DE10203030A1

DE10203030A1 - Brennstoffzellensystem mit einer Druckwechseladsorptionseinheit

Info

Publication number: DE10203030A1
Application number: DE10203030A
Authority: DE
Inventors: Lars Kaufmann
Original assignee: Ballard Power Systems AG; Siemens VDO Electric Drives Inc
Current assignee: Mercedes Benz Fuel Cell GmbH
Priority date: 2002-01-26
Filing date: 2002-01-26
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einer Druckwechseladsorptionseinheit zur Erhöhung des Wasserstoffanteils im Brennmittel-Medienstrom. In der Brennmittel-Zuführleitung sind in Strömungsrichtung nacheinander eine Brennmittelpumpe, ein Verdampfer, eine Reformereinheit, eine Druckwechseladsorptionseinheit und ein Ventil angeordnet. In der Brennmittel-Abführleitung sind in Strömungsrichtung nacheinander eine Oxidationseinheit und eine Turbine angeordnet. Die Druckwechseladsorptionseinheit weist zusätzlich eine Abgasleitung zur Abfuhr eines abgereicherten Brennmittel-Medienstromes auf, welche stromauf der Oxidationseinheit in die Brennmittel-Abführleitung mündet und in der ein Verdichter vorgesehen ist. Der notwendige Vordruck für die Druckwechseladsorptionseinheit wird durch die Kombination des Druckhalteventils mit der Verdampfung und Reformierung des Brennmittels in der Brennmittel-Zuführleitung automatisch erzeugt. Auf die Verwendung eines Verdichters kann verzichtet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit einer Vorrichtung zur Versorgung einer Brennstoffzelle mit einem Brennmittel-Medienstrom mit erhöhtem Wasserstoffanteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

In Brennstoffzellen reagieren Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser unter Abgabe von elektrischem Strom. Hierbei hängt der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle unter anderem von der Reinheit der Reaktanden ab. Bei Brennstoffzellensystemen, bei denen der Wasserstoff aus einem flüssigen Brennmittel erzeugt wird, besteht der Brennmittelstrom nicht aus reinem Wasserstoff, sondern enthält noch weitere, teilweise unerwünschte Bestandteile. Der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle kann daher erhöht werden, wenn der Wasserstoffanteil im Brennmittel-Medienstrom erhöht und im Gegenzug der Anteil von unerwünschten beziehungsweise schädlichen Bestandteilen reduziert wird. Auf der Kathodenseite von Brennstoffzellen, die mit Umgebungsluft betrieben werden, ergeben sich gravierende Verbesserungen, wenn der natürliche Sauerstoffanteil von 21% durch geeignete Maßnahmen auf Werte größer 30% erhöht wird.

Eine Möglichkeit zur Erhöhung des Wasserstoff- beziehungsweise Sauerstoffanteils in Umgebungsluft bietet eine Druckwechseladsorptionseinheit. Bei dieser sogenannten PSA wird in einem kontinuierlichen Prozeß die Adsorption beziehungsweise Desorption von Gasen bei unterschiedlichen Drücken genutzt, um eine gewünschte Komponente anzureichern. Das Druckverhältnis zwischen dem zugeführten Edukt und einem abzuführenden Abgasstrom muß für einen effizienten Betrieb möglichst groß sein. Dieses Druckverhältnis kann entweder über einen hohen Vordruck gegenüber Umgebungsdruck auf der Eduktseite oder über einen geringen Vordruck gegenüber Umgebungsdruck auf der Eduktseite und einem zusätzlichen Unterdruck auf der Abgasseite erreicht werden. Der Unterdruck auf der Abgasseite kann beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe realisiert werden. Weiterhin sollte die Einlaßtemperatur der Druckwechseladsorptionseinheit für einen effizienten Betrieb möglichst gering gehalten werden. Solche Druckwechseladsorptionseinheiten gehören seit langem zum Stand der Technik.

Weiterhin ist es bekannt, in Brennstoffzellensystemen solche Druckwechseladsorptionseinheiten zur Erhöhung des Wasserstoffanteils im Brennmittel-Medienstrom oder des Sauerstoffanteils in der Luftzufuhr von Brennstoffzellen einzusetzen. Ein solches Brennstoffzellensystem mit Druckwechseladsorptionseinheiten auf der Anoden- und/oder Kathodenseite der Brennstoffzelle ist beispielsweise aus der WO 00/16425 bekannt. Dort sind verschiedene Verschaltungen offenbart.

Auf der Anodenseite wird hier vorgeschlagen, das Reformat einer Reformereinheit, sowie das Anodenabgas einer Druckwechseladsorptionseinheit zuzuführen. Der angereicherte Wasserstoffstrom wird dann der Anode zugeführt, während der Abgasstrom der Druckwechseladsorptionseinheit mit Hilfe eines Verdichters einer katalytischen Brennereinheit zur Beheizung der Reformereinheit zugeführt wird.

In einem Beispiel für die Kathodenseite ist der Verdichter auf der Eduktseite über eine gemeinsame Welle mit der Vakuumpumpe auf der Abgasseite gekoppelt. In einem zweiten Beispiel ist ein zweistufiger Verdichter auf der Eduktseite offenbart. Die erste Stufe dient zur Eduktversorgung der Druckwechseladsorptionseinheit. Die zweite Stufe dient zur Luftversorgung eines katalytischen Brenners, in welchem ein brennstoffhaltiges Abgas des Brennstoffzellensystems oxidiert wird. Das energiereiche Abgas des katalytischen Brenners wird über eine Turbine geleitet, die zum Antrieb des zweistufigen Kompressors der Druckwechseladsorptionseinheit auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist. In einem dritten Beispiel ist ein Verdichter auf der Eduktseite einer Druckwechseladsorptionseinheit mit einer Vakuumpumpe auf der Abgasseite der Druckwechseladsorptionseinheit und einer Abgasturbine des Brennstoffzellensystems gemeinsam mit einem zusätzlichen elektrischen Antriebsmotor auf einer gemeinsamen Welle angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensystem mit einer Druckwechseladsorptionseinheit zur Erhöhung des Wasserstoffanteils im Brennmittelstrom mit weiter verbessertem Gesamtwirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Erfindungsgemäß wird zwischen der Druckwechseladsorptionseinheit und der Brennstoffzelle ein Druckhalteventil angeordnet, so daß sich der auf der Eduktseite der Druckwechseladsorptionseinheit benötigte Druck im Brennmittel-Medienstrom durch die Verdampfung und Reformierung des Brennmittels selbst erzeugt. Das Brennmittel selbst wird im flüssigen Zustand mit Hilfe einer Dosierpumpe zugeführt. Hierzu muß nur wenig Energie aufgewendet werden. Auf die Anordnung eines Verdichters auf der Eduktseite der Druckwechseladsorptionseinheit kann verzichtet werden.

Der Abgasstrom der Druckwechseladsorptionseinheit wird über eine Abgasleitung stromauf einer Oxidationseinheit in die Brennmittel-Abführleitung geführt und zusammen mit dem Anodenabgas in einer Oxidationseinheit umgesetzt. Um den Abgasstrom auf den in der Brennmittel-Abführleitung herrschenden Druck zu verdichten ist in der Abgasleitung ein Verdichter vorgesehen. Ein Teil der im Abgas enthaltenen Energie wird dann mit Hilfe einer stromab der Oxidationseinheit in der Brennmittel-Abführleitung angeordneten Turbine zurückgewonnen.

Eine weitere Energierückgewinnung kann dadurch erreicht werden, daß der in der Brennmittel-Zuführleitung angeordnete Verdampfer und/oder die Reformereinheit als gasbeheizter Wärmetauscher ausgebildet ist und zur Beheizung vom Brennmittelstrom stromab der Turbine durchströmt wird. Somit kann auch noch die auf niedrigerem Temperaturniveau liegende Abgasenergie zurückgewonnen werden, was zu einer weiteren Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades beiträgt.

Mit Hilfe einer gemeinsamen Welle kann mechanische Energie direkt von der Turbine auf den in der Abgasleitung angeordneten Verdichter übertragen werden. Gegebenenfalls können noch weitere Verdichter auf der Kathodenseite des Brennstoffzellensystems auf dieser gemeinsamen Welle angeordnet werden.

Durch die Anordnung einer Oxidationseinheit stromauf der Turbine in der Brennmittel-Abführleitung kann der Energieinhalt im Abgas und somit die durch die Turbine auf den oder die Verdichter übertragbare Leistung erhöht bzw. eingestellt werden. Die Regelung kann sehr einfach über die Brennstoffdosierung realisiert werden. Vorteilhaft ist es weiterhin, das Anodenabgas als Brennstoff zu verwenden. Die Verwendung eines katalytischen Brenners ermöglicht im Vergleich zu Brennern mit offener Flamme verbesserte Abgasemissionswerte.

Die Druckwechseladsorptionseinheit für den Brennmittel-Medienstrom kann natürlich auch mit einer weiteren Druckwechseladsorptionseinheit für den Oxidationsmittel-Medienstrom kombiniert werden. In diesem Fall können dann gegebenenfalls verschiedene Verdichter beider Systeme zusammen mit der Turbine auf einer gemeinsamen Welle angeordnet werden. Um eine bessere Regelbarkeit zu erreichen kann auf der gemeinsamen Welle auch noch ein Elektromotor angeordnet werden.

Weitere Vorteile gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben, die ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Brennstoffzellensystems mit einer Druckwechseladsorptionseinheit sowohl für die Anoden- als auch für die Kathodenseite der Brennstoffzelle zeigt.
Das insgesamt mit 1 gekennzeichnete Brennstoffzellensystem enthält eine mit Sauerstoff und Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle 2. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine PEM- Brennstoffzelle 2, die einen Anodenraum 3 und einen hiervon durch eine protonenleitende Membran 5 getrennten Kathodenraum 4 aufweist. Die nur schematisch dargestellte Brennstoffzelle 2 ist vorzugsweise in bekannter Weise als Brennstoffzellenstapel aus einer Vielzahl von Anoden- und Kathodenräumen 3, 4 aufgebaut. Im folgenden wird die Erfindung anhand einer PEM-Brennstoffzelle beschrieben. Der Schutzbereich soll aber dadurch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt werden.
Der Anodenraum 3 wird über eine Brennmittel-Zuführleitung 6 mit einem wasserstoffreichen Gas versorgt, welches nach dem Durchströmen des Anodenraumes 3 über eine Brennmittel-Abführleitung 9 abgeführt wird. Gleichzeitig wird der Kathodenraum 4 über eine Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 mit einem sauerstoffhaltigen Gas versorgt, welches nach dem Durchströmen des Kathodenraumes 4 über eine Oxidationsmittel-Abführleitung 8 abgeführt wird. In der Brennstoffzelle 2 reagiert in bekannter Weise ein Teil des Wasserstoffs aus dem Brennmittelstrom mit einem Teil des Sauerstoffs aus dem Oxidationsmittelstrom unter Bildung von Wärme und elektrischem Strom zu Wasser.
In der Brennmittel-Zuführleitung 6 ist in Strömungsrichtung des Brennmittel-Medienstromes nacheinander eine Brennmittelpumpe 15, ein Verdampfer 11, eine Reformereinheit 10, eine Druckwechseladsorptionseinheit 12 und ein Druckhalteventil 16 angeordnet. Die Brennmittelpumpe 15, vorzugsweise als Dosierpumpe ausgeführt, dient zur Zufuhr eines flüssigen Brennmittels zum Verdampfer 11. Hierfür ist ein vergleichsweise geringer Energieaufwand notwendig. Im Verdampfer 11 wird dann aus dem flüssigen Brennmittel ein gasförmiger Brennmittel-Medienstrom erzeugt, welcher anschließend in eine Reformereinheit 10 zur Erzeugung eines wasserstoffreichen Gases geführt wird. Solche Reformereinheiten 10 sind bekannt, beispielsweise in Form von Vorrichtungen zur Wasserdampfreformierung, partiellen Oxidation oder autothermen Reformierung. Falls für die Reformierungsreaktion noch weitere Reaktionsmedien benötigt werden, beispielsweise Wasser und/oder Sauerstoff, so können diese an einer geeigneten Stelle in die Reformereinheit 10 oder auch schon stromauf der Reformereinheit 10 in die Brennmittel-Zuführleitung 6 eingebracht werden.
Neben dem Wasserstoff sind in dem Eduktgasstrom der Reformereinheit 10 noch weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Zur Erhöhung des Wasserstoffanteils in dem Brennmittel-Medienstrom ist daher stromab der Reformereinheit 10 in der Brennmittel-Zuführleitung 7 die Druckwechseladsorptionseinheit 12 vorgesehen. Solche Druckwechseladsorptionseinheiten 12 sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Deshalb wird deren Funktionsweise hier nur noch kurz beschrieben. In einer Druckwechseladsorptionseinheit wird im allgemeinen ein Eduktgasstrom in einen angereicherten Produktgasstrom und einen abgereicherten Abgasstrom aufgeteilt. Der Grad der Anreicherung wird hierbei maßgeblich durch die Druckdifferenz zwischen dem Eduktgasstrom und dem Abgasstrom beeinflusst. Somit kann die Druckwechseladsorptionseinheit entweder mit einem hohen Druck in der Eduktgasleitung und/oder einem hohen Unterdruck in der Abgasleitung betrieben werden.
Das Eduktgas wird der Druckwechseladsorptionseinheit 12 über die Brennmittel-Zuführleitung 6 zugeführt. Anschließend wird das angereicherte Produktgas ebenfalls über die Brennmittel- Zuführleitung 6 dem Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 zugeführt. Der Abgasstrom der Druckwechseladsorptionseinheit 12 wird über eine Abgasleitung 13 abgeführt.
Zur Bereitstellung eines ausreichend hohen Druckes im Eduktgasstrom ist zwischen der Druckwechseladsorptionseinheit 12 und dem Anodenraum 3 der Brennstoffzelle 2 ein Druckhalteventil 16 in der Brennmittel-Zuführleitung 6 angeordnet. Dadurch kann eine Druckdifferenz zwischen der Druckwechseladsorptionseinheit 12 und dem Anodenraum 3 gewährleistet werden. Der Druck selbst wird direkt durch das Verdampfen und Reformieren des Brennmittels erzeugt.
In der Brennmittel-Abführleitung 9 ist eine Oxidationseinheit 17 vorgesehen, in der das Anodenabgas zusammen mit einem stromauf der Oxidationsvorrichtung 17 zugeführten Oxidationsmittel oxidiert wird. Vorzugsweise mündet die Oxidationsmittel-Abführleitung 8 stromauf der Oxidationsvorrichtung 17 in die Brennmittel-Abführleitung 9, so dass das Kathodenabgas der Brennstoffzelle 2 als Oxidationsmittel verwendet werden kann. Es kann jedoch auch separat ein geeignetes Oxidationsmittel zugeführt werden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Oxidationsvorrichtung 17 um einen katalytischen Brenner. Durch die Verwendung eines solchen katalytischen Brenners 17 können verbesserte Abgasemissionswerte gewährleistet werden. Prinzipiell kann jedoch auch jeder andere geeignete Oxidationsvorrichtung, beispielsweise ein Brenner mit offener Flamme, verwendet werden.
Ist eine verbesserte Regelung der Turbinenleistung notwendig, so kann diese auf einfache Weise durch eine entsprechende Dosierung von zusätzlichem Kraftstoff in die Oxidationsvorrichtung 17 gewährleistet werden. Durch die Verbrennung des zusätzlichen Kraftstoffes in der Oxidationsvorrichtung 17 wird die thermische Energie im Abgas und somit die Turbinenleistung erhöht.
Die Abgasleitung 13 mündet stromauf der Oxidationseinheit 17 in die Brennmittel-Abführleitung 9, so dass auch das Abgas der Druckwechseladsorptionseinheit 12 in der Oxidationseinheit 17 oxidiert werden kann und nicht auf Kosten des Wirkungsgrades verloren geht. Um das Abgas der Druckwechseladsorptionseinheit 12 auf einen zur Einspeisung in die Brennmittel-Abführleitung 9 geeigneten Druck zu verdichten ist in der Abgasleitung 13 ein erster Verdichter 14 vorgesehen.
In der Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Druckwechseladsorptionseinheit 20 zur Erhöhung des Sauerstoffanteils im Oxidationsmittelstrom angeordnet. Das Eduktgas wird der Druckwechseladsorptionseinheit 20 über die Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 zugeführt. Anschließend wird das angereicherte Produktgas ebenfalls über die Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 dem Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2 zugeführt. Der Abgasstrom der Druckwechseladsorptionseinheit 20 wird über eine Abgasleitung 21 abgeführt.
In der Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 ist stromauf der Druckwechseladsorptionseinheit 20 ein zweiter Verdichter 22, der mit Hilfe eines Elektromotors 23 angetrieben wird, angeordnet. Mit Hilfe dieses zweiten Verdichters 12 wird das Eduktgas nur soweit, wie für die Druckwechseladsorptionseinheit 20 notwendig, komprimiert. Außerdem wird das Eduktgas nur soweit komprimiert, dass durch die damit verbundene Temperaturerhöhung noch kein Ladeluftkühler benötigt wird, sondern das Eduktgas der Druckwechseladsorptionseinheit 20 ungekühlt zugeführt werden kann. Das in der Druckwechseladsorptionseinheit 20 angereicherte Produktgas wird anschließend über die Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 dem Kathodenraum 4 der Brennstoffzelle 2 zugeführt. In der Oxidationsmittel-Zuführleitung 7 ist zwischen der Druckwechseladsorptionseinheit 20 und der Brennstoffzelle 2 ein dritter Verdichter 24 angeordnet, mit dessen Hilfe das Produktgas auf das für die Brennstoffzelle 2 benötigte Druckniveau (z. B. 2,5 bis 5 bar a) weiter verdichtet wird. Hierbei wird im Vergleich zu herkömmlichen Systemen weniger Kompressionsenergie benötigt, da nicht der gesamte Volumenstrom, sondern nur der bereits angereicherte und um den Abgasstrom reduzierte Produktgasstrom komprimiert werden muss.
In der Abgasleitung 21 ist ein vierter Verdichter 25 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Abgasstrom der Druckwechseladsorptionseinheit 20 komprimiert wird. Der Abgasstrom der Druckwechseladsorptionseinheit 20, der vorzugsweise einen Unterdruck (z. B. 0,5 bis 0,9 bar a) aufweist, wird durch den vierten Verdichter 25 im wesentlichen auf Umgebungsdruck komprimiert. In der Brennmittel-Abführleitung 9 ist schließlich eine Turbine 18 zur Rückgewinnung von Abgasenergie angeordnet. Die Turbine 18 ist zusammen mit den Verdichtern 14, 24, 25 und einem Elektromotor 28 auf einer gemeinsamen Welle 19 angeordnet, so dass die Verdichter 14, 24, 25 durch die Turbine 18 und gegebenenfalls durch den Motor 28 angetrieben werden. Durch den Elektromotor 28 kann bei Bedarf zusätzlich Energie zugeführt und somit die Drehzahl der Welle 19 noch variabler eingestellt werden.
Die Abgasenergie, die stromab der Turbine 18 noch in der Brennmittel-Abführleitung 9 vorhanden ist, kann über einen oder mehrere Wärmetauscher 26, 27 auf eine Komponenteim Brennstoffzellensystem 1 übertragen werden. Damit kann der Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellensystems 1 weiter verbessert werden. Hierfür kommen alle Komponenten im Brennstoffzellensystem 1 mit einem entsprechenden Wärmebedarf in Frage. Im Ausführungsbeispiel sind sowohl der Verdampfer 11 als auch die Reformereinheit 10 als Wärmetauscher 26, 27 ausgebildet, die zur Beheizung parallel von Teilströmen des Brennstoffzellenabgases durchströmt werden. Es ist aber auch möglich, die Wärmetauscher 26, 27 seriell zu durchströmen oder nur eine der Komponenten als Wärmetauscher auszubilden.
Als Verdichter eignen sich prinzipiell alle Maschinen, die unter Aufnahme von Energie ein gasförmiges Medium verdichten können. Entsprechend eignen sich als Turbine prinzipiell alle Maschinen, die durch Expansion eines gasförmigen Mediums mechanische Energie erzeugen.
Falls entgegen dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Kathodenseite der Brennstoffzelle 2 keine Druckwechseladsorptionsvorrichtung 20 vorgesehen ist, so kann der Oxidationsmittelstrom vorzugsweise einstufig über einen elektrisch angetriebenen Turbolader oder auch zweistufig über einen Kompressor und einen Turbolader verdichtet und der Kathode 4 zugeführt werden. Falls eine Druckwechseladsorptionsvorrichtung 20 vorgesehen ist, so kann die Verdichtung vorzugsweise einstufig mit einem Turbolader oder auch zweistufig mit einem elektrisch angetriebenen Turbolader erfolgen.

Claims

1. Brennstoffzellensystem (1) mit einer Brennstoffzelle (2), welche eine Brennmittel-Zuführleitung (6), eine Brennmittel- Abführleitung (9), eine Oxidationsmittel-Zuführleitung (7) und eine Oxidationsmittel-Abführleitung (8) aufweist, wobei in der Brennmittel-Zuführleitung (6) in Strömungsrichtung nacheinander eine Brennmittelpumpe (15), ein Verdampfer (11), eine Reformereinheit (10), eine Druckwechseladsorptionseinheit (12) und ein Ventil (16) angeordnet sind, wobei in der Brennmittel-Abführleitung (9) in Strömungsrichtung nacheinander eine Oxidationseinheit (17) und eine Turbine (18) angeordnet sind, und wobei die Druckwechseladsorptionseinheit (12) zusätzlich eine Abgasleitung (13) zur Abfuhr eines abgereicherten Brennmittel- Medienstromes aufweist, welche stromauf der Oxidationseinheit (17) in die Brennmittel-Abführleitung (9) mündet und in der ein erster Verdichter (14) vorgesehen ist.

2. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reformereinheit (10) und/oder der Verdampfer (11) als gasbeheizter Wärmetauscher (27, 26) ausgebildet ist und zur Beheizung mit der Brennmittel-Abführleitung (9) stromab der Turbine (18) in Strömungsverbindung steht.

3. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidationsvorrichtung (17) als katalytischer Brenner ausgebildet ist.

4. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (18) und der erste Verdichter (14) auf einer gemeinsamen Welle (19) angeordnet sind.

5. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oxidationsmittel-Zuführleitung (7) ein dritter Verdichter (24) vorgesehen ist.

6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oxidationsmittel-Zuführleitung (7) stromauf des dritten Verdichters (24) ein elektrisch angetriebener zweiter Verdichter (22) vorgesehen ist.

7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oxidationsmittel-Zuführleitung (7) zwischen dem elektrisch angetriebenen zweiten Verdichter (22) und dem dritten Verdichter (24) eine Druckwechseladsorptionseinheit (20) vorgesehen ist, wobei die Druckwechseladsorptionseinheit (20) zusätzlich eine Abgasleitung (21) mit einem vierten Verdichter (25) aufweist.

8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und/oder vierte Verdichter (24, 25) auf der gemeinsamen Welle (19) angeordnet ist.

9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 4 und einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gemeinsamen Welle (19) zusätzlich ein Motor (28) angeordnet ist.