DE102022207822A1 - Verfahren zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems - Google Patents

Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Kontrollverfahren (100) zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems. Das Kontrollverfahren (100) umfasst:- Beaufschlagen (101) eines Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems mit einem konstanten elektrischen Strom aus einer Stromquelle (303),- Einleiten (103) einer Stickstoffatmosphäre an einer Arbeitselektrode des Brennstoffzellenstapels,- Einleiten (105) einer Wasserstoffatmosphäre an einer Gegenelektrode des Brennstoffzellenstapels,- Messen (107) der Spannungen an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels,- Ermitteln (109) eines Kennwerts, der einen Zustand des Brennstoffzellensystems quantifiziert, anhand der gemessenen Spannung,- Abgleichen des ermittelten Kennwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert,- Ausgeben (111) einer Meldung auf einer Ausgabeeinheit für den Fall, dass der ermittelte Kennwert von dem vorgegebenen Schwellenwert abweicht, wobei das Messen der Spannung an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels gleichzeitig erfolgt.

Description

• Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems, ein Kontrollsystem und ein Computerprogrammprodukt.
• Stand der Technik
• Zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems werden in der Regel spannungsgeführte Kontrollverfahren, wie bspw. die Cyclovoltametrie eingesetzt. Dabei wird jede einzelne Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenstapels mehrmals mit einem Spannungs-Dreiecksverlauf beaufschlagt, um einen Kennwert, insbesondere eine aktive Platinoberfläche, d.h. eine elektrochemisch aktive Fläche der jeweiligen Brennstoffzelle zu bestimmen.
• Offenbarung der Erfindung
• Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden ein Kontrollverfahren, ein Kontrollsystem und ein Computerprogrammprodukt vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kontrollverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kontrollsystem bzw. dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
• Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, eine Möglichkeit zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems bereitzustellen. Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung ein Kontrollverfahren zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems vorgestellt. Das Kontrollverfahren umfasst das Beaufschlagen eines Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems mit einem konstanten elektrischen Strom aus einer Stromquelle, das Einleiten einer Stickstoffatmosphäre an einer Arbeitselektrode des Brennstoffzellenstapels, das Einleiten einer Wasserstoffatmosphäre an einer Gegenelektrode des Brennstoffzellenstapels, das Messen einer an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels anliegenden Spannung, das Ermitteln eines Kennwerts, der einen Zustand des Brennstoffzellensystems quantifiziert, anhand der gemessenen Spannung, das Abgleichen des ermittelten Kennwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert, und das Ausgeben einer Meldung auf einer Ausgabeeinheit für den Fall, dass der ermittelte Kennwert von dem vorgegebenen Schwellenwert abweicht, wobei das Messen der Spannung an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels gleichzeitig erfolgt.
• Im Kontext der vorgestellten Erfindung ist eine Einquadraten-Gleichstromquelle, an der unterschiedliche Stromstärken eingestellt werden können, ausreichend. Unter einem Kennwert ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Wert auf einer Skala bzw. ein numerischer Wert zu verstehen.
• Das vorgestellte Kontrollverfahren basiert auf einem stromgeführten Verfahren. Dies bedeutet, dass als unabhängige Variable ein vorgegebener elektrischer Strom auf einen Brennstoffzellenstapel bzw. jeweilige Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels appliziert wird, um eine in Reaktion auf die Beaufschlagung mit dem elektrischen Strom erfolgte Veränderung in der an den jeweiligen Brennstoffzellen anliegenden Spannung als abhängige Variable zu ermitteln und auszuwerten, d.h. zum Ermitteln eines Kennwertes zu verwenden. Entsprechend wird anhand eines Verlaufs der Spannung beim Beaufschlagen mit elektrischem Strom und bei einer nachfolgenden Selbstentladung ein Kennwert ermittelt, der den Zustand der Brennstoffzelle bzw. des Brennstoffzellensystems quantifiziert.
• Der ermittelte Kennwert wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert abgeglichen, um den Zustand des Brennstoffzellensystems in Relation zu einem Basiswert zu beurteilen. Entsprechend kann bspw. eine Fehlermeldung bzw. eine Warnmeldung für den Fall ausgegeben werden, dass der für ein jeweiliges Brennstoffzellensystem ermittelte Kennwert kleiner als der Schwellenwert ist. Alternativ kann eine Positivmeldung bzw. ein Qualitätscheck für den Fall ausgegeben werden, dass der für ein jeweiliges Brennstoffzellensystem ermittelte Kennwert gleich oder größer als der Schwellenwert ist.
• Zum Messen der Spannung an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems kann ein sogenanntes „Cell Voltage Monitoring System“ des Brennstoffzellensystems oder ein externes Spannungsmessgerät verwendet werden. Insbesondere kann ein Spannungsmessgerät, dass bei einem sogenannten „Break in“ zur Konditionierung des Brennstoffzellensystems verwendet wird, zur Messung der Spannung verwendet werden.
• Anhand einer jeweilig ermittelten Spannung kann mittels Gleichung (1) auf einen jeweiligen Kennwert geschlossen werden, indem Gleichung (1) zwischen z.B. 400mV (=U_lb) und 500mV (=U_ub) an die Messdaten gefittet wird. Nur in diesem Bereich finden keine elektrochemischen Reaktionen am Katalysator statt. $$\text{U}\left(t\right)=\left[\left(I_Q-I_{H_2}\right)\cdot R_{sc}\right]-\left[\left(I_Q-I_{H_2}\right)\cdot R_{sc}-U_{lb}\right]\cdot e^{-\frac{1}{R_{sc}\cdot C_{dl}}\cdot \left(t-t_{lb}\right)}$$

  
• Dabei steht U(t) für eine gemessene Spannung zu einem Zeitpunkt t, I_Q für einen beaufschlagten Strom, Rsc für einen Kurzschlusswiderstand, t_lb für die Zeit, bei der beim Ladevorgang U_lb erreicht wird, C_dl für eine Doppelschichtkapazität und I_H2 für einen spannungsunabhängigen Entladestrom.
• Bei der Selbstentladung fließt kein Strom über den Kurzschlusswiderstand, so dass die Doppelschichtkapazität im Bereich von U_ub bis U_lb nur von I_H2 entladen wird: $${\frac{dU}{dt}|}_{discharge}=-\frac{I_{H_2}}{C_{dl}}$$

  
• Mittels dieser Entladegeschwindigkeit (2) der Doppelschichtkapazität zwischen U_ub und U_lb kann man aus Gleichung (1) die Doppelschichtkapazität eliminieren: $$U\left(t\right)=\left(I_Q-I_{H_2}\right)\cdot R_{sc}-\left[\left(I_Q-I_{H_2}\right)\cdot R_{sc}-U_{lb}\right]\cdot e^{{\frac{dU}{dt}|}_{discharge}\cdot \frac{\left(t-t_{lb}\right)}{R_{sc}\cdot I_{H_2}}}$$

  
• Damit muss die Gleichung nur noch während des Aufladens mittels der Größen I_H2 und R_sc an die Messpunkte zwischen den Spannungen U_lb und U_ub gefittet werden.
• Bei der Beaufschlagung mit dem elektrischen Strom kann vorgesehen sein, dass ein Strom verwendet wird, der z.B. einem Faktor zwischen 2 und 4 eines Wasserstoffcrossoverstroms eines jeweiligen Brennstoffzellensystems entspricht bzw. zu einer elektrischen Aufladung des Brennstoffzellenstapels in einem typischen Zeitraum zwischen 20 und 50 Sekunden führt.
• Es kann vorgesehen sein, dass eine Kathode des Brennstoffzellensystems als Arbeitselektrode verwendet wird.
• Es kann alternativ vorgesehen sein, dass eine Anode des Brennstoffzellensystems als Arbeitselektrode verwendet wird.
• Da Stickstoff für eine Brennstoffzelle als Inertgas wirkt, kann eine jeweilige unter einer Stickstoffatmosphäre betriebene Elektrode als Arbeitselektrode verwendet werden.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass als Kennwert mindestens eine Kennzahl der folgenden Liste an Kennzahlen ermittelt wird: elektrochemisch aktive Fläche, Wasserstoffmembranleckage, Doppelschichtkapazität, Katalysatorkapazität, roughness-Faktor und Kurzschlusswiderstand der Membran.
• Der Kennwert kann als numerisch ermittelter Wert ausgegeben werden oder mittels eines Zuordnungsschemas einem Skalenwert, wie bspw. einem Farbschema und/oder einem Wert auf einer Ordinalskala, zugeordnet und anschließend ausgegeben werden. Selbstverständlich kann der Kennwert mehrere Unterkennwerte umfassen, die jeweilige Kennzahlen umfassen bzw. auf den jeweiligen Kennzahlen basieren.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Brennstoffzellensystem nach dem Beaufschlagen mit dem elektrischen Strom durch Selbstentladung entladen wird.
• Um elektrochemische Eigenschaften jeweiliger Brennstoffzellen erfassen zu können, hat sich eine Selbstentladung als besonders geeignet erwiesen, da bei dieser Art der Entladung eine langsame, d.h. über einige Sekunden hinweg verlaufende Reduktion der Spannung erfolgt, die lediglich auf physikalische Eigenschaften der Brennstoffzellen zurückzuführen ist, wie gemäß Gleichung (2) vorgesehen.
• Insbesondere kann die Messung der Spannung während der Selbstentladung erfolgen.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass beim Ermitteln des Kennwerts ein Kurzschlusswiderstand einer jeweiligen Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels aus einem aufsteigenden Bereich eines Stromverlaufs beim Beaufschlagen des Brennstoffzellenstapels mit elektrischem Strom ermittelt wird.
• Durch eine sogenannte „Fitting-Funktion“ kann der Kurzschlusswiderstand einer jeweiligen Brennstoffzelle schnell und einfach ermittelt werden.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass beim Ermitteln des Kennwerts ein spannungsunabhängiger Entladestrom einer jeweiligen Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels aus einem absteigenden Bereich eines Spannungsverlaufs nach dem Beaufschlagen des Brennstoffzellenstapels mit elektrischem Strom ermittelt wird.
• Durch eine „Fitting-Funktion“ kann auch der spannungsunabhängige Entladestrom einer jeweiligen Brennstoffzelle einer jeweiligen Brennstoffzelle schnell und einfach ermittelt werden.
• Insbesondere mittels des spannungsunabhängigen Entladestroms kann auf eine Doppelschichtkapazität einer jeweiligen Brennstoffzelle geschlossen werden.
• Es gelten folgende Zusammenhänge:
• ► Beide Kapazitäten C_dl und C_Pt werden durch den Netto-Ladestrom bis 400mV (U_lb) aufgeladen:
  • ► $$I_{C_{dl}}+I_{C_{Pt}}=I_Q-I_{H_2}-\frac{U}{R_{sc}}$$
    
• ► Nach I_CPt aufgelöst:
  • ► $$I_{C_{Pt}}=I_Q-I_{H_2}-\frac{U}{R_{sc}}-I_{C_{dl}}$$
    
• ► Aus der Kondensatorformel ergibt sich
  • ► $$I_{C_{dl}}=C_{dl}\cdot \frac{\Delta U}{\Delta t}$$
    
• ► Oben eingesetzt führt das zu
  • ► $$I_{C_{Pt}}=I_Q-I_{H2}-\frac{U}{R_{sc}}-C_{dl}\cdot \frac{\Delta U}{\Delta t}$$
    
• ► Der Strom I_CPt wird über die Zeit von „Ladebeginn“ bis U_lb (400mV) „integriert“
  • ► $$Q_{C_{Pt}}={\displaystyle {\sum }_{t=t_0}^{t\left(U_{lb}\right)}{I}_{Pt}}\cdot \Delta t$$
    
• Die Zeit t₀ beschreibt den Zeitpunkt, ab dem ein Spannungsniveau U₀ überschritten wird und die Auswertung beginnt (ca. OCV oder leicht darüber)
• ► Berechnung des Roughness-Factors für die H₂-Desorption
  • ► $$r{f}_{des}=\frac{Q_{Pt}}{\mathrm{2,1}\cdot {10}^{-4}\cdot A_{MEA}}$$
    
  • ► $$ECS{A}_{des}=\frac{r{f}_{des}}{Platinbeiadung}$$
    
• ► Berechnung des Roughness-Factors für die H₂-Desorption
  • ► $$r{f}_{des}=\frac{Q_{Pt}}{\mathrm{2,1}\cdot {10}^{-4}\cdot A_{MEA}}$$
    
  • ► $$ECS{A}_{des}=\frac{r{f}_{des}}{Platinbeiadung}$$
    
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Arbeitselektrode und die Gegenelektrode des Brennstoffzellenstapels für einen vorgegebenen Befeuchtungszeitraum mit feuchtem Stickstoff befeuchtet werden und die Gegenelektrode für einen vorgegebenen Konditionierungszeitraum vor dem Messen der an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels anliegenden Spannung mit feuchtem Wasserstoff gespült wird.
• Durch einen vorgegebenen Zeitraum zum Spülen der Gegenelektrode mit Wasserstoff kann die Gegenelektrode mittels feuchten Stickstoffs befeuchtet werden, sodass erst kurz vor einer Messung Wasserstoff eingeleitet wird. Entsprechend wird durch die Verwendung von Stickstoff zur Befeuchtung der Gegenelektrode Wasserstoff gespart.
• Unter feuchtem bzw. befeuchtetem Stickstoff ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserdampf zu verstehen. Unter feuchtem bzw. befeuchtetem Wasserstoff ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Gemisch aus Wasserstoff und Wasserdampf zu verstehen.
• Zum Befeuchten eines Gases, wie bspw. Stickstoff oder Wasserstoff kann ein Befeuchter verwendet werden, der das Gas bis zu einer vorgegebenen relativen Feuchte mit Wasserdampf anreichert.
• Durch den Einsatz von befeuchtetem Stickstoff bzw. befeuchtetem Wasserstoff wird ein zu kontrollierendes Brennstoffzellensystem innerhalb eines vorgegebenen Betriebsfensters betrieben, sodass Schäden durch bspw. Austrocknung vermieden werden.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass zum Spülen der Gegenelektrode eingesetzter Wasserstoff mittels eines Gebläses in einem Kreislauf durch die Gegenelektrode geleitet wird.
• Durch einen Kreislaufbetrieb, der bspw. mittels eines Gebläses, insbesondere eine Anoden-Rezirkulationsgebläses erfolgt, wird eine zur Messung verwendete Wasserstoffmenge minimiert.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein an der Arbeitselektrode anliegender Druck sich von einem an der Gegenelektrode anliegenden Druck unterscheidet.
• Mittels eines Differenzdrucks zwischen Arbeitselektrode und Gegenelektrode kann auf ein Diffusionsverhalten bzw. auf entsprechende Leckagestellen des Brennstoffzellensystems geschlossen werden, da die Diffusion von Wasserstoff durch eine Membran als Spannungsanstieg gemessen werden kann.
• Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Messen der an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels anliegenden Spannung mehrmals hintereinander erfolgt, um eine Menge an durch eine Membran der Brennstoffzellen diffundiertem Wasserstoff und durch Löcher in der Membran ausgetretenem Wasserstoff unterscheiden zu können.
• Die Diffusionsprozesse weisen einen linearen Zusammenhang zwischen Diffusionsstrom und Partialdruckdifferenz auf.
• Strömungen durch Löcher entsprechen Drosselströmungen, die sich proportional der Wurzel des statischen Druckunterschieds (also inklusive N₂-Partialdruck) zwischen Anode und Kathode einstellen und nach der Bernoulli-Gleichung (hier inkompressibel), berechnet werden können dV/dt_A->C~sqrt(p_A-p_C).
• Die einfachste Methode ist, den kathodenseitigen Stickstoffdruck abzusenken. Der anodenseitige H₂-Partialdruck und damit die H₂-Diffusion bleibt dabei bestehen aber der H₂-Crossover nimmt durch die konvektive Lochströmung zu. Alternativ kann man durch N²-Zumischung an der Gegenelektrode ebenfalls Effekte sehen.
• Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Kontrollsystem. Das vorgestellte Kontrollsystem umfasst eine Recheneinheit, die zur Ausführung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Kontrollverfahrens konfiguriert ist.
• Unter einer Recheneinheit ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Computer, ein Prozessor, ein Steuergerät oder jeder weitere programmierbare Schaltkreis zu verstehen. Insbesondere kann die Recheneinheit ein Steuergerät eines jeweiligen Brennstoffzellensystems sein.
• Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu konfigurieren, eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Kontrollverfahrens durchzuführen.
• Das vorgestellte Computerprogrammprodukt kann bspw. eine Datei zum Herunterladen auf einem Server oder ein Datenträger, wie bspw. eine CD-ROM bzw. ein USB-Stick sein.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Kontrollverfahrens,
• 2 eine Detaildarstellung des Kontrollverfahrens gemäß 1,
• 3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Kontrollsystems.
• In 1 ist ein Kontrollverfahren 100 zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems dargestellt. Das Kontrollverfahren 100 umfasst einen Beaufschlagungsschritt 101, bei dem ein Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems mit einem elektrischen Strom aus einer Konstantstromquelle beaufschlagt wird, einen ersten Einleitungsschritt 103, bei dem eine Stickstoffatmosphäre an einer Arbeitselektrode des Brennstoffzellenstapels eingeleitet wird, einen zweiten Einleitungsschritt 105, bei dem eine Wasserstoffatmosphäre an einer Gegenelektrode des Brennstoffzellenstapels eingeleitet wird, einen Messschritt 107, bei dem eine an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels anliegende Spannung gemessen wird, einen Ermittlungsschritt 109, bei dem ein Kennwert, der einen Zustand des Brennstoffzellensystems quantifiziert, anhand der gemessenen Spannung ermittelt wird, einen Abgleichungsschritt 111, bei dem der ermittelte Kennwert mit einem vorgegebenen Schwellenwert abgeglichen wird, und einen Ausgabeschritt 113, bei dem eine Meldung auf einer Ausgabeeinheit für den Fall ausgegeben wird, dass der ermittelte Kennwert von dem vorgegebenen Schwellenwert abweicht, wobei das Messen der Spannung an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels gleichzeitig erfolgt.
• In 2 ist ein Diagramm 200 dargestellt, das sich auf seiner Abszisse über die Zeit und auf seiner Ordinate über eine an einer Brennstoffzelle gemessene Spannung aufspannt.
• Da experimentell ermittelt wurde, dass der Kurzschlusswiderstand Rsc im absteigenden Ast des Spannungsverlaufs 201 bzw. beim Entladen des Brennstoffzellenstapels um einen Faktor von mehr als 2000 größer ist als beim Laden des Brennstoffzellenstapels, kann anhand eines spannungsunabhängigen Entladestroms I_H2 und der gemessenen Spannung im Bereich des absteigenden Astes, insbesondere zwischen 500mV und 400mV, eine Doppelschichtkapazität C_dl berechnet werden.
• Mittels einer „Fitting-Funktion“ kann anhand eines gemessenen Spannungsverlaufs 201 eine bestmögliche Parameterkombination aus einem spannungsunabhängigen Entladestrom I_H2 und einem Kurzschlusswiderstand R_sc gefunden werden. Anhand der Fitting-Funktion kann mittels I_H2 hier im erweiterten Spannungsbereich (U_ub bis U_lb) zwischen 600 mV und 300 mV eine Doppelschichtkapazität C_dl bestimmt werden, wie durch Pfeil 203 angedeutet, während der gemessene Spannungsverlauf 201 im Bereich zwischen 300 mV und 0 mV sowohl durch die Doppelschichtkapazität C_dl als auch durch die Katalysatorschichtkapazität C_H2Pt beeinflusst ist, wie durch Pfeil 205 angedeutet.
• Da die Katalysatorschicht bzw. deren Katalysatorschichtkapazität C_H2Pt nur von I_H2 entladen wird, lässt sich daraus direkt die Ladung der Katalysatorschicht Q_Pt bestimmen, anhand der wiederum auf den Roughness Faktor für die Wasserstoffdesorption rf_des geschlossen werden kann, mittels dessen wiederum auf die elektrochemisch aktive Fläche für die Wasserstoffdesorption geschlossen werden kann.
• In 3 ist ein Kontrollsystem 300 dargestellt. Das Kontrollsystem 300 umfasst eine Recheneinheit 301 in Form eines Steuergeräts, das zur Durchführung des Diagnoseverfahrens 100 gemäß 1 konfiguriert und eine optionale Stromquelle 303 für den Konstantstrom ist.
• Die Recheneinheit 301 umfasst eine Schnittstelle 305 zur kommunikativen und/oder elektrischen Kopplung mit einem Cell Voltage Monitoring System.

Claims (10)

1. Kontrollverfahren (100) zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems, wobei das Kontrollverfahren (100) umfasst: - Beaufschlagen (101) eines Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellensystems mit einem konstanten elektrischen Strom aus einer Stromquelle (303), - Einleiten (103) einer Stickstoffatmosphäre an einer Arbeitselektrode des Brennstoffzellenstapels, - Einleiten (105) einer Wasserstoffatmosphäre an einer Gegenelektrode des Brennstoffzellenstapels, - Messen (107) der Spannungen an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels, - Ermitteln (109) eines Kennwerts, der einen Zustand des Brennstoffzellensystems quantifiziert, anhand der gemessenen Spannung, - Abgleichen (111) des ermittelten Kennwertes mit einem vorgegebenen Schwellenwert, - Ausgeben (113) einer Meldung auf einer Ausgabeeinheit für den Fall, dass der ermittelte Kennwert von dem vorgegebenen Schwellenwert abweicht, wobei das Messen der Spannung an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels gleichzeitig erfolgt.
2. Kontrollverfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kathode des Brennstoffzellensystems als Arbeitselektrode verwendet wird
3. Kontrollverfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anode des Brennstoffzellensystems als Arbeitselektrode verwendet wird.
4. Kontrollverfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwert mindestens eine Kennzahl der folgenden Liste an Kennzahlen ermittelt wird: elektrochemisch aktive Fläche, Wasserstoffmembranleckage, Doppelschichtkapazität, Katalysatorkapazität, roughness-Faktor und Kurzschlusswiderstand der Membran.
5. Kontrollverfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitselektrode und die Gegenelektrode des Brennstoffzellenstapels für einen vorgegebenen Befeuchtungszeitraum mit feuchtem Stickstoff befeuchtet werden und die Gegenelektrode für einen vorgegebenen Konditionierungszeitraum vor dem Messen (107) der an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels anliegenden Spannung mit feuchtem Wasserstoff gespült wird.
6. Kontrollverfahren (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spülen der Gegenelektrode eingesetzter Wasserstoff mittels eines Gebläses in einem Kreislauf durch die Gegenelektrode geleitet wird.
7. Kontrollverfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Arbeitselektrode anliegender Druck sich von einem an der Gegenelektrode anliegenden Druck unterscheidet.
8. Kontrollverfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen (107) der an jeweiligen Brennstoffzellen des Brennstoffzellenstapels anliegenden Spannung und Druck an der Gegenelektrode mehrmals hintereinander erfolgt, um eine Menge an durch eine Membran der Brennstoffzellen diffundiertem Wasserstoff und durch Löcher in der Membran ausgetretenem Wasserstoff unterscheiden zu können.
9. Kontrollsystem (300) zur Kontrolle eines Zustands eines Brennstoffzellensystems, wobei das Kontrollsystem (300) eine Recheneinheit (301) umfasst, die dazu konfiguriert ist, ein Kontrollverfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
10. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu konfigurieren, ein Kontrollverfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.

Images