 2024-05-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Steuerung eines Trocknungsvorganges eines Brennstoffzellensystems

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