DE102022203481A1 - Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems und ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems ermittelt wird.Es wird vorgeschlagen, dass der Betriebsparameter in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems mittels einer physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) des Brennstoffzellensystems und mittels eines Softwaresensors ermittelt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • In DE 10 2020 202 874 A1 ist bereits ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems, vorgeschlagen worden, in welchem ein Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems mittels einer physischen Fluidanalyseeinheit ermittelt wird.
  • In EP 3 876 321 A2 ist bereits ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems, vorgeschlagen worden, in welchem ein Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems mittels eines Softwaresensors ermittelt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems ermittelt wird.
  • Es wird vorgeschlagen, dass der Betriebsparameter in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems mittels einer physischen Fluidanalyseeinheit des Brennstoffzellensystems und mittels eines Softwaresensors ermittelt wird. Das Brennstoffzellensystem umfasst vorzugsweise zumindest eine Brennstoffzelleneinheit zu einer elektrochemischen Umsetzung eines Brennstoffs. Der Betriebsparameter beschreibt oder charakterisiert vorzugsweise eine Effektivität und/oder Effizienz der Brennstoffzelleneinheit und/oder des Brennstoffzellensystems bei der elektrochemischen Umsetzung des Brennstoffs. Besonders bevorzugt gibt der Betriebsparameter eine Brennstoffnutzung der Brennstoffzelleneinheit oder eine Brennstoffnutzung des Brennstoffzellensystems an. Die Brennstoffnutzung ist ein Verhältnis von umgesetztem Brennstoff in der Brennstoffzelleneinheit im Verhältnis zu in das Brennstoffzellensystem oder die Brennstoffzelleneinheit eingespeistem Brennstoff. Besonders bevorzugt wird die Brennstoffnutzung der Brennstoffzelleneinheit kleiner als 1 gehalten, um ein Risiko einer Beschädigung der Brennstoffzelleneinheit durch einen Sauerstoffüberschuss in der Brennstoffzelleneinheit gering zu halten. Insbesondere enthält das Abgas stromabwärts der Brennstoffzelleneinheit Brennstoffreste. Die Brennstoffnutzung der Brennstoffzelleneinheit wird vorzugsweise anhand einer Zusammensetzung des Brennstoffs an einem Brennstoffeinlass der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere stromabwärts eines Reformers des Brennstoffzellensystems, und anhand einer Zusammensetzung des Abgases an einem Abgasauslass der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere stromaufwärts einer Abzweigung in eine Rückspeiseleitung und/oder stromaufwärts eines Nachbrenners der Brennstoffzellensystems, ermittelt. Die Brennstoffnutzung des Brennstoffzellensystems wird vorzugsweise anhand einer Zusammensetzung des Brennstoffs stromaufwärts eines Reformers des Brennstoffzellensystems und/oder stromaufwärts einer Einspeisemündung der Rückspeiseleitung in eine Brennstoffleitung des Brennstoffzellensystems und anhand einer Zusammensetzung des Abgases stromabwärts der Abzweigung in die Rückspeiseleitung und insbesondere stromaufwärts des Nachbrenners ermittelt. Der Betriebsparameter wird vorzugsweise von einer Recheneinheit ermittelt.
  • Die physische Fluidanalyseeinheit erfasst vorzugsweise eine Zusammensetzung des Brennstoffs und/oder des Abgases, insbesondere einen Anteil zumindest eines in dem Brennstoff oder dem Abgas enthaltenen Stoffs und/oder einen Anteil zumindest einer in dem Brennstoff oder dem Abgas enthaltenen Atomsorte. Bei einer Einspeisung in das Brennstoffzellensystem umfasst der Brennstoff beispielsweise Wasserstoff, Ammoniak, Methan, Ethan, Propan und/oder einen anderen Kohlenwasserstoff, insbesondere Alkane. Beispielsweise wird als Brennstoff Erdgas oder ein Wasserstoff-Erdgas-Gemisch verwendet. Bei einem Austritt aus der Brennstoffzelleneinheit umfasst das Abgas, insbesondere neben den Brennstoffresten, Wasser, Kohlenstoffdioxid und/oder Kohlenstoffmonoxid. Beispielsweise erfasst die Fluidanalyseeinheit eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom eines Diffusionsstroms, insbesondere eines Sauerstoff-Diffusionsstroms, in einer von dem Brennstoff und/oder dem Abgas durchströmten Messbrennstoffzelle, einer Nernstzelle, einem Stickoxid-Sensor (NOx-Sensor) und/oder einer Lambdasonde der physischen Fluidanalyseeinheit. Beispielsweise umfasst die physische Fluidanalyseeinheit einen Partikelsensor, welcher insbesondere zur Detektion von Kohlenstoffpartikeln ausgelegt ist. Die Recheneinheit ermittelt den Betriebsparameter vorzugsweise in Abhängigkeit von der mit der Fluidanalyseeinheit erfassten Zusammensetzung des Brennstoffs und/oder des Abgases, insbesondere nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die Anmeldung DE 10 2020 202 874 A1 deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
  • Das Brennstoffzellensystem umfasst vorzugsweise eine Sensoreinheit zu einer Erfassung von zumindest einer Zustandsgröße, insbesondere Temperatur und/oder Druck, und/oder zumindest einer Strömungsgröße, insbesondere Stoffstrom, Volumenstrom, Massenstrom oder dergleichen, des Brennstoffs und/oder des Abgases. Die physische Fluidanalyseeinheit ist vorzugsweise separat von der Sensoreinheit ausgebildet. Der Softwaresensor wird vorzugsweise von der Recheneinheit implementiert. Vorzugsweise ermittelt der Softwaresensor basierend auf einem Modell des Brennstoffzellensystems und von den mit der Sensoreinheit erfassten Größen den Betriebsparameter. Besonders bevorzugt verwendet der Softwaresensor ein Energie- und/oder Leistungsbilanz-Modell von Komponenten und/oder Komponentengruppen des Brennstoffzellensystems, um den Betriebsparameter zu ermitteln, insbesondere nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die Anmeldung EP 3 876 321 A2 deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Alternativ ist der Softwaresensor als digitaler Zwilling des Brennstoffzellensystems ausgebildet.
  • Vorzugsweise führt die Recheneinheit eine Bestimmung des Betriebsparameters mittels des Softwaresensors und eine Bestimmung des Betriebsparameters mittels der physischen Fluidanalyseeinheit unabhängig voneinander aus. Der Softwaresensor und die physische Fluidanalyseeinheit sind vorzugsweise zu einer redundanten Ermittlung des Betriebsparameters vorgesehen. Optional wird in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems der Betriebsparameter mittels des Softwaresensors ermittelt, während die physische Fluidanalyseeinheit nicht verwendet wird, um den Betriebsparameter zu ermitteln. Optional wird in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems der Betriebsparameter mittels der physischen Fluidanalyseeinheit ermittelt, während der Softwaresensor nicht verwendet wird, um den Betriebsparameter zu ermitteln. In dem Betriebszustand, in dem die physische Fluidanalyseeinheit und der Softwaresensor verwendet werden, um den Betriebsparameter zu ermitteln, können die Ermittlungen des Betriebsparameters zeitgleich, zeitlich überlappend oder nacheinander ausgeführt werden.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Betriebsparameter vorteilhaft zuverlässig bestimmt werden, insbesondere über die gesamte vorgesehene Lebensdauer des Brennstoffzellensystems hinweg. Insbesondere kann ein Risiko einer Fehlbestimmung des Betriebsparameters, beispielsweise aufgrund von Verschleiß einer Komponente der physischen Fluidanalyseeinheit und/oder einer Komponente des Brennstoffzellensystems, welche eine maßgebende Rolle innerhalb eines Modells des Softwaresensors spielt, vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann das Brennstoffzellensystem vorteilhaft lange wartungsfrei betrieben werden. Insbesondere kann ein Verschleiß einer Komponente der physischen Fluidanalyseeinheit und/oder einer Komponente des Brennstoffzellensystems, welche eine maßgebende Rolle innerhalb eines Modells des Softwaresensors spielt, vorteilhaft früh erkannt werden. Insbesondere kann vor einem Ausfall des Brennstoffzellensystems eine anlassbezogene Wartung durchgeführt werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein mittels der physischen Fluidanalyseeinheit ermittelter Wert des Betriebsparameters und ein mittels des Softwaresensors ermittelter weiterer Wert des Betriebsparameter miteinander verglichen werden. Vorzugsweise überprüft die Recheneinheit, ob eine Abweichung der ermittelten Werte des Betriebsparameters kleiner als ein Toleranzwert ist. Ist die Differenz kleiner als der Toleranzwert für den Betriebsparameter, veranlasst die Recheneinheit vorzugsweise den zum Zeitpunkt des Vergleichs aktiven Betriebszustand des Brennstoffzellensystems fortzusetzen. Ist die Differenz kleiner als der Toleranzwert für den Betriebsparameter, verwendet die Recheneinheit den Wert, den weiteren Wert oder einen Mittelwert des Werts und des weiteren Werts als Istwert des Betriebsparameters. Der Istwert des Betriebsparameters wird anwendungsabhängig beispielsweise ausgegeben, in einem Speicher der Recheneinheit protokoliert und/oder zu einem Einstellen, insbesondere Regeln, des Brennstoffzellensystems weiterverarbeitet. Ist die Abweichung der ermittelten Werte des Betriebsparameters größer als ein Toleranzwert, leitet die Recheneinheit vorzugsweise einen Fehlerbetriebszustand des Brennstoffzellensystems ein. In dem Fehlerbetriebszustand kann die Recheneinheit die Abweichung beispielsweise ausgeben, eine Fehleranalyse anhand der Abweichung durchführen, einen Leistungsumfang der Brennstoffzellenvorrichtung gegenüber einem maximal möglichen Leistungsumfang einschränken, Sicherheitsfaktoren in einer Steuerung oder Regelung des Brennstoffzellensystems erhöhen oder dergleichen. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit den Betriebsparameter mehrfach pro festgelegtem Zeitintervall. Vorzugsweise verwendet die Recheneinheit bei einer Abweichung der Werte des Betriebsparameters denjenigen der Werte des Betriebsparameters als Istwert des Betriebsparameters, der näher an einem zuvor protokollierten Wert des Betriebsparameters liegt. Alternativ verwendet die Recheneinheit das Maximum der ermittelten Werte des Betriebsparameters als Istwert des Betriebsparameters, insbesondere um sicherzustellen, dass der tatsächliche Wert des Betriebsparameters kleiner oder gleich dem verwendeten Istwert des Betriebsparameters ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft sicherer Betrieb des Brennstoffzellensystems erreicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens ein mittels der physischen Fluidanalyseeinheit ermittelter Wert eines weiteren Betriebsparameters und ein mittels des Softwaresensors ermittelter weiterer Wert des weiteren Betriebsparameters miteinander verglichen werden. Beispielsweise wird die Brennstoffnutzung der Brennstoffzelleneinheit als Betriebsparameter und die Brennstoffnutzung des Brennstoffzellensystems als weiterer Betriebsparameter erfasst. In zumindest einer Ausgestaltung des Verfahrens ist der weitere Betriebsparameter ein Zwischenwert, der zur Ermittlung des Betriebsparameters ermittelt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Betrieb des Brennstoffzellensystems vorteilhaft umfänglich überwacht werden. Insbesondere kann die Ermittlung des Betriebsparameters vorteilhaft kleinteilig überwacht werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Wert und/oder der weitere Wert des Betriebsparameters und/oder des weiteren Betriebsparameters vor einem gegenseitigen Vergleich mehrfach ermittelt werden/wird. Den Vergleich führt die Recheneinheit vorzugsweise mit einem Vergleichswert des Betriebsparameters und einem Vergleichswert des weiteren Betriebsparameters durch. Der Vergleichswert kann der zuletzt ermittelte Wert des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters sein oder eine Funktion mehrerer ermittelter Werte des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters sein. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit einen Mittelwert oder einen gleitenden Durchschnitt der ermittelten Werte des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters, insbesondere um diesen als Vergleichswert zu verwenden oder um den zuletzt ermittelten Wert des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters, insbesondere hinsichtlich einer Plausibilität, zu bewerten. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Risiko eines fälschlicherweise ausgelösten Fehlerbetriebszustands vorteilhaft gering gehalten werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit von einem Wert des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters, der mittels der physischen Fluidanalyseeinheit ermittelt wird, und in Abhängigkeit von einem weiteren Wert des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters, der mittels des Softwaresensors ermittelt wird, eine Fehleranalyse durchgeführt wird. Die Fehleranalyse wird von der Recheneinheit vorzugsweise in dem Fehlerbetriebszustand durchgeführt. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit zumindest eine Komponente des Brennstoffzellensystems, welche für eine Abweichung bei dem Vergleich der Werte des Betriebsparameters und/oder bei dem weiteren Vergleich der Werte des weiteren Betriebsparameters verantwortlich ist. Vorzugsweise unterscheidet die Recheneinheit zwischen einer Abweichung bei einer Ermittlung des Betriebsparameters und einer Abweichung bei einer Ermittlung des weiteren Betriebsparameters, um bei der Fehleranalyse eine fehlerhafte Komponente des Brennstoffzellensystems zu identifizieren. Vorzugsweise unterscheidet die Recheneinheit zwischen einer fehlerhaften Ermittlung des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters mittels der physischen Fluidanalyseeinheit und einer fehlerhaften Ermittlung des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters mittels des Softwaresensors, beispielsweise anhand von zuvor protokollierten Werten des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters und/oder anhand einer Plausibilität des Betriebsparameters bzw. des weiteren Betriebsparameters bei Betrachtung von Sensordaten der Sensoreinheit insbesondere in Verbindung mit einer von der Brennstoffzelleneinheit erbrachten elektrischen Leistung. In einer vorteilhaft einfachen Ausgestaltung ist in dem Speicher der Recheneinheit eine Liste hinterlegt, welche einem Resultat des Vergleichs und/oder des weiteren Vergleichs eine fehlerhaft Komponente des Brennstoffzellensystems zuordnet. Alternativ umfasst die Recheneinheit ein auf maschinellem Lernen basiertes Modell zu einer Zuordnung einer fehlerhaften Komponente des Brennstoffzellensystems zu einem Resultat des Vergleichs und/oder des weiteren Vergleichs. Zusätzlich oder alternativ kann der Softwaresensor bei verschiedenen Komponenten und/oder Komponentengruppe des Brennstoffzellensystems eingesetzt werden. Insbesondere erstellt der Softwaresensor für jede Komponenten und/oder Komponentengruppe eine Energie- und/oder Leistungsbilanz. Ausgehend von jeder Komponente und/oder Komponentengruppe des Brennstoffzellensystems, welche von dem Softwaresensor überwacht wird, wird vorzugsweise der gleiche Parameter, insbesondere der Betriebsparameter und/oder weitere Betriebsparameter, berechnet. Wird bei einer Komponente und/oder Komponentengruppe ein abweichener und/oder unrealistischen Wert ermittelt, kennzeichnet die Recheneinheit diese Komponente und/oder Komponentengruppe in der Fehleranalyse als fehlerhaft. Vorzugsweise gibt die Recheneinheit ein Ergebnis der Fehleranalyse aus, beispielsweise mittels einer lokalen Ausgabeeinheit des Brennstoffzellensystems, insbesondere einem Display, einem Lautsprecher, einer Warnleuchte oder dergleichen, und/oder benachrichtigt einen Bediener des Brennstoffzellensystems und/oder einen Wartungsservice über eine Kommunikationseinheit des Brennstoffzellensystems. Die Kommunikationseinheit ist beispielsweise dazu vorgesehen, via Internet, via Mobilfunk, über ein privates Datennetzwerk, über ein Telefonnetz, eine Funkverbindung oder dergleichen Daten, insbesondere die Fehleranalyse, die Betriebsparameter, Sensordaten zur Ermittlung des Betriebsparameters oder dergleichen, zu übertragen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine fehlerhafte Komponente des Brennstoffzellensystems vorteilhaft schnell identifiziert werden.
  • Insbesondere kann eine Wartung, insbesondere Reparatur, des Brennstoffzellensystems vorteilhaft schnell durchgeführt werden.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass der Betriebsparameter in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems mittels des Softwaresensors und mittels der physische Fluidanalyseeinheit ermittelt wird. In dem stationären Betriebszustand ist vorzugsweise eine Last des Brennstoffzellensystems vorzugsweise konstant. Vorzugsweise wird das Brennstoffzellensystem in dem stationären Betriebszustand von einer Steuerung oder Regelung des Brennstoffzellensystems auf einem Betriebspunkt gehalten. Insbesondere hält die Steuerung oder Regelung des Brennstoffzellensystems die zumindest eine Zustandsgröße und/oder die zumindest eine Strömungsgröße des Brennstoffs zumindest im Wesentlichen, zumindest innerhalb einer Steuergenauigkeit oder innerhalb einer Regelgenauigkeit des Brennstoffzellensystems, konstant. Vorzugsweise hält die Steuerung oder Regelung des Brennstoffzellensystems in dem stationären Betriebszustand den Betriebsparameter und/oder den weiteren Betriebsparameter zumindest im Wesentlichen, zumindest innerhalb einer Steuergenauigkeit oder innerhalb einer Regelgenauigkeit des Brennstoffzellensystems, konstant. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Funktionstüchtigkeit des Softwaresensors und der Fluidanalyseeinheit vorteilhaft zuverlässig und einfach, insbesondere ohne dynamische Effekte, überprüft werden.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass ein Verwendungsgrad der physischen Fluidanalyseeinheit in einem dynamischen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems abhängig von einem mit der physischen Fluidanalyseeinheit und/oder mit dem Softwaresensor ermittelten Wert des Betriebsparameters in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems ist. In dem dynamischen Betriebszustand weist das Brennstoffzellensystem beispielsweise eine zeitabhängige Last auf, der Brennstoff weist eine zeitabhängige Zusammensetzung auf und/oder es wird ein Betriebspunktwechsel des Brennstoffzellensystems veranlasst, beispielsweise von dem Bediener oder einer dem Brennstoffzellensystem übergeordneten Steueranlage. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit den Betriebsparameter in dem dynamischen Betriebszustand zumindest mittels des Softwaresensors. Über eine Verwendung der physischen Fluidanalyseeinheit in dem dynamischen Betriebszustand entscheidet die Recheneinheit vorzugsweise in Abhängigkeit von dem, insbesondere in dem stationären Betriebszustand durchgeführten, Vergleich und/oder dem weiteren Vergleich. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit den Betriebsparameter in dem dynamischen Betriebszustand mittels der physischen Fluidanalyseeinheit, wenn bei dem Vergleich eine korrekte Betriebsweise und Funktionalität der physischen Fluidanalyseeinheit festgestellt wurde. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit den weiteren Betriebsparameter in dem dynamischen Betriebszustand mittels der physischen Fluidanalyseeinheit, wenn bei dem weiteren Vergleich eine schnelle, hochdynamische Änderung des zugeführten Brennstoffes und/oder eine dynamische Laständerung detektiert wird, welche mit dem Softwaresensor aufgrund einer eventuellen Trägheit des Softwaresensors nicht abgebildet werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Risiko einer fehlerhaften Bestimmung des Betriebsparameters und/oder des weiteren Betriebsparameters vorteilhaft klein gehalten werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass der Softwaresensor einen Enthalphiefluss durch einen Teilbereich des Brennstoffzellensystems auswertet, welcher eine Komponente oder eine Komponentengruppe des Brennstoffzellensystems, beispielswiese den Nachbrenner und/oder den Reformer, umfasst. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit den Betriebsparameter in Abhängigkeit von einem Teilbereich des Brennstoffzellensystems, welcher innerhalb eines Kreislaufs aus Brennstoffzufuhr, Abgasleitung und Rückspeiseleitung des Brennstoffzellensystems angeordnet ist. Beispielsweise umfasst der Teilbereich, insbesondere nur, den Reformer. Vorzugsweise ermittelt die Recheneinheit den weiteren Betriebsparameter anhand eines weiteren Teilbereichs des Brennstoffzellensystems, welcher den Kreislauf aus Brennstoffzufuhr, Abgasleitung und Rückspeiseleitung des Brennstoffzellensystems vollständig umfasst oder vollständig außerhalb dieses Kreislaufs angeordnet ist. Beispielsweise umfasst der Teilbereich zur Ermittlung des weiteren Betriebsparameters den, insbesondere nur, den Nachbrenner oder zumindest den Nachbrenner, den Reformer, die Brennstoffzelleneinheit und die Rückspeiseleitung. Weitere Beispiele für den Teilbereich und dem weiteren Teilbereich können der EP 3 876 321 A2 , insbesondere den 1 und 2 und deren Beschreibung, entnommen werden. Die Auswertung des Teilbereichs und/oder des weiteren Teilbereichs erfolgt vorzugsweise mittels einer Auswertung einer Energie- und/oder Leistungsbilanz des jeweiligen Teilbereichs, insbesondere durch Erstellen einer Bilanz von Energieströmen, die in den jeweiligen Teilbereich hinein und aus dem jeweiligen Teilbereich hinausgehen. Vorzugsweise berücksichtigt die Recheneinheit in der Bilanz zumindest den von dem Brennstoff getragenen, insbesondere molaren, Enthalpiefluss durch den jeweiligen Teilbereich hindurch. Optional berücksichtigt die Recheneinheit in der Bilanz zusätzlich eine Wärmeleitung, eine Wärmestrahlung, einen elektrischen Stromfluss oder dergleichen in und/oder aus dem jeweiligen Teilbereich hinein und/oder heraus. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Betriebsparameter mit vorteilhaft wenigen Sensoren ermittelt werden. Insbesondere kann zur Ermittlung des Betriebsparameters auf die Sensoreinheit zurückgegriffen werden, welche das Brennstoffzellensystem für die Steuerung oder Regelung des Brennstoffzellensystems umfasst.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass als physische Gasanalyseeinheit zumindest ein Sauerstoffsensor, eine Stickoxidsensor und/oder ein Partikelsensor verwendet wird. Der Sauerstoffsensor und der Stickoxidsensor sind vorzugsweise dazu vorgesehen, einen Sauerstoffüberschuss oder ein Sauerstoffdefizit in dem Brennstoff und/oder in dem Abgas relativ zu einem Referenzgas zu erfassen. Das Referenzgas ist beispielsweise Umgebungsluft, ein Industriegas mit einem definierten Sauerstoffgehalt oder ein weiteres Abgas der Brennstoffzelleneinheit, welches an einer Kathode der Brennstoffzelleneinheit austritt. Der Partikelsensor ist vorzugsweise dazu vorgesehen, Kohlenstoffpartikel zu detektieren. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Zusammensetzung des Brennstoffs und/oder des Abgases vorteilhaft kostengünstig, insbesondere mit standardisierten und/oder handelsüblichen Sensoren, erfasst werden.
  • Ferner wird ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein Hochtemperaturbrennstoffzellensystem, mit zumindest einer physischen Fluidanalyseeinheit und mit zumindest einer Recheneinheit zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Unter einer „Recheneinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit einem Informationseingang, einer Informationsverarbeitung und einer Informationsausgabe verstanden werden. Vorteilhaft weist die Recheneinheit zumindest einen Prozessor, einen Speicher, Ein- und Ausgabemittel, weitere elektrische Bauteile, ein Betriebsprogramm, Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen auf. Vorzugsweise sind die Bauteile der Recheneinheit auf einer gemeinsamen Platine angeordnet und/oder vorteilhaft in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Recheneinheit kann als lokale Recheneinheit ausgebildet sein, welche insbesondere mit der Brennstoffzelleneinheit in einem gemeinsamen Gehäuse des Brennstoffzellensystems angeordnet ist, oder eine externe Recheneinheit sein, welche mit einer lokalen Steuer- oder Regeleinheit des Brennstoffzellensystems über eine leitungsgebundene oder drahtlose, insbesondere funkwellengebundene, Datenschnittstelle kommuniziert. Besonders bevorzugt umfasst die Recheneinheit zumindest einen privaten oder öffentlichen Netzwerkserver, insbesondere zumindest einem Internetserver. Insbesondere ist die Recheneinheit als cloudbasierte Recheneinheit ausgebildet. Das Brennstoffzellensystem umfasst zumindest die Brennstoffzelleneinheit. Die Brennstoffzelleneinheit umfasst zumindest eine Brennstoffzelle, insbesondere einer Hochtemperaturbrennstoffzelle, beispielsweise eine Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) und/oder eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle (MCFC). Besonders bevorzugt umfasst die Brennstoffzelleneinheit eine Vielzahl an Brennstoffzellen, die vorzugsweise in zumindest einem Stack angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst das Brennstoffzellensystem zumindest den Reformer zu einem Reformieren des Brennstoffs. Vorzugsweise umfasst das Brennstoffzellensystem den Nachbrenner zu einem Umsetzen der in dem Abgas enthaltenen Brennstoffreste. Vorzugsweise umfasst das Brennstoffzellensystem die Sensoreinheit zu einer Erfassung zumindest einer Zustandsgröße und/oder Strömungsgrößen des Brennstoffs und/oder des Abgases. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Brennstoffzellensystem zur Verfügung gestellt werden, das vorteilhaft sicher betrieben werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
  • Zeichnungen
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems und
    • 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • 1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 12. Das Brennstoffzellensystem 12 ist vorzugsweise als Hochtemperaturbrennstoffzellensystem ausgebildet. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise eine Brennstoffzelleneinheit 32, zu einer elektrochemischen Umsetzung eines Brennstoffs. Die Brennstoffzelleneinheit 32 umfasst vorzugsweise zumindest eine Brennstoffzelle. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise eine Brennstoffzufuhr 34, zu einer Zufuhr des Brennstoffs zu der Brennstoffzelleneinheit 32. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise eine Abgasleitung 38 zu einer Abfuhr eines aus dem Brennstoff entstehenden Abgases von der Brennstoffzelleneinheit 32 weg. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise eine Rückspeiseleitung 40 zu einer Rückspeisung eines Teils des Abgases in die Brennstoffzufuhr 34. Die Rückspeiseleitung 40 zweigt vorzugsweise an einer Abzweigung von der Abgasleitung 38 ab und mündet an einer Einspeisemündung in die Brennstoffzufuhr 34 ein. Die Brennstoffzufuhr 34, die Abgasleitung 38 und die Rückspeiseleitung 40 bilden insbesondere einen Kreislauf. Die Brennstoffzelleneinheit 32 ist vorzugsweise innerhalb des Kreislaufs angeordnet.
  • Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise eine Brennstoffkontrolleinheit 42, beispielsweise einen Ventilator, eine Pumpe, einen Kompressor und/oder ein Ventil, zu einem Einstellen einer Brennstoffrate, mit welcher frischer Brennstoff in den Kreislauf eingespeist wird. Die Brennstoffkontrolleinheit 42 ist in der Brennstoffzufuhr 34 vorzugsweise stromaufwärts der Einspeisemündung angeordnet. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise eine Fluidfördereinheit 36, insbesondere einen Ventilator, eine Pumpe oder einen Kompressor zu einer Rezirkulation des Brennstoffs und einen Teil des Abgases in dem Kreislauf. Die Fluidfördereinheit 36 kann in der Rückspeiseleitung 40 oder in der Brennstoffzufuhr 34 stromabwärts der Einspeisemündung angeordnet sein. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise einen Nachbrenner 26 zu einer thermischen Verwertung von in dem Abgas enthaltenen Brennstoffresten. Der Nachbrenner 26 ist in der Abgasleitung 38 vorzugsweise stromabwärts der Abzweigung in die Rückspeiseleitung 40 angeordnet. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise einen Reformer 28 zu einem Reformieren des Brennstoffs. Der Reformer 28 ist in der Brennstoffzufuhr 34 vorzugsweise stromabwärts der Brennstoffkontrolleinheit 42, stromabwärts der Fluidfördereinheit 36 und/oder stromabwärts der Einspeisemündung angeordnet. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise einen Teilbereich 22. In dem Teilbereich 22 ist, insbesondere ausschließlich, der Reformer 28 angeordnet. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst vorzugsweise einen weiteren Teilbereich 24. In dem weiteren Teilbereich 24 ist, insbesondere ausschließlich, der Nachbrenner 26 angeordnet.
  • Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst zumindest eine physisch Fluidanalyseeinheit 14. Die physische Fluidanalyseeinheit 14 ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Zusammensetzung des Brennstoffs zu erfassen. Die physische Fluidanalyseeinheit 14 ist vorzugsweise in der Brennstoffzufuhr 34 stromabwärts des Reformers 28 angeordnet. Beispielhaft umfasst das in 1 gezeigte Brennstoffzellensystem 12 eine weitere physische Fluidanalyseeinheit 16. Die weitere Fluidanalyseeinheit 16 ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Zusammensetzung des Abgases zu erfassen. Die weitere physische Fluidanalyseeinheit 16 ist in der Abgasleitung 38 vorzugsweise stromaufwärts des Nachbrenners 26 angeordnet. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst zumindest eine Recheneinheit 30 zu einer Durchführung eines Verfahrens 10, das in 2 näher erläutert wird.
  • Weitere für die im Folgenden beschriebene Ausgestaltung des Verfahrens 10 unwesentliche und hier nicht dargestellte Komponenten des Brennstoffzellensystems 12 umfassen beispielsweise eine Luftzufuhr, insbesondere Sauerstoffzufuhr, zu der Brennstoffzelleneinheit 32, einen Abzug eines luftseitigen, insbesondere sauerstoffseitigen, Abgases, und ein Gebläse zu einer Förderung von Luft, insbesondere Sauerstoff durch die Brennstoffzelleneinheit 32. Weitere für die im Folgenden beschriebene Ausgestaltung des Verfahrens 10 unwesentliche und hier nicht dargestellte Komponenten des Brennstoffzellensystems 12 umfassen beispielsweise zumindest einen Wärmeübertrager zu einer Wärmeübertragung, insbesondere von Wärme aus dem Abgas stromabwärts des Nachbrenners 26, auf die Brennstoffzufuhr und/oder die Luftzufuhr, insbesondere die Sauerstoffzufuhr.
  • 2 zeigt das Verfahren 10. Das Verfahren 10 ist zum Betrieb des Brennstoffzellensystems 12 vorgesehen. In einem Parameterermittlungsschritt 60, 64 des Verfahrens 10 ermittelt die Recheneinheit 30 einen Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems 12. Als Betriebsparameter wird vorzugsweise eine Brennstoffnutzung der Brennstoffzelleneinheit 32 ermittelt. In zumindest einem weiteren Parameterermittlungsschritt 48, 52 ermittelt die Recheneinheit 30 vorzugsweise als weiteren Betriebsparameter eine Brennstoffnutzung des Brennstoffzellensystems 12. Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen Betriebsparameterermittlungsmodus 76 und einen weiteren Betriebsparameterermittlungsmodus 74. In dem Betriebsparameterermittlungsmodus 76 wird vorzugsweise zumindest der Betriebsparameter ermittelt. In dem weiteren Betriebsparameterermittlungsmodus 74 wird vorzugsweise zumindest der weitere Betriebsparameter ermittelt. Der weitere Betriebsparameterermittlungsmodus 74 und der Betriebsparameterermittlungsmodus 76 sind vorzugsweise unabhängig voneinander ausführbar. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 eine Abfrage 58, ob der Betriebsparameterermittlungsmodus 76 ausgeführt werden soll. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 eine weitere Abfrage 46, ob der weitere Betriebsparameterermittlungsmodus 74 ausgeführt werden soll. In der Abfrage 58 und/oder der weiteren Abfrage 46 fragt die Recheneinheit 30 beispielsweise einen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 ab, um in Abhängigkeit davon zu entscheiden, ob keiner, einer oder beide der Betriebsparameterermittlungsmodi 74, 76 ausgeführt werden sollen. Alternativ liest die Recheneinheit 30 eine Einstellung in einem Betriebsprogramm der Recheneinheit 30 aus, fragt einen Bediener des Brennstoffzellensystems 12 und/oder eine dem Brennstoffzellensystems 12 übergeordnete Steueranlage, welcher der Betriebsparameterermittlungsmodi 74, 76 ausgeführt werden soll. Die weitere Abfrage 46 wird vorzugsweise nach einem Start 44 des Verfahrens 10 ausgeführt. Die Abfrage 46 wird beispielsweise nach einem Durchlauf des weiteren Betriebsparameterermittlungsmodus 74, parallel zu dem weiteren Betriebsparameterermittlungsmodus 74 oder anstelle des weiteren Betriebsparameterermittlungsmodus 74 ausgeführt.
  • In dem weiteren Betriebsparameterermittlungsmodus 74 wird der weitere Betriebsparameter in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 des Brennstoffzellensystems 12 und mittels eines Softwaresensors ermittelt. Der weitere Betriebsparameter wird in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 mittels des Softwaresensors und mittels der physische Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelt. Ob die physische Fluidanalyseeinheit 14, 16 in einem dynamischen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 zur Ermittlung des weiteren Betriebsparameters verwendet wird, entscheidet die Recheneinheit 30 in Abhängigkeit von einem mit der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 und/oder mit dem Softwaresensor ermittelten Wert des weiteren Betriebsparameters in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12.
  • Der Betriebsparameterermittlungsmodus 74 umfasst als weiteren Parameterermittlungsschritt 48 einen Softwaresensorschritt, in welchem der Softwaresensor einen Enthalphiefluss durch den weiteren Teilbereich 24 des Brennstoffzellensystems 12 auswertet, um den weiteren Betriebsparameter zu erfassen. Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen Softwarewiederholungsschritt 50, in welchem überprüft wird, ob der weitere Betriebsparameter mittels des Softwaresensors für eine statistische Auswertung oft genug ermittelt wurde.
  • Der Betriebsparameterermittlungsmodus 74 umfasst als weiteren Parameterermittlungsschritt 52 einen Analyseschritt, in welchem als physische Fluidanalyseeinheit 14, 16 zumindest ein Sauerstoffsensor, ein Stickoxidsensor und/oder ein Partikelsensor verwendet wird, um den weiteren Betriebsparameter zu erfassen. Ein mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelter Wert des weiteren Betriebsparameters und ein mittels des Softwaresensors ermittelter weiterer Wert des weiteren Betriebsparameters werden mehrfach ermittelt. Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen Analysewiederholungsschritt 54, in welchem überprüft wird, ob der weitere Betriebsparameter mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 für eine statistische Auswertung oft genug ermittelt wurde.
  • Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen weiteren Vergleich 20, in welchem die Recheneinheit 30 den mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelten Wert des weiteren Betriebsparameters und einen mittels des Softwaresensors ermittelten weiteren Wert des weiteren Betriebsparameters, insbesondere nach einer Zusammenführung 56 der Werte, miteinander vergleicht. In Abhängigkeit von dem Wert des weiteren Betriebsparameters, der mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelt wird, und in Abhängigkeit von dem weiteren Wert des weiteren Betriebsparameters, der mittels des Softwaresensors ermittelt wird, führt die Recheneinheit 30 bei einer Abweichung dieser Werte voneinander eine Fehleranalyse durch. Die Recheneinheit 30 stellt in Abhängigkeit von den Werten des weiteren Betriebsparameters und/oder der Abweichung dieser Werte voneinander beispielsweise fest, ob ein Fehler der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 und/oder eine Beschädigung der in dem weiteren Teilbereich 24 angeordneten Komponenten des Brennstoffzellensystems 12 vorliegt.
  • In dem Betriebsparameterermittlungsmodus 76 wird der Betriebsparameter in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 des Brennstoffzellensystems 12 und mittels des Softwaresensors ermittelt. Der Betriebsparameter wird in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 mittels des Softwaresensors und mittels der physische Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelt. Ob die physische Fluidanalyseeinheit 14, 16 in einem dynamischen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12 zur Ermittlung des Betriebsparameters verwendet wird, entscheidet die Recheneinheit 30 in Abhängigkeit von einem mit der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 und/oder mit dem Softwaresensor ermittelten Wert des Betriebsparameters in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 12.
  • Der Betriebsparameterermittlungsmodus 76 umfasst als Parameterermittlungsschritt 60 einen Softwaresensorschritt, in welchem der Softwaresensor einen Enthalphiefluss durch den Teilbereich 22 des Brennstoffzellensystems 12 auswertet, um den Betriebsparameter zu erfassen. Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen Softwarewiederholungsschritt 62, in welchem überprüft wird, ob der Betriebsparameter mittels des Softwaresensors für eine statistische Auswertung oft genug ermittelt wurde.
  • Der Betriebsparameterermittlungsmodus 74 umfasst als Parameterermittlungsschritt 64 einen Analyseschritt, in welchem als physische Fluidanalyseeinheit 14, 16 zumindest ein Sauerstoffsensor, ein Stickoxidsensor und/oder ein Partikelsensor verwendet wird, um den Betriebsparameter zu erfassen. Ein mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelter Wert des Betriebsparameters und ein mittels des Softwaresensors ermittelter weiterer Wert des Betriebsparameters werden mehrfach ermittelt. Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen Analysewiederholungsschritt 66, in welchem überprüft wird, ob der Betriebsparameter mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 für eine statistische Auswertung oft genug ermittelt wurde.
  • Das Verfahren 10 umfasst vorzugsweise einen Vergleich 18, in welchem die Recheneinheit 30 den mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelten Wert des Betriebsparameters und einen mittels des Softwaresensors ermittelten weiteren Wert des Betriebsparameters, insbesondere nach einer Zusammenführung 68 der Werte, miteinander vergleicht. In Abhängigkeit von dem Wert des Betriebsparameters, der mittels der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 ermittelt wird, und in Abhängigkeit von dem weiteren Wert des Betriebsparameters, der mittels des Softwaresensors ermittelt wird, führt die Recheneinheit 30 bei einer Abweichung dieser Werte voneinander eine Fehleranalyse durch. Die Recheneinheit 30 stellt in Abhängigkeit von den Werten des Betriebsparameters und/oder der Abweichung dieser Werte voneinander beispielsweise fest, ob ein Fehler der physischen Fluidanalyseeinheit 14, 16 und/oder eine Beschädigung der in dem Teilbereich 22 angeordneten Komponenten des Brennstoffzellensystems 12 vorliegt. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 eine zusätzliche Abfrage 70, in welcher die Recheneinheit 30 überprüft, ob das Verfahren 10 erneut durchlaufen werden soll oder ob das Verfahren 10 ein Ende 72 findet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102020202874 A1 [0001, 0005]
    • EP 3876321 A2 [0002, 0006, 0016]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, insbesondere eines Hochtemperaturbrennstoffzellensystems, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter des Brennstoffzellensystems ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter in zumindest einem Betriebszustand des Brennstoffzellensystems mittels einer physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) des Brennstoffzellensystems und mittels eines Softwaresensors ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein mittels der physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) ermittelter Wert des Betriebsparameters und ein mittels des Softwaresensors ermittelter weiterer Wert des Betriebsparameters miteinander verglichen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein mittels der physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) ermittelter Wert eines weiteren Betriebsparameters und ein mittels des Softwaresensors ermittelter weiterer Wert des weiteren Betriebsparameters miteinander verglichen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert und der weitere Wert des Betriebsparameters und/oder des weiteren Betriebsparameters, vor einem gegenseitigen Vergleich (18, 20) mehrfach ermittelt werden/wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Wert des Betriebsparameters, der mittels der physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) ermittelt wird, und in Abhängigkeit von einem weiteren Wert des Betriebsparameters, der mittels des Softwaresensors ermittelt wird, eine Fehleranalyse durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems mittels des Softwaresensors und mittels der physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) ermittelt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verwendungsgrad der physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) in einem dynamischen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems abhängig von einem mit der physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) und/oder mit dem Softwaresensor ermittelten Wert des Betriebsparameters in einem stationären Betriebszustand des Brennstoffzellensystems ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Softwaresensor einen Enthalphiefluss durch einen Teilbereich (22, 24) des Brennstoffzellensystems auswertet, welcher eine Komponente oder eine Komponentengruppe, beispielsweise einen Nachbrenner (26) und/oder einen Reformer (28), des Brennstoffzellensystems umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als physische Fluidanalyseeinheit (14, 16) zumindest ein Sauerstoffsensor, eine Stickoxidsensor und/oder ein Partikelsensor verwendet wird.
  10. Brennstoffzellensystem, insbesondere Hochtemperaturbrennstoffzellensystem, mit zumindest einer physischen Fluidanalyseeinheit (14, 16) und mit zumindest einer Recheneinheit (30) zu einer Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102022203481.3A 2022-04-07 2022-04-07 Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems und ein Brennstoffzellensystem Pending DE102022203481A1 (de)

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