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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Zudem betrifft die Erfindung eine entsprechende Steuereinheit und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Brennstoffzellen gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, da sie nur Wasser als Abgas emittieren und schnelle Betankungszeiten ermöglichen. Brennstoffzellen werden zumeist zu einem Brennstoffzellenstack gestapelt. Ein Brennstoffzellensystem kann mindestens einen oder mehrere Brennstoffzellenstacks aufweisen. Brennstoffzellen brauchen Luft und Brennstoff, wie z. B. Wasserstoff, für die chemische Reaktion. Die Abwärme des Brennstoffzellenstacks wird mittels eines Kühlkreises abgeführt und an einem Fahrzeugkühler an die Umgebung abgegeben.
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In dem Kühlkreis wird ein Kühlmittel rezirkuliert. Das Kühlmittel wird mittels einer Kühlmittelpumpe durch den Brennstoffzellenstack hindurchgepumpt. Ein 3-Wege-Ventil sorgt dafür, dass der Fahrzeugkühler teilweise oder vollständig gebypasst werden kann. Das ist z.B. wichtig während der Startphase.
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Bei einem Start des Brennstoffzellensystem (insbesondere unter 0°C), soll der Brennstoffzellenstack so schnell wie möglich aufgewärmt werden. Eine schnelle Aufwärmung sorgt dafür, dass keine Wasser- oder gar Eisansammlung stattfindet, was eine Fortführung des Starts erschweren bzw. verhindern würde. Eine Vereisungsgefahr ist allerdings erst gebannt, wenn das Kühlmittel (zumindest im Bypasskreis) sicher über 0°C aufgewärmt worden ist. Dadurch führt es nicht zu Gefrierbedingungen, wenn es in den Brennstoffzellenstack hineingepumpt wird.
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Das Kühlmittel kann bspw. durch externe Heizer erwärmt werden. Diese Lösung kann allerdings einen Kosten- und/oder Montageaufwand nach sich ziehen und einen erhöhten Bauraum erfordern.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch hat den Vorteil, dass bei einem Start des Brennstoffzellensystems der Brennstoffzellenstack so schnell aufgeheizt wird, dass Wasser bzw. Eisansammlungen zu keiner Blockade von Kanälen und Poren führen können. Eine Fortführung des Betriebes des Brennstoffzellenstacks kann somit ohne Schäden aufgrund von Vereisungen sichergestellt werden. Des Weiteren wird die Kühlmittelpumpe so angesteuert, dass aufgrund des Kühlmittelstromes in den Brennstoffzellenstack erneute Absenkungen der Temperatur des Brennstoffzellenstacks unterhalb von 0°C vermieden werden können.
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Das Verfahren weist dabei folgende Schritte auf:
- 1.) Einschalten der Kühlmittelpumpe (31);
- 2.) Erhöhen der Temperatur einer Katalysator-Schicht des Brennstoffzellenstacks (101),
- 3.) Aufheizen eines Kühlmittels im Kühlkreis (35) durch Abwärme vom Brennstoffzellenstack (101), wobei eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe (31) abhängig von einer Temperaturdifferenz DT variiert wird, wobei die Temperaturdifferenz DT aus der Temperatur der Abluft T_K an einem Kathodenausgang (16) und der Temperatur des Anodengases T_A am Anodenausgang (56) gebildet wird.
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Durch die schnelle Aufheizung des Brennstoffzellenstacks über die Katalysator-Schicht und eine nachfolgende angepasste Aufheizung des Kühlmittels kann ein schneller und sicherer Start des Brennstoffzellensystems gewährleistet werden, da es nicht oder kaum zu Vereisungen aufgrund von Wasseransammlungen kommen kann.
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Dabei wird das Kühlmittel ohne externen Heizer aufgewärmt, wobei ein Risiko des Wiedereinfrierens reduziert wird. Es werden folglich Kosten gespart, da kein externer Heizer benötigt wird. Weitere Maßnahmen, wie z.B. Eispuffermaßnahmen im Brennstoffzellenstack und im Brennstoffzellensystem können zusätzlich reduziert werden, was die Gesamtkosten verringert.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Brennstoffzellensystem angegeben.
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Es ist von Vorteil, wenn die Kühlmittelpumpe beim Einschalten mit Mindestrehzahl betrieben wird, da sie auf diese Weise zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb des Brennstoffzellenstacks beiträgt.
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Eine Reduzierung der Drehzahl der Kühlmittelpumpe ist vorteilhaft, wenn die Temperaturdifferenz DT über einem ersten Temperaturschwellwert T1 liegt, welcher beispielsweise bei 3 °C gewählt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Kathodenausgang und dem Anodenausgang immer unterhalb der ersten Temperaturschwelle T1 liegt. Durch eine Reduzierung der Drehzahl kann sich die Temperatur innerhalb des Brennstoffzellenstacks wieder angleichen.
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Eine Erhöhung der Drehzahl der Kühlmittelpumpe ist vorteilhaft, wenn die Temperaturdifferenz DT unter einem zweiten Temperaturschwellwert T2 liegt, welcher beispielsweise bei 0.5 °C gewählt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Kathodenausgang und dem Anodenausgang immer oberhalb der ersten Temperaturschwelle T1 liegt.
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Eine Reduzierung der Drehzahl der Kühlmittelpumpe, wenn die Temperatur des Anodengases unterhalb des ersten Temperaturschwellwertes T1 liegt, ist vorteilhaft, da dadurch die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels durch den Brennstoffzellenstack reduziert wird und sich das Kühlmittel dadurch schneller durch die vom Brennstoffzellstack abgegebene Wärme aufheizt.
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Es ist von Vorteil, wenn die Drehzahl der Kühlmittelpumpe erhöht wird, wenn die Temperatur des Anodengases oberhalb eines zweiten Temperaturschwellwertes T2 liegt, da auf diese Weise die Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels durch den Brennstoffzellenstack erhöht wird.
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Eine Wiederholung der Schritte 2.) und 3.) nacheinander, bis die Temperatur der Katalysator-Schicht über 0°C liegt, ist vorteilhaft, da dies eine sichere Methode ist um festzustellen, dass die Temperatur des Kühlmittels sicher über den Gefrierpunkt aufgeheizt ist und das Verfahren zum Aufheizen somit beendet werden kann.
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Es ist von Vorteil, wenn der der Temperatursensor an dem Kühlmitteleingang in den Brennstoffzellenstack angeordnet ist, da auf diese Weise sichergestellt werden kann, dass sich das Kühlmittel aufgrund von niedrigen Umgebungstemperaturen weiter abkühlt bevor es in den Brennstoffzellenstack eintritt.
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Eine Erhöhung der Temperatur der Katalysator-Schicht durch den Betrieb des Brennstoffzellenstacks ist vorteilhaft, da Kosten durch zusätzliche Heizer oder externe Wärmequellen vermieden werden können.
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Es ist von Vorteil, wenn die Temperatur der Katalysator-Schicht durch eine Messung der Temperatur des Anodengases am Anodenausgang und durch eine Messung der Temperatur einer Abluft an einem Kathodenausgang bestimmt wird.
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Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann vorzugsweise für mobile Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, insbesondere brennstoffangetriebenen Fahrzeugen, verwendet werden. Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann als Hauptenergielieferant für ein Fahrzeug dienen. Zugleich ist es aber auch denkbar, dass das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung ein Nebenantrieb und/oder Hilfsantrieb eines Fahrzeuges, bspw. eines Hybridfahrzeugs, sein kann. Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann zudem für stationäre Anwendungen, bspw. in Generatoren, verwendet werden.
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Das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung kann dabei einen oder mehrere Stacks mit jeweils mehreren gestapelten Brennstoffzellen und den dazugehörigen Funktionssystemen aufweisen, umfassend: Mediensysteme (Luft- bzw. Kathodensystem, Brennstoff- bzw. Anodensystem, Kühlsystem) sowie ein elektrisches System. Vorzugsweise kann das Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung mehrere Module in Form von einzelnen Brennstoffzellenstacks mit mehreren gestapelten Brennstoffzellen umfassen.
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Das Verfahren kann weiterhin zumindest zum Teil durch eine Steuereinheit des Brennstoffzellensystems durchgeführt werden. Eine entsprechende Steuereinheit stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung bereit. In einer Speichereinheit der Steuereinheit kann ein Computerprogramm in Form eines Codes hinterlegt werden, welcher bei Ausführen des Codes durch eine Recheneinheit der Steuereinheit ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe der Steuereinheit können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
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Die Steuereinheit kann mit den Sensoren in den Funktionssystemen des Brennstoffzellensystems in einer Kommunikationsverbindung stehen, um die Sensorwerte zu überwachen.
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Die Steuereinheit kann die Aktoren in den Funktionssystemen des Brennstoffzellensystems ansteuern, um das Verfahren entsprechend durchzuführen.
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Außerdem kann die Steuereinheit mit einer externen Recheneinheit in einer Kommunikationsverbindung stehen, um einige Verfahrensschritte und/oder Berechnungen ganz oder tlw. an die externe Recheneinheit auszulagern.
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Gemäß eines weiteren Aspekts stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer, wie z. B. die Recheneinheit der Steuereinheit, den Computer veranlassen, das Verfahren durchzuführen, welches wie oben beschrieben ablaufen kann. Mithilfe des Computerprogrammprodukts können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinheit beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele:
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Die Erfindung und deren Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem im Sinne der Erfindung und
- 2 die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussablaufdiagrammes.
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Die 1 zeigt ein beispielhaftes Brennstoffzellensystem 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst zumeist mehrere Brennstoffzellen, die zu einem Brennstoffzellenstack 101 zusammengefügt werden. Durch den Brennstoffzellenstack 101 werden ein Kathodenpfad K, ein Anodenpfad A und ein Kühlmittelpfad KM geführt. Das Brennstoffzellensystem 100 kann weiterhin modular ausgeführt sein und mehrere Brennstoffzellenstacks 101 aufweisen. Die Brennstoffzellenstacks 101 weisen eine Katalysatorschicht auf, in der die elektrochemische Reaktion stattfindet und Strom, Wasser und Wärme erzeugt werden.
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Zudem umfasst das Brennstoffzellensystem 100 zumindest vier Funktionssysteme 10, 20, 30, 40, darunter: ein Kathodensystem 10, um einen Kathodenraum bzw. den Kathodenpfad K des Brennstoffzellenstacks 101 mit einem sauerstoffhaltigen Gasgemisch zu versorgen, ein Anodensystem 20, um einen Anodenraum bzw. den Anodenpfad A des Brennstoffzellenstacks 101 mit einem brennstoffhaltigen Gasgemisch bzw. einem Anodenfluid H2 zu versorgen, ein Kühlsystem 30, um den Brennstoffzellenstack 101 zu temperieren, und ein elektrisches System 40, um die erzeugte elektrische Leistung vom Brennstoffzellenstack 101 abzuführen.
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Das Brennstoffzellensystem 100 umfasst somit ein Kathodensystem 10 mit einer Zuluftleitung 11 zum Brennstoffzellenstack 101 und einer Abluftleitung 12, die vom Brennstoffzellenstack 101 wegführt. Die Abluftleitung 12 ist über einen Kathodenausgang 16 mit dem Brennstoffzellenstack 101 verbunden. Am Eingang der Zuluftleitung 11 kann ein Luftfilter angeordnet sein, um schädliche chemische Substanzen und Partikel zu filtern bzw. deren Eintritt ins Brennstoffzellensystem 100 zu verhindern.
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Eine Gasfördermaschine 14 im Kathodensystem 10 kann in Form eines Verdichters 14 ausgeführt sein, um die Luft aus der Umgebung anzusaugen und in Form einer Zuluft L1 an den Stack 101 bereitzustellen. Nach dem Durchlauf des Stacks 101 wird eine Abluft L2 aus dem Brennstoffzellensystem 100 wieder an die Umgebung abgelassen.
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Stromabwärts nach dem Verdichter 14 kann mindestens ein Zuluftkühler und ggf. ein Befeuchter vorgesehen sein.
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Vor und nach dem Brennstoffzellenstack 101 können Absperrventile vorgesehen sein. Zudem kann in der Abluftleitung 12 ein Druckregler vorgesehen sein.
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In der Zuluftleitung 11 und/oder in der Abluftleitung 12 können auch mehrere Sensoren vorgesehen sein, wie z. B. Feuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Massen- und/oder Volumensensoren usw. Alle Sensoren sind in der 1 lediglich aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt.
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Das Anodensystem 20 weist mehrere Komponenten auf. Zu den Komponenten, die zur Brennstoffversorgung dienen, gehören ein Brennstofftank 21, ein Absperrventil 22 und mindestens ein Druckreduktionsventil. Optional kann in dem Anodensystem 20 nach dem Absperrventil 22 ein Wärmetauscher vorgesehen sein.
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Weitere Komponenten im Anodensystem 20, die ein Rezirkulieren des Anodengases in einem Rezirkulationskreis 50 bewirken, sind eine Strahlpumpe 25 und ein Rezirkulationsgebläse 26. Brennstoff oder Anodengas aus dem Brennstofftank 21 wird über die Strahlpumpe 25 in den Rezirkulationskreis 50 eindosiert.
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Der Rezirkulationskreis 50 weist einen Anodeneingang 55 zum Einleiten und einen Anodenausgang 56 zum Ausleiten von Anodengas aus dem Brennstoffzellenstack 101, auf.
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Zudem können im Anodensystem 20 ein Purgeventil und/oder ein Drainventil und/oder ein kombiniertes Purge/Drain-Ventil vorgesehen sein. Zudem können im Anodensystem 20 ein Wasserabscheider und optional ein Wasserbehälter vorgesehen sein.
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Das Kühlmittelsystem 30 umfasst einen Kühlkreis 35, in welchem ein Kühlmittel mithilfe einer Kühlmittelpumpe 31 rezirkuliert wird. Ein 3-Wege-Ventil 32 kann das Kühlmittel über einen Bypass 38 zumindest zum Teil oder ganz vorbei an einem Fahrzeugkühler 33 leiten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei einem Gefrierstart eines Brennstoffzellensystems 100 durchgeführt. Bei einem Gefrierstart, insbesondere bei Umgebungstemperaturen unterhalb von 0° Celsius sollte der Brennstoffzellenstack 101 so schnell wie möglich aufgeheizt werden, damit es nicht zu Blockaden in Poren oder Kanälen innerhalb des Brennstoffzellenstacks 101 kommt. Eine Vereisungsgefahr ist abgewendet, wenn die Temperatur des Kühlmittels im kleinen Kühlkreis sicher oberhalb von 0° Celsius liegt. Unter dem kleinen Kühlkreis wird der Kühlkreis 35 verstanden, der ohne Einbeziehung des Fahrzeugkühlers 33 betrieben wird. Ein kleiner Kühlkreis liegt vor, wenn das 3-Wege-Ventil 32, so angesteuert wird, dass das Kühlmittel über eine Bypassleitung 38 und nicht über den Fahrzeugkühle 33 strömt.
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Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- 1.) Einschalten der Kühlmittelpumpe (31);
- 2.) Erhöhen der Temperatur einer Katalysator-Schicht des Brennstoffzellenstacks (101),
- 3.) Aufheizen eines Kühlmittels im Kühlkreis (35) durch Abwärme vom Brennstoffzellenstack (101), wobei eine Drehzahl der Kühlmittelpumpe (31) abhängig von einer Temperaturdifferenz DT variiert wird, wobei die Temperaturdifferenz DT aus der Temperatur der Abluft am T_K am Kathodenausgang und der Temperatur des Anodengases T_A am Anodenausgang gebildet wird.
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Ein beispielhafter Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der 2 durch ein Flussablaufdiagramm dargestellt.
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In einem Verfahrensschritt 110 wird bei einem Start des Brennstoffzellensystems 100 überprüft, ob ein Gefrierstart vorliegt und das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll. Ein Gefrierstart liegt vor, wenn die Umgebungstemperaturen und/oder die Temperatur des Kühlmittels im Kühlsystem 30 unterhalb von 0°C liegen.
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In einem Verfahrensschritt 200 wird die Kühlmittelpumpe 31 eingeschaltet. Die Kühlmittelpumpe sollte dabei so angesteuert werden, dass sie mit einer möglichst kleinen, insbesondere mit einer Mindestrehzahl betrieben wird. Die Mindestdrehzahl ist die kleinste Drehzahl, mit der die Kühlmittelpumpe 31 betrieben werden kann.
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In einem Verfahrensschritt 300 wird Wärme in den Zellen des Brennstoffzellenstacks 101 erzeugt und dadurch die Temperatur der Katalysator-Schicht des Brennstoffzellenstacks 101 möglichst schnell durch eine Brennstoffzellenreaktion angehoben. Eine schnelle Aufheizung des Brennstoffzellenstacks 101 sorgt dafür, dass die Wasser bzw. Eisansammlungen zu keiner Blockade von Kanälen im Brennstoffzellenstack 101 führen.
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Zum Aufheizen der Katalysator-Schicht wird Wärme durch den Betrieb des Brennstoffzellenstacks, bei dem eine Brennstoffzellenreaktion durchgeführt wird, erzeugt.
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Da die Kühlmittelpumpe 33 während des Aufheizens der Katalysator-Schicht mit einer geringen Drehzahl betrieben wird, verteilt sich die im Brennstoffzellenstack 101 produzierte Wärme gleichmäßig zwischen den einzelnen Brennstoffzellen. Damit wird die Wärmesenke durch das Kühlmittel reduziert. Die im Brennstoffzellenstack produzierte Wärmemenge bleibt aufgrund der geringen Drehzahl der Kühlmittelpumpe weitestgehend darin und führt zu dessen Aufheizung. Ferner führt der (geringe) Kühlmittelvolumenstrom zu einer Verteilung der Wärme in den Zellen, mit Vermeidung von Eis- oder Hot-Spots.
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Um den Aufheizprozess zu beschleunigen, können in einer alternativen Ausführungsform verschiedene Verfahren zur Verschlechterung der Effizienz mit konsequenter Erhöhung der produzierten Wärmemenge angewendet werden, z.B. Luftverarmung, elektrischer Kurzschluss, usw..
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Im Verfahrensschritt 400 wird überprüft, ob die Temperatur der Katalysator-Schicht oberhalb vom Gefrierpunkt, insbesondere oberhalb von 0°C liegt. Die Temperatur der Katalysator-Schicht kann beispielsweise mit Hilfe der Temperatur des Anodengases T_A am Anodenausgang 56 und/oder durch die Temperatur der Abluft T_K an einem Kathodenausgang 16 bestimmt werden. Diese Temperaturen geben annährend die Temperatur der Katalysator-Schicht wieder, da das Anodengas und die Abluft durch die Katalysator-Schicht temperiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur des Anodengases T_A am Anodenausgang 56 und die Temperatur der Abluft T_K an einem Kathodenausgang 16 bestimmt. Befindet sich sowohl T_A und T_K über dem Gefrierpunkt, kann davon ausgegangen werden, dass die Temperatur in der Katalysator-Schicht über 0°C liegt.
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Befindet sich die Temperatur der Katalysator-Schicht oberhalb vom Gefrierpunkt, insbesondere oberhalb von 0°C, wird im Verfahrensschritt 800 das Verfahren beendet. Befindet sich die Temperatur der Katalysator-Schicht unterhalb vom Gefrierpunkt, insbesondere unterhalb von 0°C, wird die Kühlmittelpumpe 31 so angesteuert, dass eine Temperaturdifferenz DT zwischen Kathoden- und Anodenaustritt zwischen einer ersten Temperaturschwelle T1 und einer zweiten Temperaturschwelle T_2, insbesondere zwischen 0,5 bis 3K, entsteht.
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In Verfahrensschritt 500 wird überprüft, ob eine Temperaturdifferenz DT oberhalb von einem ersten Temperaturschwellwert T1 liegt. Die Temperaturdifferenz DT wird aus der Temperatur der Abluft am T_K am Kathodenausgang 16 und der Temperatur des Anodengases T_A am Anodenausgang 56 gebildet.
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Ist die Temperaturdifferenz DT oberhalb des ersten Schwellwertes T1, insbesondere oberhalb von 3 °C, wird im Verfahrensschritt 550 die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 31 um ca. 10%, vorzugsweise um 5% reduziert. Danach wird wieder zum Verfahrensschritt 400 gegangen.
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Ist die Temperaturdifferenz DT unterhalb des ersten Schwellwertes T1 wird zum Verfahrensschritt 600 gegangen. Im Verfahrensschritt 600 wird überprüft, ob die Temperaturdifferenz DT unterhalb von einem zweiten Temperaturschwellwert T2 liegt.
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Liegt die Temperaturdifferenz DT unterhalb des zweiten Temperaturschwellwertes T2, insbesondere unterhalb von 0,5°C, so wird zum Verfahrensschritt 650 gegangen. Im Verfahrensschritt 650 wird die Drehzahl der Kühlmittelpumpe 31 um ca. 10%, vorzugsweise um 5% erhöht. Danach wird wieder zum Verfahrensschritt 400 gegangen.
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Liegt die Temperaturdifferenz DT nicht unterhalb des zweiten Temperaturschwellwertes T2, so wird erneut zum Verfahrensschritt 400 gegangen.
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Eine entsprechende Steuereinheit 210, die schematisch in der 1 angedeutet ist, stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung bereit. In einer Speichereinheit der Steuereinheit 200 kann ein Computerprogramm in Form eines Codes hinterlegt werden, welcher bei Ausführen des Codes durch eine Recheneinheit der Steuereinheit 200 ein Verfahren durchführt, welches wie oben beschrieben ablaufen kann.
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Die Steuereinheit 210 kann mit den Sensoren in den Funktionssystemen des Brennstoffzellensystems in einer Kommunikationsverbindung stehen, um die Sensorwerte zu überwachen.
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Die Steuereinheit 210 kann die Aktoren in den Funktionssystemen 10, 20, 30, 40 des Brennstoffzellensystems 100 entsprechenden ansteuern, um das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen.
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Optional kann die Steuereinheit 210 mit einer externen Recheneinheit in einer Kommunikationsverbindung stehen, um einige Verfahrensschritte und/oder Berechnungen ganz oder tlw. an die externe Recheneinheit auszulagern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewendet werden, wenn ein Gegenstrom zwischen Kühlmittel und Anodengas vorliegt, was der typischen Anordnung in Brennstoffzellensystemen 100 entspricht. Des Weiteren sollte der Anodenpfad A und der Kathodenpfad K in Gegenstromrichtung oder Kreuzstromrichtung zueinander angeordnet sein. Das heißt, dass die Strömungsrichtung des Anodengases im Anodenpfad A in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung der Luft oder des Kathodengases im Kathodenpfad K verläuft. Alternativ kann die Strömungsrichtung des Anodengases im Anodenpfad A in 90° Grad zur Strömungsrichtung der Luft oder des Kathodengases im Kathodenpfad K verlaufen.
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Das schließt auch Konfigurationen mit ein, bei denen das Anodengas mäanderförmig im Gegenstrom zum Kühlmittel strömt. Wichtig ist, dass Kühlmittel und Anodengas am Eintrittsbereich des Kühlmittels im Gegenstrom zueinander strömen. Ferner gilt die erfindungsgemäße Idee auch für Brennstoffzellensysteme, in denen das Kühlmittel und Anodengas im Normalbetrieb nicht im Gegenstrom strömen, bei denen aber eine Umschaltung der Strömungsrichtung während des Startes möglich ist.
