DE102022213880A1

DE102022213880A1 - Verfahren zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102022213880A1
Application number: DE102022213880.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Giuseppe Marino; Jochen Wessner; Christophe Gerling; Ulrich Berner; Juergen Hackenberg; Ulrich Sauter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-12-19
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Die Offenbarung umfasst ein Verfahren (100) zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle, mit folgenden Schritten:
- Hochfahren (102) der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten ersten Betriebspunkt;
- Detektieren (104) anhand eines definierten Betriebsparameters, ob ein Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle durchgeführt werden soll;
- Durchführen (108) eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn der Betriebsparameter erreicht wird, mit folgenden Schritten:
- Anfahren (108a) der PEM-Brennstoffzelle;
- Absenken (108b) einer Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten Grenzwert durch ein Fixieren von einer Zufuhr von fluiden Brennstoffmedien der PEM-Brennstoffzelle und ein Anheben einer Soll-Last oder Soll-Leistung der PEM-Brennstoffzelle;
- Halten (108c) der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle für eine definierte Zeitdauer t3;
- Erhöhen (108d) der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle nach Ablauf der Zeitdauer t3, um den Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle zu beenden;
- Betreiben (110) der PEM-Brennstoffzelle im definierten ersten Betriebspunkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle.
Stand der Technik
Eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle (engl. Polymer Electrolyte Fuel Cell, PEM) ist ein elektrochemischer Energiewandler, bei der zugeführte Fluidmedien wie Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) in Wasser (H₂O), elektrische Energie und Wärme gewandelt werden. Während des Betriebs des PEM entstehen jedoch reversible Verluste, die sich nachteilig auf die Leistungsfähigkeit bzw. auf die Performance auswirken. Insbesondere wird dabei die Effizienz der Energiewandlung in der PEM durch reversible Verluste verursacht, welche zum Beispiel durch Oxidation der Katalysatoroberfläche und des Katalysatorträgermaterials, durch Degradation des lonomers und der damit verbundenen Kontamination der Katalysatoroberfläche mit Sulfaten und Sulfonaten, sowie durch eine Adsorption von Kontaminanten aus der Luft an der Katalysatoroberfläche hervorgerufen werden.
Diesen reversiblen Verlusten beim Betreiben einer PEM wird mittels sog. Recovery- bzw. Regenerations-Prozeduren begegnet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf effiziente und zuverlässige Weise eine PEM-Brennstoffzelle regeneriert wird, um die Leistungsfähigkeit der PEM-Brennstoffzelle herzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung Verfahren zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle, welches folgende Schritte aufweist:

In einem ersten Schritt erfolgt ein Hochfahren der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten ersten Betriebspunkt.
In einem zweiten Schritt erfolgt ein Detektieren anhand eines definierten Betriebsparameters, ob ein Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle durchgeführt werden soll.
In einem dritten Schritt erfolgt ein Durchführen eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn der Betriebsparameter erreicht wird, mit folgenden Schritten:
- - Anfahren der PEM-Brennstoffzelle;
- - Absenken einer Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten Grenzwert durch ein Fixieren von einer Zufuhr von fluiden Brennstoffmedien der PEM-Brennstoffzelle und ein Anheben einer Soll-Last oder Soll-Leistung der PEM-Brennstoffzelle;
- - Halten der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle für eine definierte Zeitdauer t3;
- - Erhöhen der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle nach Ablauf der Zeitdauer t3, um den Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle zu beenden;
In einem vierten Schritt erfolgt ein Betreiben der PEM-Brennstoffzelle im definierten ersten Betriebspunkt.

Der grundlegende Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Regeneration der PEM-Brennstoffzelle stets dann durchgeführt wird, wenn ein definierter Betriebsparameter detektiert wird.
Dadurch wird eine einfache und zuverlässige Methode zur Regeneration (= Recovery) von reversiblen Verlustbeiträgen in der PEM-Brennstoffzelle bereitgestellt, die vor allem in der Kathodenelektrode (Katalysatorschicht) der PEM-Brennstoffzelle auftreten. Den oben genannten negativen Effekten, wie Oxidation der Katalysatoroberfläche und des Katalysatorträgers, Kontamination des Katalysators durch Sulfate und Sulfonate, sowie Adsorption von Kontaminanten aus der Luft wird somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entgegengewirkt.
Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Vorteil erzielt, dass die PEM-Brennstoffzelle mit einer verbesserten Effizienz betreibbar ist. Zugleich wird eine geringere Wärmeentwicklung entgegengewirkt, welche sich positiv auf die Lebensdauer der PEM-Brennstoffzelle auswirkt.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der erste Betriebspunkt einen Normalbetrieb der PEM-Brennstoffzelle darstellt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die PEM-Brennstoffzelle optimal betrieben wird.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Anfahrens der PEM-Brennstoffzelle ein Halten des ersten Betriebspunkts bedeutet oder die PEM-Brennstoffzelle bis zu einem zweiten Betriebspunkt angefahren wird, bei dem die PEM-Brennstoffzelle mit einer maximalen Leistung P_max betrieben wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die PEM-Brennstoffzelle in einem optimalen Betriebspunkt betrieben wird, bevor ein Regenerationsvorgang gestartet wird.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der definierte Grenzwert, auf den die Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle abgesenkt wird, kleiner oder gleich 0.4 Volt beträgt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass auf optimale und effiziente Weise reduzierende Bedingungen in der PEM-Brennstoffzelle erreicht werden.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Detektierens des definierten Betriebsparameters folgende Schritte aufweist:

- Messen einer ersten Betriebszeit t1 der PEM-Brennstoffzelle im definierten Betriebspunkt;
- Detektieren, ob die erste Betriebszeit t1 größer ist als eine definierte zweite Betriebszeit t2, wobei die zweite Betriebszeit t2 eine Zeitdauer darstellt, nach der die PE-Brennstoffzelle regeneriert werden sollte;
- Durchführen eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn die erste Betriebszeit t1 größer ist als die zweite Betriebszeit t2 ist.

Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass das Regenerations-Verfahren in regelmäßigen oder allgemeiner, in definierten Zeitabständen durchgeführt wird.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Detektierens des Betriebsparameters folgende Schritte aufweist und zwar ein Erfassen eines Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle. Auf diese Weise kann der Regenerations-Bedarf der PEM-Brennstoffzelle flexibel in Abhängigkeit von einer Betriebssituation der PEM-Brennstoffzelle durchgeführt werden.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Erfassens des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle eine Detektion von mindestens einer Betriebsgröße der PEM-Brennstoffzelle vorsieht und die ermittelte mindestens eine Betriebsgröße mit einem definierten Referenzwert verglichen wird und eine Abweichung der ermittelten mindestens einen Betriebsgröße vom definierten Referenzwert, den Regenerationsvorgang auslöst. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Initiieren des Regenerationsvorgangs der PEM-Brennstoffzelle flexibel und effizient durchgeführt wird.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die mindestens eine Betriebsgröße als ein Spannungs-. Strom- oder Widerstandswert ausgebildet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine bedarfsgerechter Regenerationsvorgang der PEM-Brennstoffzelle durchgeführt wird.
Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Erfassens des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle von einer Fahrzeugposition abhängig ist, an dem sich ein Fahrzeug mit der PEM-Brennstoffzelle befindet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Regenerationsvorgang der PEM-Brennstoffzelle stets bedarfs- und situationsgerecht durchgeführt wird, was zu einer Verbesserung der Effizienz bzw. der Leistungsfähigkeit der PEM-Brennstoffzelle führt.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Computerprogramm, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem oder mehreren Computern und/oder Computer-Instanzen ausgeführt werden, den oder die Computer bzw. Computer-Instanzen dazu veranlasst, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Offenbarung einen maschinenlesbaren Datenträger und/oder Downloadprodukt mit dem Computerprogramm.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Offenbarung ein oder mehrere Computer und/oder Computer-Instanzen mit dem Computerprogramm, und/oder mit dem maschinenlesbaren Datenträger und/oder dem Downloadprodukt.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:

1 Schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle; und
2 Schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle. Die PEM-Brennstoffzelle kann dabei vorzugsweise in einem Fahrzeug (mobile Anwendung) oder in einer Anlage oder einem Vorrichtung (stationäre Anwendung) untergebracht sein.
In Schritt 102 erfolgt ein Hochfahren der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten ersten Betriebspunkt, der in der Regel einen Normalbetrieb der PEM-Brennstoffzelle darstellt.
In Schritt 104 erfolgt ein Detektieren anhand eines definierten Betriebsparameters, ob ein Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle durchgeführt werden soll. In der Ausführungsform gemäß der 1 erfolgt im Schritt 104 das Detektieren anhand des definierten Betriebsparameters. Dieser Betriebsparameter ist in der Ausführungsform der 1 die Zeit t. Das bedeutet, dass in definierten Zeitabständen eine Regenerierung der PEM-Brennstoffzelle vorgenommen wird, wenn eine bestimmte Zeitdauer T nach Start oder Hochfahren der PEM-Brennstoffzelle verstrichen ist. Ist diese Zeitdauer T noch nicht verstrichen, dann wird die PEM-Brennstoffzelle weiter im ersten Betriebspunkt betrieben. Generell kann also die Zeit als Betriebsparameter verwendet werden, um bei entsprechender Abweichung eine Regenerierung der PEM-Brennstoffzelle auszulösen.
Im Detail weist der Schritt 104 des Detektierens des definierten Betriebsparameters folgende Schritte auf:

Im Schritt 104a erfolgt ein Messen einer ersten Betriebszeit t1 der PEM-Brennstoffzelle im definierten Betriebspunkt.
Im Schritt 104b erfolgt ein Detektieren, ob die erste Betriebszeit t1 größer ist als eine definierte zweite Betriebszeit t2, wobei die zweite Betriebszeit t2 eine Zeitdauer darstellt, nach der die PE-Brennstoffzelle regeneriert werden sollte.
Im Schritt 104c erfolgt ein Durchführen eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn die erste Betriebszeit t1 größer ist als die zweite Betriebszeit t2 ist. Damit ist der Schritt 104 des Detektierens gemäß der 1 abgeschlossen.
In Schritt 108 erfolgt ein Durchführen eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn der Betriebsparameter erreicht wird, mit folgenden weiteren Unterschritten:
Im Schritt 108a erfolgt ein Anfahren der PEM-Brennstoffzelle. Dabei kann der Schritt 108a des Anfahrens der PEM-Brennstoffzelle ein Halten des ersten (IST)-Betriebspunkts vorsehen. Alternativ wird die PEM-Brennstoffzelle bis zu einem zweiten Betriebspunkt angefahren, bei dem die PEM-Brennstoffzelle mit einer maximalen Leistung P_max betrieben wird. Die angefahrene Last oder Leistung der PEM-Brennstoffzelle wird in diesem Schritt für eine definierte Zeitdauer gehalten, also auch in Abhängigkeit davon, wie lange der Recovery-Prozess für die PEM-Brennstoffzelle dauern soll.
Im Schritt 108b erfolgt ein Absenken einer Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten Grenzwert durch ein Fixieren von einer Zufuhr von fluiden Brennstoffmedien der PEM-Brennstoffzelle und ein Anheben einer Soll-Last oder Soll-Leistung der PEM-Brennstoffzelle. Als fluide Brennstoffmedien kommen Luft und Wasserstoff für die PEM-Brennstoffzelle in Betracht. Diese Massenströme werden also im Schritt 108b konstant gehalten, wobei die Last bzw. die Leistung der PEM-Brennstoffzelle soweit erhöht wird, bis die Zellspannung der PEM-Brennstoffzelle unter den definierten Grenzwert fällt. Der definierte Grenzwert, auf den die Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle abgesenkt wird, sollte kleiner oder gleich 0.4 Volt sein. In weiteren möglichen Ausführungsformen der Erfindung kann dieser Grenzwert bevorzugt unter 0.3 Volt, besonders bevorzugt unter 0.2 Volt, am meisten bevorzugt unter 0.1 Volt liegen. Der Spannungseinbruch erfolgt dabei umso schneller, je höher die ursprüngliche Last oder Leistung der PEM-Brennstoffzelle liegt. Der Zustand nach dem Spannungseinbruch sollte länger als eine Sekunde gehalten werden.

In diesem Zusammenhang ist folgendes zu erwähnen:

Die Kathodenelektrode der PEM-Brennstoffzelle - wenn man von einer Einzelzellen-Betrachtung ausgeht, bei einer Gesamt-Stack-Betrachtung müssen die einzelnen Zellspannung einfach addiert werden - wird im normalen Brennstoffzellenbetrieb meistens bei Halbzellpotentialen von über 0.4 Volt betrieben (= Zellspannungen > 0.4 V, da die Anode bei ca. 0 V liegt). Wenn man jedoch die Kathode der PEM-Brennstoffzelle bei kleineren Potentialen betreibt, führt dies jedoch zu sogenannten reduzierenden Bedingungen und somit zu den gewünschten und oben beschriebenen Recovery-Effekten. Durch ein gezieltes oder regelmäßiges Einsetzen solcher Recovery-Prozeduren kann auch die Lebensdauer der PEM-Brennstoffzelle erhöht werden. Die Haltezeiten bei den Regenerationsvorgängen spielen dabei auch eine wichtige Rolle und tragen wesentlich dazu bei, die eingangs erwähnten positiven Effekte eines Regenerationsvorgangs der PEM-Brennstoffzelle zu erzielen.

Im Schritt 108c erfolgt ein Halten der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle für eine definierte Zeitdauer t3.
Im Schritt 108d erfolgt ein Erhöhen der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle nach Ablauf der Zeitdauer t3, um den Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle zu beenden.
Nach dem Durchführen des Regenerationsvorgangs der PEM-Brennstoffzelle Im Schritt 110 erfolgt wieder ein Betreiben der PEM-Brennstoffzelle im definierten ersten Betriebspunkt, nachdem der Recovery-Vorgang für die PEM-Brennstoffzelle beendet wurde bzw. der Schritt 110 ist eine logische Folge des Schritts 108d. Nach einer definierten Zeitdauer wird die Luftzufuhr zur PEM-Brennstoffzelle wieder hergestellt, so dass die ursprüngliche Leistungsfähigkeit bzw. Soll-Last der PEM-Brennstoffzelle wieder hergestellt wird. Dieser Vorgang kann so oft wie erforderlich wiederholt werden, was mit dem Zähler z angedeutet in der 1 angedeutet ist.
Dabei ist zu erwähnen, dass die Rückkehr zum ersten Betriebspunkt zwar bedeuten kann, dass die PEM-Brennstoffzelle wieder in den Normalbetrieb zurückkehrt, aber dieser Normalbetrieb kann dann bei einer beliebigen anderen Last der PEM-Brennstoffzelle erfolgen, die sich von dem Lastbetrieb beim Hochfahren der PEM-Brennstoffzelle zu dem ersten definierten Betriebspunkt, der ebenfalls einen Normalbetrieb darstellt, unterscheidet. In der vorliegenden Erfindung ist das Betreiben der PEM-Brennstoffzelle im Normalbetrieb nicht auf eine bestimmte Last der PEM-Brennstoffzelle festgelegt und der erste Betriebspunkt bezieht sich deshalb eher auf das Erreichen des Normalbetriebs der PEM-Brennstoffzelle.
In der 1 ist in zwischen den Schritten 108d und 110 ein Parameter z des Zählers beispielhaft dargestellt. Dieser Parameter z ist je nach Bedarf frei wählbar und sollte beispielsweise auf jeden Fall größer oder gleich 1, bevorzugt größer oder gleich 3 sein. Der Parameter z gibt dabei die Anzahl bzw. Zyklen an, wie oft zu dem Schritt 108b zurückgesprungen wird. Die Anzahl der auf diese Weise vorgenommenen Wiederholungen hängt wesentlich davon ab, in welcher Weise die PEM-Brennstoffzelle regeneriert werden soll, das heißt, welcher positive Effekt für die PEM-Brennstoffzelle erreicht werden soll.
Ferner ist zu erwähnen, dass der Regenerations-Vorgang spannungsgeführt oder strom- oder leistungsgeführt durchgeführt werden kann. Bei einem spannungsgeführten Regenerations-Vorgang wird direkt auf die Zellspannungen der PEM-Brennstoffzelle geregelt.
2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 sieht die Ausführungsform der 2 bei dem der Schritt 104 des Detektierens des Betriebsparameters den Schritt 105 des Erfassens eines Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle vor. Die Schritte 108 bis 108d und 110 sind mit der Regenerationsverfahren der Ausführungsform gemäß der 1 identisch und deshalb wird im Folgenden auf deren Erläuterung verzichtet.
Der Schritt 105 des Erfassens des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle sieht dabei eine Detektion von mindestens einer Betriebsgröße der PEM-Brennstoffzelle vor. Die ermittelte mindestens eine Betriebsgröße wird mit einem definierten Referenzwert verglichen. Liegt eine Abweichung der ermittelten mindestens einen Betriebsgröße vom definierten Referenzwert vor, dann wird der Regenerationsvorgang mit dem oben beschriebenen Schritt 108 und seinen nachgeordneten Unterschritten 108a bis 108d auslöst.
Die mindestens eine Betriebsgröße kann bei als ein Spannungs-, Strom- oder Widerstandswert ausgebildet sein. Allgemein kann die mindestens eine Betriebsgröße eine zeitveränderliche oder auch statische Betriebsgröße darstellen. Bei abweichenden detektierten Werten für Spannung, Strom oder einen Widerstand der PEM-Brennstoffzelle von einem definierten Referenzwert könnte der Regenerationsvorgang ebenso ausgelöst werden.
Ferner kann der Schritt 105 des Erfassens des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle von einer Fahrzeugposition abhängig sein, an dem sich ein Fahrzeug mit der PEM-Brennstoffzelle befindet. Alternativ kann als Fahrzeugposition neben einer IST-Fahrzeugposition auch eine zukünftige Soll-Fahrzeugposition des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Auch andere Einflussfaktoren oder Betriebsparameter des Fahrzeugs oder Umgebungsdaten, wie etwa für einen gegebenen oder einen zukünftigen Zeitpunkt vorliegende Navigationsdaten, zum Beispiel eine geplante Streckenroute des Fahrzeugs, können für die Erfassung des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle berücksichtigt werden.
Weitere Möglichkeiten, den Bedarf eines Regenerationsvorgangs der PEM-Brennstoffzelle zu erfassen bzw. den Regenerationsvorgang zu triggern, könnten wie folgt aussehen:

- Erkennung der Ist-Position des Ego-Fahrzeugs mit der PEM-Brennstoffzelle und des Verkehrs, zum Beispiel Erkennung einer Ampel, an der sich das Ego-Fahrzeug zum Zeitpunkt t befindet oder befinden wird - alternative auch ohne die fahrzeugtechnische Historie, wie etwa ein Lastkollektiv, das angibt, an welchem Ort sich das Fahrzeug befunden hat und welche Leistungsanforderung hat die PEM-Brennstoffzelle des Ego-Fahrzeugs bis dahin gesehen oder die zukünftige Position des Fahrzeugs (über Navigations-Daten) zu kennen.
- Verwenden einer Last-Historie des Ego-Fahrzeugs, wobei nicht die Zeit als Auslöseparameter verwendet wird, sondern zum Beispiel die Leistung oder Spannung der PEM-Brennstoffzelle.

Claims

Verfahren (100) zur Regeneration einer PEM-Brennstoffzelle, mit folgenden Schritten: - Hochfahren (102) der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten ersten Betriebspunkt; - Detektieren (104) anhand eines definierten Betriebsparameters, ob ein Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle durchgeführt werden soll; - Durchführen (108) eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn der Betriebsparameter erreicht wird, mit folgenden Schritten: - Anfahren (108a) der PEM-Brennstoffzelle; - Absenken (108b) einer Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle bis zu einem definierten Grenzwert durch ein Fixieren von einer Zufuhr von fluiden Brennstoffmedien der PEM-Brennstoffzelle und ein Anheben einer Soll-Last oder Soll-Leistung der PEM-Brennstoffzelle; - Halten (108c) der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle für eine definierte Zeitdauer t3; - Erhöhen (108d) der Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle nach Ablauf der Zeitdauer t3, um den Regenerationsvorgang für die PEM-Brennstoffzelle zu beenden; - Betreiben (110) der PEM-Brennstoffzelle im definierten ersten Betriebspunkt.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Betriebspunkt einen Normalbetrieb der PEM-Brennstoffzelle darstellt.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Anfahrens (108a) der PEM-Brennstoffzelle ein Halten des ersten Betriebspunkts bedeutet oder die PEM-Brennstoffzelle bis zu einem zweiten Betriebspunkt angefahren wird, bei dem die PEM-Brennstoffzelle mit einer maximalen Leistung P_max betrieben wird.
Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der definierte Grenzwert, auf den die Zellenbetriebsspannung der PEM-Brennstoffzelle abgesenkt wird, kleiner oder gleich 0.4 Volt beträgt.
Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schritt des Detektierens (104) des definierten Betriebsparameters folgende Schritte aufweist: - Messen (104a) einer ersten Betriebszeit t1 der PEM-Brennstoffzelle im definierten Betriebspunkt; - Detektieren (104b), ob die erste Betriebszeit t1 größer ist als eine definierte zweite Betriebszeit t2, wobei die zweite Betriebszeit t2 eine Zeitdauer darstellt, nach der die PE-Brennstoffzelle regeneriert werden sollte; - Durchführen (104c) eines Regenerationsvorgangs für die PEM-Brennstoffzelle, wenn die erste Betriebszeit t1 größer ist als die zweite Betriebszeit t2 ist.
Verfahren (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Detektierens (104) des Betriebsparameters folgenden Schritt aufweist: - Erfassen (105) eines Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle.
Verfahren (100) nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Erfassens (105) des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle eine Detektion von mindestens einer Betriebsgröße der PEM-Brennstoffzelle vorsieht und die ermittelte mindestens eine Betriebsgröße mit einem definierten Referenzwert verglichen wird und eine Abweichung der ermittelten mindestens einen Betriebsgröße vom definierten Referenzwert, den Regenerationsvorgang auslöst.
Verfahren (100) nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Betriebsgröße als ein Spannungs-, Strom- oder Widerstandswert ausgebildet ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 6, wobei der Schritt (105) des Erfassens des Regenerationsbedarfs der PEM-Brennstoffzelle von einer Fahrzeugposition abhängig ist, an dem sich ein Fahrzeug mit der PEM-Brennstoffzelle befindet.
Computerprogramm, enthaltend maschinenlesbare Anweisungen, die, wenn sie auf einem oder mehreren Computern und/oder Computer-Instanzen ausgeführt werden, den oder die Computer bzw. Computer-Instanzen dazu veranlasst, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Maschinenlesbarer Datenträger und/oder Downloadprodukt mit dem Computerprogramm nach Anspruch 10.
Ein oder mehrere Computer und/oder Computer-Instanzen mit dem Computerprogramm nach Anspruch 10, und/oder mit dem maschinenlesbaren Datenträger und/oder Downloadprodukt nach Anspruch 11.