DE102022209625A1 - Fuel cell system and regeneration method for a fuel cell system - Google Patents

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Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (100) zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher. Das Brennstoffzellensystem (100) umfasst ein erstes Teilsystem (101), ein zweites Teilsystem (103) und ein Luftversorgungssystem (121), wobei das erste Teilsystem (101) einen ersten Brennstoffzellenstapel (105), ein erstes Anodensubsystem (107) und ein erstes Kathodensubsystem (109) umfasst, wobei das zweite Teilsystem (103) einen zweiten Brennstoffzellenstapel (111), ein zweites Anodensubsystem (113) und ein zweites Kathodensubsystem (115) umfasst, wobei das Brennstoffzellensystem (100) weiterhin ein erstes Verbindungsventil (117), das dazu konfiguriert ist, das erste Anodensubsystem (107) mit dem ersten Kathodensubsystem (109) reversibel zu verbinden, und ein zweites Verbindungsventil (119) umfasst, das dazu konfiguriert ist, das Luftversorgungssystem (121) reversibel mit dem zweiten Anodensubsystem (113) zu verbinden, um eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem (103) einzustellen und Katalysatorschichten des zweiten Teilsystems (103) von einer oxidierbaren Verunreinigung zu regenerieren.The invention presented relates to a fuel cell system (100) for providing electrical energy to a consumer. The fuel cell system (100) comprises a first subsystem (101), a second subsystem (103) and an air supply system (121), wherein the first subsystem (101) has a first fuel cell stack (105), a first anode subsystem (107) and a first cathode subsystem (109), wherein the second subsystem (103) comprises a second fuel cell stack (111), a second anode subsystem (113) and a second cathode subsystem (115), the fuel cell system (100) further comprising a first connection valve (117) which is connected thereto is configured to reversibly connect the first anode subsystem (107) to the first cathode subsystem (109), and comprises a second connection valve (119) configured to reversibly connect the air supply system (121) to the second anode subsystem (113), in order to set a potential reversal in the second subsystem (103) and to regenerate catalyst layers of the second subsystem (103) from an oxidizable impurity.

Description

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem und ein Regenerationsverfahren für ein Brennstoffzellensystem gemäß den beigefügten Ansprüchen.The presented invention relates to a fuel cell system and a regeneration method for a fuel cell system according to the appended claims.

Stand der TechnikState of the art

Wasserstoffbasierte Brennstoffzellen gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, dass sie nur Wasser als Abgas emittieren und schnelle Betankungszeiten ermöglichen.Hydrogen-based fuel cells are considered the mobility concept of the future because they only emit water as exhaust gas and enable quick refueling times.

Brennstoffzellensysteme brauchen Luft und Wasserstoff für die chemische Reaktion. Ein potenzieller Alterungsmechanismus von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen ist eine Vergiftung der Katalysatoren bzw. Katalysatorschichten mit oxidierbaren Verunreinigungen, beispielsweise mit Kohlenstoffmonoxid (CO). Dies ist vor allem für die Anode bzw. ein Anodensubsystem relevant, da auf der Kathode an jeweiligen Platinmolekülen adsorbiertes CO bei hohen Kathodenpotentialen wieder oxidiert wird, was jedoch auf der Anode nicht möglich ist.Fuel cell systems require air and hydrogen for the chemical reaction. A potential aging mechanism of polymer electrolyte fuel cells is poisoning of the catalysts or catalyst layers with oxidizable impurities, for example carbon monoxide (CO). This is particularly relevant for the anode or an anode subsystem, since CO adsorbed on the respective platinum molecules on the cathode is oxidized again at high cathode potentials, which, however, is not possible on the anode.

Als CO Quelle ist hauptsächlich verunreinigter bzw. nicht „hoch-reiner (5.0+)“ Wasserstoff aus Steam-Reforming bekannt.The main CO source known is contaminated or not “highly pure (5.0+)” hydrogen from steam reforming.

Zur Vermeidung einer CO-Vergiftung sind CO-tolerante Anoden-Katalysatoren bekannt, die bspw. auf einer Platin-Ruthenium Legierung basieren, die das Oxidationspotential von CO deutlich abgesenkt, sodass eine Vergiftung in der Regel verhindert werden kann. Ruthenium ist jedoch knapp und teuer.To avoid CO poisoning, CO-tolerant anode catalysts are known, which are based, for example, on a platinum-ruthenium alloy, which significantly lowers the oxidation potential of CO, so that poisoning can usually be prevented. However, ruthenium is scarce and expensive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden ein Brennstoffzellensystem und ein Regenerationsverfahren zur Regeneration des Brennstoffzellensystems bei einer Vergiftung mit einer oxidierbaren Verunreinigung, wie bspw. Kohlenmonoxid, 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 Regenerationsverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.As part of the presented invention, a fuel cell system and a regeneration method for regenerating the fuel cell system in the event of poisoning with an oxidizable contaminant, such as carbon monoxide, are presented. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the regeneration method according to the invention naturally also apply in connection with the fuel cell system according to the invention and vice versa, so that reference is or can always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention.

Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, ein Brennstoffzellensystem nach einer Vergiftung mit einer oxidierbaren Verunreinigung automatisch zu regenerieren.The presented invention serves in particular to automatically regenerate a fuel cell system after poisoning with an oxidizable contaminant.

Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung ein Brennstoffzellensystem zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher vorgestellt.According to a first aspect of the invention presented, a fuel cell system for providing electrical energy to a consumer is therefore presented.

Das vorgestellte Brennstoffzellensystem umfasst ein erstes Teilsystem, ein zweites Teilsystem und ein Luftversorgungssystem. Das erste Teilsystem umfasst einen ersten Brennstoffzellenstapel, ein erstes Anodensubsystem und ein erstes Kathodensubsystem. Das zweite Teilsystem umfasst einen zweiten Brennstoffzellenstapel, ein zweites Anodensubsystem und ein zweites Kathodensubsystem.The fuel cell system presented includes a first subsystem, a second subsystem and an air supply system. The first subsystem includes a first fuel cell stack, a first anode subsystem and a first cathode subsystem. The second subsystem includes a second fuel cell stack, a second anode subsystem and a second cathode subsystem.

Das vorgestellte Brennstoffzellensystem umfasst weiterhin ein erstes Verbindungsventil, das dazu konfiguriert ist, das Luftversorgungssystem reversibel mit dem ersten Anodensubsystem zu verbinden, um eine Potentialumkehr in dem ersten Teilsystem einzustellen und Katalysatorschichten des ersten Teilsystems von einer Vergiftung mit einer oxidierbaren Verunreinigung zu regenerieren, und ein zweites Verbindungsventil, das dazu konfiguriert ist, das Luftversorgungssystem reversibel mit dem zweiten Anodensubsystem zu verbinden, um eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem einzustellen und Katalysatorschichten des zweiten Teilsystems von einer Vergiftung mit einer oxidierbaren Verunreinigung zu regenerieren.The presented fuel cell system further includes a first connection valve configured to reversibly connect the air supply system to the first anode subsystem to establish potential reversal in the first subsystem and to regenerate catalyst layers of the first subsystem from poisoning with an oxidizable contaminant, and a second Connection valve configured to reversibly connect the air supply system to the second anode subsystem to establish potential reversal in the second subsystem and to regenerate catalyst layers of the second subsystem from poisoning with an oxidizable impurity.

Das vorgestellte Brennstoffzellensystem kann weiterhin lediglich eins der o.g. Verbindungsventile enthalten, wobei die genannte Potentialumkehr nur für das das Verbindungsventil enthaltene Teilsystem vorgenommen werden kann.The fuel cell system presented can also contain only one of the above-mentioned connecting valves, whereby the potential reversal mentioned can only be carried out for the subsystem containing the connecting valve.

Die vorgestellte Erfindung basiert auf dem Prinzip, dass eine Vergiftung mit einer oxidierbaren Verunreinigung von Katalysatorschichten eines Teilsystems eines Brennstoffzellensystems mit mehreren Teilsystemen rückgängig gemacht bzw. regeneriert wird, indem eine Potentialumkehr in dem vergifteten Teilsystem eingestellt wird, d.h. bspw. das Anodenpotential des Teilsystems auf mindestens 0.5 V erhöht wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Anodensubsystem eines jeweiligen Teilsystems mit durch ein Luftversorgungssystem bereitgestellter Luft versorgt wird, sodass die Anode kurzzeitig zur Kathode wird.The invention presented is based on the principle that poisoning with an oxidizable impurity of catalyst layers of a subsystem of a fuel cell system with several subsystems is reversed or regenerated by setting a potential reversal in the poisoned subsystem, i.e., for example, the anode potential of the subsystem to at least 0.5 V is increased. This is achieved by supplying the anode subsystem of a respective subsystem with air provided by an air supply system, so that the anode briefly becomes the cathode.

Zum reversiblen Versorgen des ersten Anodensubsystems des ersten Teilsystems mit Luft umfasst das vorgestellte Brennstoffzellensystem ein erstes Verbindungsventil.To reversibly supply the first anode subsystem of the first subsystem with air, the fuel cell system presented includes a first connection valve.

Zum reversiblen Versorgen des zweiten Anodensubsystems des zweiten Teilsystems mit Luft umfasst das vorgestellte Brennstoffzellensystem ein zweites Verbindungsventil.For reversibly supplying the second anode subsystem of the second subsystem with air the fuel cell system presented includes a second connection valve.

Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Kathodensubsystem ein Kathodeneintrittsabsperrventil und ein Kathodenaustrittsabsperrventil umfasst und dass das Brennstoffzellensystem weiterhin eine Recheneinheit umfasst, die dazu konfiguriert ist das erste Teilsystem mit einem Lambda von 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation zu betreiben, das Kathodenaustrittsabsperrventil zu öffnen, das Kathodeneintrittsabsperrventil zu schließen, das zweite Verbindungsventil zu öffnen, ein Purge- und/oder Drainventil des zweiten Anodensubsystems zu öffnen oder zu takten, um das zweite Kathodensubsystem und das zweite Anodensubsystem mit durch das erste Teilsystem erzeugtem Inertgas zu fluten, bevor das zweite Kathodensubsystem und das zweite Anodensubsystem mit Luft geflutet werden.It can be provided that the second cathode subsystem comprises a cathode inlet shut-off valve and a cathode outlet shut-off valve and that the fuel cell system further comprises a computing unit which is configured to operate the first subsystem with a lambda of 1 and/or activated exhaust gas recirculation, to open the cathode outlet shut-off valve, the to close the cathode inlet shut-off valve, to open the second connection valve, to open or clock a purge and/or drain valve of the second anode subsystem in order to flood the second cathode subsystem and the second anode subsystem with inert gas generated by the first subsystem before the second cathode subsystem and the second anode subsystem is flooded with air.

Durch eine Flutung des zweiten Kathodensubsystems mit einem durch das erste Teilsystem bereitgestellten Inertgas stellt sich in dem zweiten Kathodensubsystem eine inerte Gasphase ein, d.h. das zweite Kathodensubsystem wird inertisiert. Dies beruht darauf, dass beim Betrieb des ersten Teilsystems mit einem Lambda gleich 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation, Sauerstoff im ersten Anodensubsystem des ersten Teilsystems abgebaut wird und entsprechend ein Inertgas angereicht wird.By flooding the second cathode subsystem with an inert gas provided by the first subsystem, an inert gas phase is established in the second cathode subsystem, i.e. the second cathode subsystem is inerted. This is based on the fact that when the first subsystem is operated with a lambda equal to 1 and/or activated exhaust gas recirculation, oxygen is broken down in the first anode subsystem of the first subsystem and an inert gas is correspondingly enriched.

Zum Einleiten von aus dem zweiten Teilsystem ausgestoßenen Abgas in das erste Teilsystem können Purge- und/oder Drainventile des zweiten Teilsystems geöffnet, insbesondere mit einer vorgegebenen Frequenz getaktet geöffnet werden.To introduce exhaust gas emitted from the second subsystem into the first subsystem, purge and/or drain valves of the second subsystem can be opened, in particular opened in a clocked manner at a predetermined frequency.

Durch die Inertisierung des zweiten Kathodensubsystems wird eine Bildung einer Sauerstoff-Wasserstoff-Front in dem zweiten Kathodensubsystem, die zu einer Kohlenstoffkorrosion in dem zweiten Kathodensubsystem führen kann, verhindert.The inerting of the second cathode subsystem prevents the formation of an oxygen-hydrogen front in the second cathode subsystem, which can lead to carbon corrosion in the second cathode subsystem.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Recheneinheit weiterhin dazu konfiguriert ist das Kathodenaustrittsabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems zu öffnen das Kathodeneintrittsabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems zu öffnen, das zweite Verbindungsventil zu öffnen, und das Purge- und/oder das Drainventil des zweiten Anodensubsystems zu öffnen oder zu takten, um das zweite Kathodensubsystem und das zweite Anodensubsystem mit durch das Luftversorgungsystem beförderter Luft zu fluten, bevor das zweite Kathodensubsystem mit durch das erste Teilsystem bereitgestelltem Inertgas und wasserstoffhaltigem Gemisch geflutet wird.It can further be provided that the computing unit is further configured to open the cathode outlet shut-off valve of the second cathode subsystem, open the cathode inlet shut-off valve of the second cathode subsystem, open the second connection valve, and open or close the purge and/or drain valve of the second anode subsystem cycle to flood the second cathode subsystem and the second anode subsystem with air conveyed through the air supply system before flooding the second cathode subsystem with inert gas and hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, das erste Teilsystem mit einem Lambda von 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation zu betreiben, das Kathodeneintrittsabsperrventil des zweiten Teilsystems zu schließen, das zweite Verbindungsventil zu schließen, einen Druck im Luftversorgungsystem abwechselnd zu erhöhen und zu reduzieren, und das Kathodenaustrittsabsperrventil des zweiten Teilsystems getaktet anzusteuern, um das zweite Kathodensubsystem mit einem durch das erste Teilsystem bereitgestellten Inertgas zu fluten, bevor das zweite Kathodensubsystem mit durch das erste Teilsystem bereitgestelltem wasserstoffhaltigen Gemisch geflutet wird.It can further be provided that the computing unit is configured to operate the first subsystem with a lambda of 1 and/or activated exhaust gas recirculation, to close the cathode inlet shut-off valve of the second subsystem, to close the second connection valve, and to alternately increase a pressure in the air supply system and to reduce, and to control the cathode outlet shut-off valve of the second subsystem in a clocked manner in order to flood the second cathode subsystem with an inert gas provided by the first subsystem before the second cathode subsystem is flooded with a hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem.

Durch ein Fluten des zweiten Kathodensubsystems mit einem durch das erste Teilsystem bereitgestellten Inertgas, bevor das zweite Kathodensubsystem mit durch das erste Teilsystem bereitgestelltem wasserstoffhaltigen Gemisch geflutet wird, wird eine Bildung einer Sauerstoff-Wasserstoff-Front in dem zweiten Kathodensubsystem, die zu einer Kohlenstoffkorrosion in dem zweiten Kathodensubsystem führen kann, verhindert.By flooding the second cathode subsystem with an inert gas provided by the first subsystem before flooding the second cathode subsystem with hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem, an oxygen-hydrogen front is formed in the second cathode subsystem, which leads to carbon corrosion in the can lead to the second cathode subsystem.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Recheneinheit weiterhin konfiguriert ist, das erste Teilsystem mit einem Lambda kleiner 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation zu betreiben, das Kathodeneintrittsabsperrventil des zweiten Teilsystems zu schließen, das zweite Verbindungsventil zu schließen, einen Druck im Luftversorgungsystem abwechselnd zu erhöhen und zu reduzieren, und das Kathodenaustrittsabsperrventil des zweiten Teilsystems getaktet anzusteuern, um das zweite Kathodensubsystem mit einem durch das erste Teilsystem bereitgestellten wasserstoffhaltigem Gemisch zu fluten.It can further be provided that the computing unit is further configured to operate the first subsystem with a lambda less than 1 and/or activated exhaust gas recirculation, to close the cathode inlet shut-off valve of the second subsystem, to close the second connection valve, and to alternately increase a pressure in the air supply system and to reduce, and to control the cathode outlet shut-off valve of the second subsystem in a clocked manner in order to flood the second cathode subsystem with a hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem.

Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass eine getaktete Aktivierung des Kathodenaustrittsabsperrventils, d.h. bspw. eine Aktivierung des Kathodenaustrittsabsperrventils mit einem Sägezahnmuster, zu einem pumpenartigen Sog in dem zweiten Kathodensubsystem führt, sodass sich das zweite Kathodensubsystem besonders schnell mit jeweilig bereitgestelltem Gas füllt.It has been shown in experiments that a clocked activation of the cathode outlet shut-off valve, i.e. for example an activation of the cathode outlet shut-off valve with a sawtooth pattern, leads to a pump-like suction in the second cathode subsystem, so that the second cathode subsystem fills particularly quickly with the respectively provided gas.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, die Absperrventile des zweiten Kathodensubsystems zu öffnen und zu schließen, um das zweite Kathodensubsystem mit einem durch das erste Teilsystem bereitgestellten Gemisch zu fluten, und das Verbindungsventil zu öffnen, um das zweite Anodensubsystem mit Luft zu fluten, wenn einer der folgenden Fälle eintritt: eine durch einen Kohlenstoffmonoxidsensor gemessene Kohlenstoffmonoxidkonzentration ist über einem vorgegebenen Kohlenstoffmonoxidschwellenwert, eine von dem zweiten Teilsystem bereitgestellte Spannung ist unter einem vorgegebenen Spannungsschwellenwert, eine Betriebsdauer ist über einem vorgegebenen Betriebsdauerschwellenwert, eine Meldung von einer Cloud-Funktion o.ä. liegt vor, dass der betankte Wasserstoff Kohlenmonoxid über einer vorgegebenen Schwelle enthält.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, die Absperrventile des ersten Kathodensubsystems zu öffnen und zu schließen, um das erste Kathodensubsystem mit einem durch das zweite Teilsystem bereitgestellten Gemisch zu fluten, und das Verbindungsventil zu öffnen, um das erste Anodensubsystem mit Luft zu fluten, wenn einer der folgenden Fälle eintritt: eine durch einen Kohlenstoffmonoxidsensor gemessene Kohlenstoffmonoxidkonzentration ist über einem vorgegebenen Kohlenstoffmonoxidschwellenwert, eine von dem zweiten Teilsystem bereitgestellte Spannung ist unter einem vorgegebenen Spannungsschwellenwert, eine Betriebsdauer ist über einem vorgegebenen Betriebsdauerschwellenwert, eine Meldung von einer Cloud-Funktion o.ä. liegt vor, dass der betankte Wasserstoff Kohlenmonoxid über einer vorgegebenen Schwelle enthält.It can further be provided that the computing unit is configured to open and close the shut-off valves of the second cathode subsystem in order to flood the second cathode subsystem with a mixture provided by the first subsystem and to open the connection valve in order to flood the second anode subsystem with To flood air when one of the following occurs: a carbon monoxide concentration measured by a carbon monoxide sensor is above a predetermined carbon monoxide threshold, a voltage provided by the second subsystem is below a predetermined voltage threshold value, an operating time is above a predetermined operating time threshold, a message from a cloud function or similar exists that the filled hydrogen contains carbon monoxide above a predetermined threshold.
It can further be provided that the computing unit is configured to open and close the shut-off valves of the first cathode subsystem in order to flood the first cathode subsystem with a mixture provided by the second subsystem, and to open the connection valve in order to flood the first anode subsystem with to flood air when one of the following occurs: a carbon monoxide concentration measured by a carbon monoxide sensor is above a predetermined carbon monoxide threshold, a voltage provided by the second subsystem is below a predetermined voltage threshold, an operating time is above a predetermined operating time threshold, a message from a cloud Function or similar, the fueled hydrogen contains carbon monoxide above a predetermined threshold.

Zum Einleiten oder zum Beenden einer Potentialumkehr kann ein Kriterium verwendet werden, dass eine Kohlenstoffmonoxidvergiftung jeweiliger Katalysatorschichten eines jeweiligen Teilsystems anzeigt. Dies kann bspw. durch einen Kohlenstoffmonoxidsensor erfolgen, der eine Kohlenstoffmonoxidkonzentration misst, oder durch einen Spannungssensor, der eine Spannung misst, oder durch ein fest vorgegebenes Betriebszeitfenster, das bspw. experimentell ermittelt wird und einen Zeitpunkt, zu dem typischerweise eine CO-Vergiftung auftritt, abdeckt.To initiate or terminate a potential reversal, a criterion can be used that indicates carbon monoxide poisoning of respective catalyst layers of a respective subsystem. This can be done, for example, by a carbon monoxide sensor that measures a carbon monoxide concentration, or by a voltage sensor that measures a voltage, or by a fixed operating time window, which is determined experimentally, for example, and a time at which CO poisoning typically occurs. covers.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, eine von dem zweiten Teilsystem zu erbringende Leistung durch das erste Teilsystem und/oder einen Energiespeicher bereitzustellen, wenn eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem eingeleitet wird.It can further be provided that the computing unit is configured to provide a power to be provided by the second subsystem through the first subsystem and/or an energy storage device when a potential reversal is initiated in the second subsystem.

Um einen Verbraucher auch während der Durchführung einer Regeneration durch die erfindungsgemäß vorgesehene Potentialumkehr weiterhin mit einer geforderten Leistung zu betreiben, kann eine Leistung des ersten Teilsystems entsprechend erhöht und/oder ein Energiespeicher, wie bspw. eine Batterie verwendet werden.In order to continue to operate a consumer with a required power even while a regeneration is being carried out by the potential reversal provided according to the invention, a power of the first subsystem can be increased accordingly and/or an energy storage device, such as a battery, can be used.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Brennstoffzellensystem zusätzlich ein drittes Verbindungsventil, das dazu konfiguriert ist, das zweite Anodensubsystem mit dem ersten Kathodensubsystem reversibel zu verbinden, und ein viertes Verbindungsventil, das dazu konfiguriert ist, das Luftversorgungssystem reversibel mit dem ersten Anodensubsystem zu verbinden, um eine Potentialumkehr in dem ersten Teilsystem einzustellen und Katalysatorschichten des ersten Teilsystems von einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung zu regenerieren, umfasst.It may further be provided that the fuel cell system additionally has a third connection valve, which is configured to reversibly connect the second anode subsystem to the first cathode subsystem, and a fourth connection valve, which is configured to reversibly connect the air supply system to the first anode subsystem, to set a potential reversal in the first subsystem and to regenerate catalyst layers of the first subsystem from carbon monoxide poisoning.

Durch ein drittes Verbindungsventil und ein viertes Verbindungsventil können das erste Teilsystem und das zweite Teilsystem wechselseitig miteinander verbunden werden, sodass beide Teilsysteme sich gegenseitig zur Regeneration mit Betriebsmedien versorgen können.The first subsystem and the second subsystem can be mutually connected to one another by means of a third connecting valve and a fourth connecting valve, so that both subsystems can supply each other with operating media for regeneration.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Regenerationsverfahren zur Regeneration einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Brennstoffzellensystems. Das vorgestellte Regenerationsverfahren umfasst das Verbinden des zweiten Anodensubsystems und/oder des ersten Anodensubsystems mit dem Luftversorgungssystem, um eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem und/oder in dem ersten Teilsystem einzustellen und Katalysatorschichten des zweiten Teilsystems und/oder des ersten Teilsystems von einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung zu regenerieren.According to a second aspect, the presented invention relates to a regeneration method for regenerating a possible embodiment of the presented fuel cell system. The presented regeneration method includes connecting the second anode subsystem and/or the first anode subsystem to the air supply system in order to set a potential reversal in the second subsystem and/or in the first subsystem and to regenerate catalyst layers of the second subsystem and/or the first subsystem from carbon monoxide poisoning .

Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Kathodensubsystem zuerst mit einem durch das erste Teilsystem erzeugten Inertgas geflutet und anschließend mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch geflutet wird.It can be provided that the second cathode subsystem is first flooded with an inert gas generated by the first subsystem and then flooded with a hydrogen-containing mixture.

Durch das Fluten des zweiten Kathodensubsystems mit Inertgas vor der Flutung mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch bzw. einem reaktiven Gemisch, wird die Ausbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Front in dem zweiten Kathodensubsystem minimiert bzw. verhindert.By flooding the second cathode subsystem with inert gas before flooding with a hydrogen-containing mixture or a reactive mixture, the formation of a hydrogen-oxygen front in the second cathode subsystem is minimized or prevented.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das zweite Teilsystem zuerst derart eingestellt wird, dass sich in dem zweiten Anodensubsystem ein Inertgas anreichert, und anschließend das zweite Anodensubsystem mit Luft geflutet wird.It can further be provided that the second subsystem is first adjusted in such a way that an inert gas accumulates in the second anode subsystem, and then the second anode subsystem is flooded with air.

Durch das Anreichern von Inertgas in dem zweiten Anodensubsystem wird die Ausbildung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Front in dem zweiten Anodensubsystem minimiert bzw. verhindert.By enriching inert gas in the second anode subsystem, the formation of a hydrogen-oxygen front in the second anode subsystem is minimized or prevented.

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.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Brennstoffzellensystems,
  • 2 eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Regenerationsverfahrens,
  • 3 einen Ablauf eines Vorgangs zum Fluten eines Kathodensubsystems mit Wasserstoff.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a possible design of the fuel cell system presented,
  • 2 a possible design of the regeneration process presented,
  • 3 a sequence of a process for flooding a cathode subsystem with hydrogen.

In 1 ist ein Brennstoffzellensystem 100 dargestellt. Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst ein erstes Teilsystem 101 und ein zweites Teilsystem 103.
Das erste Teilsystem 101 umfasst einen ersten Brennstoffzellenstapel 105, ein erstes Anodensubsystem 107 und ein erstes Kathodensubsystem 109.In 1 a fuel cell system 100 is shown. The fuel cell system 100 includes a first subsystem 101 and a second subsystem 103.
The first subsystem 101 includes a first fuel cell stack 105, a first anode subsystem 107 and a first cathode subsystem 109.

Das zweite Teilsystem 103 umfasst einen zweiten Brennstoffzellenstapel 111, ein zweites Anodensubsystem 113 und ein zweites Kathodensubsystem 115.The second subsystem 103 includes a second fuel cell stack 111, a second anode subsystem 113 and a second cathode subsystem 115.

Ferner umfasst das Brennstoffzellensystem ein erstes Verbindungsventil 117, durch das erste Anodensubsystem 107 mit einem Luftversorgungssystem 121 reversibel verbindbar ist, und ein zweites Verbindungsventil 119, durch das das Luftversorgungssystem 121 reversibel mit dem zweiten Anodensubsystem 113 verbindbar ist.The fuel cell system further comprises a first connection valve 117, through which the first anode subsystem 107 can be reversibly connected to an air supply system 121, and a second connection valve 119, through which the air supply system 121 can be reversibly connected to the second anode subsystem 113.

Wenn das erste Verbindungsventil 117 geöffnet ist, strömt Luft aus dem Luftversorgungssystem 121 in das erste Anodensubsystem 107.When the first connection valve 117 is opened, air flows from the air supply system 121 into the first anode subsystem 107.

Wenn das zweite Verbindungsventil 119 geöffnet ist, strömt Luft aus dem Luftversorgungssystem 121 in das zweite Anodensubsystem 113.When the second connection valve 119 is opened, air flows from the air supply system 121 into the second anode subsystem 113.

Ferner ist das erste Teilsystem 101 derart mit dem zweiten Kathodensubsystem 115 verbunden, dass durch das erste Teilsystem 101 ausgestoßenes Gas, je nach Stellung von Kathodenabsperrventilen des zweiten Teilsystems 103 in das zweite Kathodensubsystem 115 geleitet wird.Furthermore, the first subsystem 101 is connected to the second cathode subsystem 115 in such a way that gas ejected through the first subsystem 101 is directed into the second cathode subsystem 115, depending on the position of cathode shut-off valves of the second subsystem 103.

Wenn das erste Teilsystem 101 mit einem Lambda gleich 1 und/oder einer aktiven Abgasrückführung betrieben wird, wird das zweite Kathodensubsystem 115 bei geöffneten Kathodenabsperrventilen inertisiert.If the first subsystem 101 is operated with a lambda equal to 1 and/or active exhaust gas recirculation, the second cathode subsystem 115 is inerted when the cathode shut-off valves are open.

Wenn das erste Teilsystem 101 mit einem Lambda kleiner 1 und/oder einer aktiven Abgasrückführung betrieben wird, stellt sich in dem zweiten Teilsystem 103 eine Potentialumkehr ein und Katalysatorschichten, insbesondere des zweiten Anodensubsystems 113 werden regeneriert, indem dort angereichertes CO oxidiert wird. Dazu kann eine Wartezeit von 0,1 Sekunden bis 30 Minuten, bevorzugt von einer Sekunde bis 5 Minuten, weiter bevorzugt von einer Sekunde bis einer Minute eingehalten werden.If the first subsystem 101 is operated with a lambda less than 1 and/or active exhaust gas recirculation, a potential reversal occurs in the second subsystem 103 and catalyst layers, in particular of the second anode subsystem 113, are regenerated by CO enriched there being oxidized. For this purpose, a waiting time of 0.1 seconds to 30 minutes, preferably from one second to 5 minutes, more preferably from one second to one minute can be maintained.

Optional kann während der Potentialumkehr ein Strom in zu einem Normalbetrieb umgekehrter Richtung von bspw. -30 Amper gezogen werden, um einen Abfall einer durch die Potentialumkehr erzeugten Spannung zu verhindern.Optionally, a current of -30 amps, for example, can be drawn in the direction opposite to normal operation during the potential reversal in order to prevent a drop in the voltage generated by the potential reversal.

Nachdem die Regeneration abgeschlossen ist, wird geprüft, ob der in dem zweiten Anodensubsystem 113 Restsauerstoff vorhanden ist. Falls kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, wird das zweite Anodensubsystem 113 inertisiert und für eine Spülung mit Wasserstoff vorbereitet, um wieder im Normalbetrieb zu arbeiten.After the regeneration is completed, it is checked whether the residual oxygen is present in the second anode subsystem 113. If oxygen is no longer present, the second anode subsystem 113 is inerted and prepared for a hydrogen purge to return to normal operation.

In 2 ist ein Regenerationsverfahren 200 dargestellt. Das Regenerationsverfahren 200 umfasst einen ersten Verbindungsschritt 201, bei dem durch das erste Teilsystem 101 ausgeleitetes Gas in das zweite Kathodensubsystem geleitet wird, und einen zweiten Verbindungsschritt 203, bei dem das Luftversorgungssystem 121 mit dem zweiten Anodensubsystem 115 verbunden wird, um eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem 103 einzustellen und Katalysatorschichten des zweiten Teilsystems 103 von einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung zu regenerieren.In 2 a regeneration process 200 is shown. The regeneration method 200 includes a first connection step 201, in which gas discharged through the first subsystem 101 is passed into the second cathode subsystem, and a second connection step 203, in which the air supply system 121 is connected to the second anode subsystem 115 in order to achieve a potential reversal in the second Adjust subsystem 103 and regenerate catalyst layers of second subsystem 103 from carbon monoxide poisoning.

Der erste Verbindungsschritt 201 kann auch daraus bestehen, dass das durch das zweite Teilsystem 103 ausgeleitetes Gas in das erste Kathodensubsystem geleitet wird, und in der zweiten Verbindungsschritt 203, das Luftversorgungssystem 121 mit dem ersten Anodensubsystem 107 verbunden wird, um eine Potentialumkehr in dem ersten Teilsystem 101 einzustellen und Katalysatorschichten des ersten Teilsystems 101 von einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung zu regenerieren.The first connection step 201 can also consist of the gas discharged through the second subsystem 103 being directed into the first cathode subsystem, and in the second connection step 203, the air supply system 121 is connected to the first anode subsystem 107 in order to reverse the potential in the first subsystem 101 to adjust and to regenerate catalyst layers of the first subsystem 101 from carbon monoxide poisoning.

In 3 ist ein Vorgang 300 zum Befüllen des zweiten Kathodensubsystems 115 des Brennstoffzellensystems 100 gemäß 1 mit Wasserstoff bzw. wasserstoffhaltigem Gas im Detail dargestellt.In 3 is a process 300 for filling the second cathode subsystem 115 of the fuel cell system 100 according to 1 with hydrogen or hydrogen-containing gas shown in detail.

In einem ersten Betriebsschritt 301 wird das erste Teilsystem 101 mit einem Lambda gleich 1 und/oder aktiver Abgasrezirkulation betrieben, um ein Inertgas bereitzustellen.In a first operating step 301, the first subsystem 101 is operated with a lambda equal to 1 and/or active exhaust gas recirculation in order to provide an inert gas.

In einem Einstellschritt 303 wird ein Kathodeneinlassabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems 115 geschlossen.In an adjustment step 303, a cathode inlet shut-off valve of the second cathode subsystem 115 is closed.

In einem ersten Ansteuerungsschritt 305, wird ein Kathodenauslassabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems 115 getaktet angesteuert.In a first control step 305, a cathode outlet shut-off valve of the second cathode subsystem 115 is controlled in a clocked manner.

In einem ersten Variationsschritt 307 stellt sich durch die getaktete Ansteuerung des Kathodenauslassabsperrventils ein variierender Druck in dem zweiten Kathodensubsystem 115 ein, der Gas in das zweite Kathodensubsystem 115 saugt.In a first variation step 307, the clocked control of the cathode outlet shut-off valve creates a varying pressure in the second cathode subsystem 115, which sucks gas into the second cathode subsystem 115.

In einem ersten Überprüfungsschritt 309 wird überprüft, ob das zweite Kathodensubsystem 115 mit Inertgas befüllt ist. Falls dies der Fall ist, wird der Vorgang 300 mit einem zweiten Betriebsschritt 311 fortgesetzt, in dem das erste Teilsystem 101 mit einem Lambda kleiner 1 und/oder aktiver Abgasrezirkulation betrieben wird, um ein wasserstoffhaltiges Gas bereitzustellen. Falls nicht, wird der erste Ansteuerungsschritt 305 wiederholt.In a first checking step 309, it is checked whether the second cathode subsystem 115 is filled with inert gas. If this is the case, the process 300 continues with a second operating step 311, in which the first subsystem 101 is operated with a lambda less than 1 and/or active exhaust gas recirculation in order to provide a hydrogen-containing gas. If not, the first control step 305 is repeated.

In einem zweiten Ansteuerungsschritt 313, wird das Kathodenauslassabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems 115 getaktet angesteuert, sodass sich in einem zweiten Variationsschritt 315 durch die getaktete Ansteuerung des Kathodenauslassabsperrventils ein variierender Druck in dem zweiten Kathodensubsystem 115 einstellt, der Gas in das zweite Kathodensubsystem 115 saugt.In a second control step 313, the cathode outlet shut-off valve of the second cathode subsystem 115 is controlled in a clocked manner, so that in a second variation step 315, the clocked control of the cathode outlet shut-off valve sets a varying pressure in the second cathode subsystem 115, which sucks gas into the second cathode subsystem 115.

In einem zweiten Überprüfungsschritt 317 wird überprüft, ob das zweite Kathodensubsystem 115 mit wasserstoffhaltigem Gas befüllt ist. Falls dies der Fall ist, terminiert der Vorgang 300 in einem Terminationsschritt 319. Falls nicht, wird der zweite Ansteuerungsschritt 313 wiederholt.In a second checking step 317, it is checked whether the second cathode subsystem 115 is filled with hydrogen-containing gas. If this is the case, the process 300 terminates in a termination step 319. If not, the second control step 313 is repeated.

Claims (11)

Brennstoffzellensystem (100) zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher, wobei das Brennstoffzellensystem (100) umfasst: - ein erstes Teilsystem (101), - ein zweites Teilsystem (103), - ein Luftversorgungssystem (121), wobei das erste Teilsystem (101) umfasst: - einen ersten Brennstoffzellenstapel (105), - ein erstes Anodensubsystem (107), - ein erstes Kathodensubsystem (109), wobei das zweite Teilsystem (103) umfasst: - einen zweiten Brennstoffzellenstapel (111), - ein zweites Anodensubsystem (113), - ein zweites Kathodensubsystem (115), wobei das Brennstoffzellensystem (100) weiterhin umfasst: - ein erstes Verbindungsventil (117), das dazu konfiguriert ist, das Luftversorgungssystem (121) reversibel mit dem ersten Anodensubsystem (107) zu verbinden, um eine Potentialumkehr in dem ersten Teilsystem (101) einzustellen und Katalysatorschichten des ersten Teilsystems (101) von einer oxidierbaren Verunreinigung zu regenerieren, und - ein zweites Verbindungsventil (119), das dazu konfiguriert ist, das Luftversorgungssystem (121) reversibel mit dem zweiten Anodensubsystem (113) zu verbinden, um eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem (103) einzustellen und Katalysatorschichten des zweiten Teilsystems (103) von einer oxidierbaren Verunreinigung zu regenerieren.Fuel cell system (100) for providing electrical energy to a consumer, the fuel cell system (100) comprising: - a first subsystem (101), - a second subsystem (103), - an air supply system (121), the first subsystem (101) comprising: - a first fuel cell stack (105), - a first anode subsystem (107), - a first cathode subsystem (109), the second subsystem (103) comprising: - a second fuel cell stack (111), - a second anode subsystem (113), - a second cathode subsystem (115), the fuel cell system (100) further comprising: - a first connection valve (117), which is configured to reversibly connect the air supply system (121) to the first anode subsystem (107) in order to set a potential reversal in the first subsystem (101) and catalyst layers of the first subsystem (101) from one to regenerate oxidizable impurities, and - a second connection valve (119), which is configured to reversibly connect the air supply system (121) to the second anode subsystem (113) in order to set a potential reversal in the second subsystem (103) and catalyst layers of the second subsystem (103) from one to regenerate oxidizable impurities. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kathodensubsystem (115) ein Kathodeneintrittsabsperrventil und ein Kathodenaustrittsabsperrventil umfasst, dass das Brennstoffzellensystem (100) weiterhin eine Recheneinheit umfasst, die dazu konfiguriert ist: - das erste Teilsystem (101) mit einem Lambda von 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation zu betreiben, - das Kathodenaustrittsabsperrventil zu öffnen - das Kathodeneintrittsabsperrventil zu schließen, - das zweite Verbindungsventil (119) zu öffnen, und - ein Purge- und/oder Drainventil des zweiten Anodensubsystems (113) zu öffnen oder zu takten, um das zweite Kathodensubsystem (115) und das zweite Anodensubsystem (113) mit durch das erste Teilsystem (101) erzeugtem Inertgas zu fluten, bevor das zweite Kathodensubsystem (115) und das zweite Anodensubsystem (113) mit Luft geflutet werden.Fuel cell system (100). Claim 1 , characterized in that the second cathode subsystem (115) comprises a cathode inlet shut-off valve and a cathode outlet shut-off valve, that the fuel cell system (100) further comprises a computing unit which is configured to: - the first subsystem (101) with a lambda of 1 and / or activated to operate exhaust gas recirculation, - to open the cathode outlet shut-off valve - to close the cathode inlet shut-off valve, - to open the second connection valve (119), and - to open or clock a purge and / or drain valve of the second anode subsystem (113) in order to close the second cathode subsystem (115) and the second anode subsystem (113) with inert gas generated by the first subsystem (101) before the second cathode subsystem (115) and the second anode subsystem (113) are flooded with air. Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die Recheneinheit weiterhin dazu konfiguriert ist: - das Kathodenaustrittsabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems (115) zu öffnen - das Kathodeneintrittsabsperrventil des zweiten Kathodensubsystems (115) zu öffnen, - das zweite Verbindungsventil (119) zu öffnen, und - das Purge- und/oder das Drainventil des zweiten Anodensubsystems (113) zu öffnen oder zu takten, um das zweite Kathodensubsystem (115) und das zweite Anodensubsystem (113) mit durch das Luftversorgungsystem (121) beförderter Luft zu fluten, bevor das zweite Kathodensubsystem (115) mit durch das erste Teilsystem (101) bereitgestelltem Inertgas und wasserstoffhaltigem Gemisch geflutet wird.Fuel cell system (100). Claim 2 , characterized in that the computing unit is further configured to: - open the cathode outlet shut-off valve of the second cathode subsystem (115), - open the cathode inlet shut-off valve of the second cathode subsystem (115), - open the second connection valve (119), and - the purge and /or to open or clock the drain valve of the second anode subsystem (113) in order to flood the second cathode subsystem (115) and the second anode subsystem (113) with air conveyed through the air supply system (121) before the second cathode subsystem (115). is flooded with inert gas and hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem (101). Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit weiterhin konfiguriert ist: - das erste Teilsystem (101) mit einem Lambda von 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation zu betreiben, - das Kathodeneintrittsabsperrventil zu schließen, - das zweite Verbindungsventil (119) zu schließen, - einen Druck im Luftversorgungsystem (121) abwechselnd zu erhöhen und zu reduzieren, und - das Kathodenaustrittsabsperrventil getaktet anzusteuern, um das zweite Kathodensubsystem (115) mit einem durch das erste Teilsystem (101) bereitgestellten Inertgas zu fluten, bevor das zweite Kathodensubsystem (115) mit durch das erste Teilsystem (101) bereitgestelltem wasserstoffhaltigen Gemisch geflutet wird.Fuel cell system (100). Claim 3 , characterized in that the computing unit is further configured: - to operate the first subsystem (101) with a lambda of 1 and / or activated exhaust gas recirculation, - to close the cathode inlet shut-off valve, - to close the second connection valve (119), - a pressure in the air supply system (121) to alternately increase and reduce, and - to control the cathode outlet shut-off valve in a clocked manner in order to flood the second cathode subsystem (115) with an inert gas provided by the first subsystem (101) before the second Cathode subsystem (115) is flooded with hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem (101). Brennstoffzellensystem (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit weiterhin konfiguriert ist: - das erste Teilsystem (101) mit einem Lambda kleiner 1 und/oder aktivierter Abgasrezirkulation zu betreiben, - das Kathodeneintrittsabsperrventil zu schließen, - das zweite Verbindungsventil (119) zu schließen, - der Druck im Luftversorgungsystem (121) abwechselnd erhöht und reduziert wird, und - das Kathodenaustrittsabsperrventil getaktet anzusteuern, um das zweite Kathodensubsystem (115) mit einem durch das erste Teilsystem (101) bereitgestellten wasserstoffhaltigem Gemisch zu fluten.Fuel cell system (100). Claim 4 , characterized in that the computing unit is further configured: - to operate the first subsystem (101) with a lambda less than 1 and / or activated exhaust gas recirculation, - to close the cathode inlet shut-off valve, - to close the second connection valve (119), - the pressure in the air supply system (121) is alternately increased and reduced, and - to control the cathode outlet shut-off valve in a clocked manner in order to flood the second cathode subsystem (115) with a hydrogen-containing mixture provided by the first subsystem (101). Brennstoffzellensystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, die Absperrventile des zweiten Kathodensubsystems (115) zu öffnen und zu schließen, um das zweite Kathodensubsystem (115) mit einem durch das erste Teilsystem (101) bereitgestellten Gemisch zu fluten, und das Verbindungsventil (119) zu öffnen, um das zweite Anodensubsystem (113) mit Luft zu fluten, wenn einer der folgenden Fälle eintritt: eine durch einen Kohlenstoffmonoxidsensor gemessene Kohlenstoffmonoxidkonzentration ist über einem vorgegebenen Kohlenstoffmonoxidschwellenwert, eine durch einen Verunreinigungssensor gemessene oxidierbare Verunreinigungskonzentration ist über einem vorgegebenen Verunreinigungsschwellenwert, eine von dem zweiten Teilsystem bereitgestellte Spannung ist unter einem vorgegebenen Spannungsschwellenwert, eine Betriebsdauer ist über einem vorgegebenen Betriebsdauerschwellenwert, eine Meldung von einer Cloud-Funktion liegt vor, dass der betankte Wasserstoff eine oxidierbare Verunreinigungskonzentration über einer vorgegebenen Schwelle enthält.Fuel cell system (100) according to one of Claims 2 until 5 , characterized in that the computing unit is configured to open and close the shut-off valves of the second cathode subsystem (115) in order to flood the second cathode subsystem (115) with a mixture provided by the first subsystem (101), and the connection valve ( 119) to flood the second anode subsystem (113) with air when one of the following occurs: a carbon monoxide concentration measured by a carbon monoxide sensor is above a predetermined carbon monoxide threshold, an oxidizable impurity concentration measured by an impurity sensor is above a predetermined impurity threshold, a Voltage provided by the second subsystem is below a predetermined voltage threshold, an operating duration is above a predetermined operating duration threshold, there is a message from a cloud function that the fueled hydrogen contains an oxidizable impurity concentration above a predetermined threshold. Brennstoffzellensystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, die Absperrventile des ersten Kathodensubsystems (109) zu öffnen und zu schließen, um das erste Kathodensubsystem (109) mit einem durch das zweite Teilsystem (103) bereitgestellten Gemisch zu fluten, und das Verbindungsventil (117) zu öffnen, um das erste Anodensubsystem (107) mit Luft zu fluten, wenn einer der folgenden Fälle eintritt: eine durch einen Kohlenstoffmonoxidsensor gemessene Kohlenstoffmonoxidkonzentration ist über einem vorgegebenen Kohlenstoffmonoxidschwellenwert, eine durch einen Verunreinigungssensor gemessene oxidierbare Verunreinigungskonzentration ist über einem vorgegebenen Verunreinigungsschwellenwert, eine von dem zweiten Teilsystem bereitgestellte Spannung ist unter einem vorgegebenen Spannungsschwellenwert, eine Betriebsdauer ist über einem vorgegebenen Betriebsdauerschwellenwert, eine Meldung von einer Cloud-Funktion liegt vor, dass der betankte Wasserstoff oxidierbare Verunreinigungskonzentration über einer vorgegebenen Schwelle enthält.Fuel cell system (100) according to one of Claims 2 until 5 , characterized in that the computing unit is configured to open and close the shut-off valves of the first cathode subsystem (109) in order to flood the first cathode subsystem (109) with a mixture provided by the second subsystem (103), and the connection valve ( 117) to flood the first anode subsystem (107) with air when one of the following occurs: a carbon monoxide concentration measured by a carbon monoxide sensor is above a predetermined carbon monoxide threshold, an oxidizable impurity concentration measured by an impurity sensor is above a predetermined impurity threshold, a Voltage provided by the second subsystem is below a predetermined voltage threshold, an operating duration is above a predetermined operating duration threshold, there is a message from a cloud function that the fueled hydrogen contains oxidizable impurity concentration above a predetermined threshold. Brennstoffzellensystem (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, eine von dem zweiten Teilsystem (103) zu erbringende Leistung durch das erste Teilsystem (101) und/oder einen Energiespeicher bereitzustellen, wenn eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem (103) eingeleitet wird, und eine von dem ersten Teilsystem (101) zu erbringende Leistung durch das zweite Teilsystem (103) und/oder einen Energiespeicher bereitzustellen, wenn eine Potentialumkehr in dem ersten Teilsystem (101) eingeleitet wird.Fuel cell system (100) according to one of Claims 2 until 7 , characterized in that the computing unit is configured to provide a power to be provided by the second subsystem (103) through the first subsystem (101) and / or an energy storage when a potential reversal is initiated in the second subsystem (103), and to provide a power to be provided by the first subsystem (101) through the second subsystem (103) and/or an energy storage device when a potential reversal is initiated in the first subsystem (101). Regenerationsverfahren (200) zur Regeneration eines Brennstoffzellensystems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Regenerationsverfahren (200) umfasst: - Verbinden (201) des zweiten Anodensubsystems (113) und/oder des ersten Anodensubsystems (107) mit dem Luftversorgungssystem (121), um eine Potentialumkehr in dem zweiten Teilsystem (103) und/oder in dem ersten Teilsystem (101) einzustellen und Katalysatorschichten des zweiten Teilsystems (103) und/oder des ersten Anodensubsystems (107) von einer oxidierbaren Verunreinigung zu regenerieren.Regeneration method (200) for regeneration of a fuel cell system (100) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the regeneration method (200) comprises: - connecting (201) the second anode subsystem (113) and/or the first anode subsystem (107) with the air supply system (121) in order to reverse the potential in the second subsystem (103) and/or in the first subsystem (101) and to regenerate catalyst layers of the second subsystem (103) and/or the first anode subsystem (107) from an oxidizable impurity. Regenerationsverfahren (200) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kathodensubsystem (115) zuerst mit einem durch das erste Teilsystem (101) erzeugten Inertgas geflutet und anschließend mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch geflutet wird.Regeneration process (200). Claim 9 , characterized in that the second cathode subsystem (115) is first flooded with an inert gas generated by the first subsystem (101) and then flooded with a hydrogen-containing mixture. Regenerationsverfahren (200) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilsystem (103) zuerst derart eingestellt wird, dass das zweite Anodensubsystem (103) mit Inertgas geflutet wird, und anschließend das zweite Anodensubsystem (103) mit Luft geflutet wird.Regeneration process (200). Claim 9 or 10 , characterized in that the second subsystem (103) is first adjusted such that the second anode subsystem (103) is flooded with inert gas, and then the second anode subsystem (103) is flooded with air.
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