DE10247541B4 - Luftverteilungsverfahren und -steuerung für ein Brennstoffzellensystem - Google Patents

Luftverteilungsverfahren und -steuerung für ein Brennstoffzellensystem Download PDF

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Abstract

Luftdurchflusssteuersystem (120) für eine Brennstoffzelle (31) mit: einer Luftversorgung (37) zur Lieferung von Luft; einem Volumen (22-1–22-n, 40) zum Speichern der Luft; einer Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n), die mit dem Volumen verbunden sind; und einem Sensor (122) zur Erfassung eines Luftdruckes in dem Volumen (22-1–22-n, 40); gekennzeichnet durch eine Steuerung (124), die derart ausgebildet ist, einen Satz von minimal erforderlichen Luftdrücken aufzunehmen, wobei jeder Luftdruck dieses Satzes einem minimal erforderlichen Luftdruck für jedes der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) entspricht, einen Zielluftdruck auf der Grundlage dieses Satzes zu bestimmen und die Luftversorgung (37) derart zu steuern, um Luft mit dem Zielluftdruck zu liefern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellen und insbesondere die Verteilung von Luft in einem Brennstoffzellensystem.
  • Brennstoffzellen werden zunehmend als Energiequelle bei einer breiten Vielzahl von Anwendungen verwendet. Brennstoffzellensysteme sind auch zur Verwendung in Fahrzeugen als Ersatz für Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden. Die Brennstoffzellen erzeugen Elektrizität, die dazu verwendet wird, Batterien zu laden oder einen Elektromotor anzutreiben. Eine Brennstoffzelle mit Festpolymerelektrolyt umfasst eine Membran, die zwischen einer Anode und einer Kathode schichtartig angeordnet ist. Um Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zu erzeugen, wird Wasserstoff (H2) an die Anode und Sauerstoff (O2) an die Kathode geliefert. Bei einigen Systemen ist die Quelle für Wasserstoff Reformat, und die Quelle für Sauerstoff (O2) ist Luft.
  • Bei einer ersten Halbzellenreaktion erzeugt eine Dissoziation des Wasserstoffs (H2) an der Anode Wasserstoffprotonen (H+) und Elektronen (e–). Die Membran ist protonenleitend und dielektrisch. Als Ergebnis werden die Protonen durch die Membran transportiert, während die Elektronen durch eine elektrische Last fließen (wie beispielsweise die Batterien oder den Motor), die über die Membran geschaltet ist. Bei einer zweiten Halbzellenreaktion reagiert Sauerstoff (O2) an der Kathode mit Protonen (H+), und Elektronen (e–) werden aufgenommen, um Wasser (H2O) zu bilden.
  • Es existieren verschiedene Brennstoffzellenuntersysteme in einem Brennstoffzellensystem, die eine separat gesteuerte Quelle für Druckluft erfordern. Beispielsweise umfassen diese Brennstoffzellenuntersysteme Brenner, Partialoxidationsreaktoren (POx-Reaktoren), Reaktoren für selektive/bevorzugte Oxidation (PrOx-Reaktoren), den Brennstoffzellenstapel und/oder andere Brennstoffzellenuntersysteme. Die Brennstoffzellenuntersysteme verwenden typischerweise Mengendurchflusssteuerungen (mass flow controller; MFC), Mengendurchflusssensoren (mass flow sensor; MAF) und einen oder mehrere Kompressoren, um die Luft zu liefern.
  • Wenn zwei oder mehr Brennstoffzellenuntersysteme eine gesteuerte Menge an Druckluft erfordern, verwenden einige herkömmliche Brennstoffzellensysteme einen Kompressor für jedes Untersystem. Jeder Kompressor wird typischerweise auf Grundlage des Sollluftdurchflusses gesteuert, der durch das damit verknüpfte Brennstoffzellenuntersystem erforderlich ist. Während dieses Steuerverfahren genau und von einem Steuerstandpunkt relativ einfach ist, ist die Verdopplung von Kompressoren aus Kosten-, Gewichts- und Packungsgründen unerwünscht.
  • Bei anderen herkömmlichen Brennstoffzellensystemen liefert ein einzelner Kompressor die Luft an alle Brennstoffzellenuntersysteme. Eine Steuerung summiert die Mengendurchflusserfordernisse für alle Brennstoffzellenuntersysteme. Die Steuerung weist den Kompressor an, die summierte Mengendurchflussanforderung zu liefern. Bei diesem Brennstoffzellensteuersystem ist typischerweise ein Ablaufventil/Entlastungsventil erforderlich, um überschüssige Luft infolge von Systemfehlern auszutragen. Das Übergangsansprechen dieses Steuerverfahrens wird von sich aus durch die Kopplung zwischen den Brennstoffzellenuntersystemen beeinträchtigt. Dieses Steuersystem erfordert auch eine erhebliche Überarbeitung bei Änderung des Brennstoffzellensystems.
  • Wenn beispielsweise eine auf Mengendurchfluss basierende Steuerung verwendet wird und fünf Brennstoffzellenuntersysteme einen Durchfluss von 1 g/s erfordern, summiert die Steuerung die Mengendurchflussraten und versucht, 5 g/s zu liefern. Wenn einer der Durchflusssensoren ungenau ist, leiden alle Brennstoffzellenuntersysteme darunter. Wenn eines der Brennstoffzellenuntersysteme einen fehlerhaften Mengendurchflusssensor oder eine fehlerhafte Mengendurchflusssteuerung besitzt und das Brennstoffzellenuntersystem tatsächlich 1,5 g/s erhält, aber 1 g/s erfordert, werden all die anderen Brennstoffzellenuntersysteme nur mangelhaft mit Luft versorgt. Wenn alternativ dazu das fehlerhafte Brennstoffzellenuntersystem 2 g/s anfordert, aber nur 1 g/s erhält, empfangen all die anderen Brennstoffzellenuntersysteme zu viel Luft. Mit anderen Worten bewirkt ein Fehler in einem Brennstoffzellenuntersystem Fehler bei der Lieferung von Luft an all die anderen Brennstoffzellenuntersysteme.
  • Die EP 0 798 798 A2 offenbart ein Luftdurchflusssteuersystem und -verfahren nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Luftdurchflusssteuersystem und -verfahren für ein Brennstoffzellensystem vorzusehen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
  • Ein Luftdurchflussteuersystem und -verfahren für eine Brennstoffzelle gemäß der Erfindung umfasst einen Kompressor, der Luft an eine Speicherkammer liefert. Brennstoffzellenuntersysteme sind mit der Luftspeicherkammer verbunden. Ein Sensor misst einen Luftdruck in der Speicherkammer. Eine Steuerung fragt die Brennstoffzellenuntersysteme über einen minimal erforderlichen Luftdruck ab. Die Steuerung wählt einen höchsten minimal erforderlichen Luftdruck. Die Steuerung steuert den Kompressor, um den höchsten minimal erforderlichen Druck in der Speicherkammer vorzusehen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Speicherkammer eine Verrohrung (tubing) oder einen Verteiler (manifold) oder beides. Jedes der Brennstoffzellenuntersysteme umfasst eine Durchflussteuerung und einen Durchflusssensor. Die Steuerung fragt periodisch die Brennstoffzellenuntersysteme über den minimal, erforderlichen Luftdruck ab.
  • Die Durchflusssteuerung umfasst bevorzugt ein elektronisches Drosselventil. Der Durchflusssensor umfasst bevorzugt ein Hitzdraht-Anemometer.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Brennstoffzellenuntersysteme aus der Gruppe von Brennern, Partialoxidationsreaktoren (POx-Reaktoren), Reaktoren für selektive/bevorzugte Oxidation (PrOx-Reaktoren), Brennstoffzellenstapeln, einem Kathodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels und einem Anodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels gewählt.
  • Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgend vorgesehenen detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angeben, nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen sind und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu begrenzen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein Luftdurchflusssteuersystem nach dem Stand der Technik zeigt;
  • 2 ein vereinfachtes auf Luftmengendurchfluss basierendes Steuerdiagramm nach dem Stand der Technik ist;
  • 3 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein Luftdurchflusssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ein auf Druck basierendes Druckdurchflusssteuerdiagramm gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 5 ein Flussdiagramm ist, das Schritte zum Steuern des Kompressors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In 1 ist ein Luftliefersystem 10 für ein Brennstoffzellensystem 12 gezeigt. Das Brennstoffzellensystem 12 umfasst eine Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen 14-1, 14-2, ..., 14-n, die die gesteuerte Lieferung von Luft erfordern. Beispielsweise umfasst das Brennstoffzellenuntersystem 14-1 einen Luftmengendurchflusssensor (mass airflow sensor; MAF) 16-1, eine Luftmengendurchflusssteuerung (mass airflow controller; MFC) 18-1 und einen Brenner 20. Der Luftmengendurchflusssensor 16-1 misst den Luftmengendurchfluss von Luft, die durch die Verrohrung 22-1 strömt. Die Luftmengendurchflusssteuerung 18-1 stellt den Luftmengendurchfluss zu dem Brenner 20 ein und steuert diesen. Es sei angemerkt, dass die Mengendurchflusssteuerung 18-1 mit einer oder mehreren Steuerungen verbunden sein kann, die mit dem Brenner 20 oder anderen Brennstoffzellenuntersystemen in Verbindung stehen.
  • Die anderen Brennstoffzellenuntersysteme 14-2, 14-3, ..., 14-n steuern ähnlicherweise den Luftdurchfluss zu anderen Brennstoffzellenkomponenten. Beispielsweise oxidiert der POx-Reaktor 24 den Lieferkraftstoff partiell zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff (anstatt dann den Brennstoff vollständig zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren). Luft- und Brennstoffströme werden in den POx-Reaktor 24 zugeführt. Der Vorteil einer POx-Reformierung gegenüber einer Dampfreformierung des Brennstoffes besteht darin, dass diese eine exotherme Reaktion anstatt eine endotherme Reaktion ist. Daher erzeugt die POx-Reaktion ihre eigene Wärme. Der Luftmengendurchflusssensor 16-2 erfasst den Mengendurchfluss in der Verrohrung 22-2. Die Luftmengendurchflusssteuerung 18-2 stellt den Luftdurchfluss ein und steuert diesen, der an den POx-Reaktor 24 geliefert wird. Die Luftmengendurchflusssteuerung 18-2 kann mit einer oder mehreren Steuerungen verbunden sein, die dem POx-Reaktor 24 oder anderen Brennstoffzellenuntersystemen zugeordnet sind.
  • Ähnlicherweise erfassen Luftmengendurchflusssensoren (MAF) 16-3, 16-4, 16-5, ..., 16-n einen Luftdurchfluss in der Verrohrung 22-3, 22-4, 22-5, ..., 22-n. Mengendurchflusssteuerungen (MFC) 18-3, 18-4, 18-5, ..., 18-n stellen den Luftdurchfluss ein und steuern diesen, der an einen Reaktor 26 für selektive Oxidation (PrOx-Reaktor), einen Anodeneingang 30 eines Brennstoffzellenstapels 31, einen Kathodeneingang 32 des Brennstoffzellenstapels 31 und beliebige andere Brennstoffzellenuntersysteme 36 geliefert wird, die eine Luftaufnahme erfordern.
  • Die Luft wird typischerweise durch einen Kompressor 37 geliefert. Ein Kühler 38 kühlt die Luft, die von dem Kompressor 37 an einen Verteiler 40 und/oder an die Verrohrung 22 ausgegeben wird. Ein Mengendurchflusssensor 42 erfasst den Luftdurchfluss, der durch den Kompressor 37 erzeugt wird. Eine Luftdurchflusssteuerung 50 ist mit den Luftmengendurchflusssensoren 16 und 40, den Luftmengendurchflusssteuerungen 18 und dem Kompressor 37 verbunden. Die Luftdurchflussteuerung 50 summiert die Luftdurchflussanforderungen von jedem der Brennstoffzellenuntersysteme 14, die eine Luftaufnahme erfordern. Die Luftdurchflusssteuerung 50 stellt den Luftmengendurchfluss des Kompressors 36 ein und steuert diesen, um die summierten Luftdurchflussanforderungen der Brennstoffzellenuntersysteme 14 zu erfüllen.
  • In 2 ist die Steuerstrategie der auf Mengendurchfluss basierenden Luftdurchflusssteuerung 50 gezeigt und allgemein mit 100 bezeichnet. Die gewünschten Mengendurchflussraten (gewünschte MFR_ein) für erste, zweite, ..., und n-te Brennstoffzellensysteme 102, 104 und 106 werden durch eine Summiereinheit 110 summiert, um eine Zielmengendurchflussrate (Ziel-MFR) 112 für den Kompressor 37 zu erzeugen. Die Luftdurchflusssteuerung 50 weist den Kompressor 37 an, die Zielmengendurchflussrate 112 vorzusehen. Bei diesem Steuersystem ist typischerweise ein Ablaufventil/Entlastungsventil erforderlich, um überschüssigen Luftdruck auszutragen, der sich infolge von Systemfehlern ansammelt. Das Übergangsansprechen dieses Steuerverfahrens wird durch die Kopplung zwischen den Brennstoffzellenuntersystemen beeinträchtigt. Mit anderen Worten beeinflusst ein Steuerfehler in einem Brennstoffzellenuntersystem all die anderen Brennstoffzellenuntersysteme nachteilig. Dieses Steuersystem erfordert auch eine erhebliche Überarbeitung bei Änderungen in den Brennstoffzellenuntersystemen.
  • In 3 ist ein auf Druck basierendes Luftdurchflusssteuersystem 120 gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Bezugszeichen von 1 verwendet, wo es geeignet erschien, dieselben Elemente zu bezeichnen. Das auf Druck basierende Luftdurchflusssteuersystem 120 umfasst einen Drucksensor 122, der einen Luftdruck in dem Verteiler 40 und/oder der Verrohrung 22 misst. Die Luftdurchflusssteuerung 124 fragt periodisch die Brennstoffzellenuntersysteme 14 ab und fordert den minimalen Luftdruck, der von jedem der Brennstoffzellenuntersysteme 14 gefordert wird. Die Brennstoffzellenuntersysteme 14 liefern den minimal erforderlichen Druck. Wenn kein Druck gefordert wird, dann sprechen die Brennstoffzellenuntersysteme 14 nicht an oder sprechen mit Null an. Eines oder mehrere der Brennstoffzellenuntersysteme 14 können während einer gegebenen Abfrageperiode keine Druckanforderung haben. Die Luftdurchflusssteuerung 124 wählt den höchsten minimalen Druck von den minimal erforderlichen Drücken, die von den Brennstoffzellenuntersystemen 14 ausgegeben werden. Die Luftdurchflusssteuerung 124 steuert den Luftdruck in dem Verteiler 40 und/oder der Verrohrung 22, um den höchsten minimal erforderlichen Druck für die Brennstoffzellenuntersysteme 14 bis zur nachfolgenden Abfrageperiode beizubehalten.
  • In 3 ist die Steuerstrategie detaillierter gezeigt, die durch die Luftdurchflusssteuerung 124 bei dem auf Druck basierenden Luftdurchflusssteuersystem 120 verwendet wird. Die Luftdurchflusssteuerung 124 überwacht den Druck P der Luft in dem Verteiler 40 und/oder der Verrohrung 22. Die Luftdurchflusssteuerung 124 fragt die Brennstoffzellenuntersysteme 14 bezüglich ihres höchsten minimalen Drucks ab. Die Luftdurchflusssteuerung 124 wählt den höchsten minimal erforderlichen Druck Pmin. Die Luftdurchflusssteuerung 124 vergleicht den überwachten Druck P in dem Verteiler 40 mit dem höchsten minimal erforderlichen Druck Pmin.
  • Ein aktuelles Drucksignal 206, das durch den Drucksensor 122 erzeugt wird, wird in einen invertierenden Eingang der Summiereinheit 204 eingegeben. Der höchste minimal erforderliche Druck Pmin 202 wird in einen nicht-invertierenden Eingang der Summiereinheit 204 eingegeben. Ein Ausgang der Summiereinheit 204 wird in einen oder mehrere Verstärkungsblöcke 210 und 212 eingegeben. Der Verstärkungsblock 210 sieht eine Systemdruckverstärkung vor. Der Verstärkungsblock 212 stellt andere erforderliche Brennstoffzellensystemverstärkungen dar. Ein Ausgang des Verstärkungsblockes 212 wird in eine Summiereinheit 216 eingegeben. Eine tatsächliche oder geschätzte Kompressormengendurchflussrate 218 wird in die Summiereinheit 216 eingegeben. Die Kompressormengendurchflussrate 218 kann aus der Drehzahl des Kompressors 37 und dem Einlass- und Auslassdruck des Kompressors 37 geschätzt werden. Ein Ausgang 220 der Summiereinheit 216 ist gleich der Zielmengendurchflussrate (MFR-Ziel) für den Kompressor 37.
  • In 5 sind Schritte zur Steuerung des auf Druck basierenden Luftdurchflusssteuersystemes 120 detaillierter gezeigt und allgemein mit 250 bezeichnet. Die Steuerung beginnt mit Schritt 252. Bei Schritt 253 wird ein Abfragezeitgeber rückgesetzt, der mit der Luftdurchflusssteuerung 124 in Verbindung steht. Bei Schritt 254 fragt die Luftdurchflusssteuerung 124 die Brennstoffzellenuntersysteme 14 bezüglich ihrer minimalen Druckanforderung ab. Bei Schritt 256 wählt die Luftdurchflusssteuerung 124 den höchsten minimalen Druck Pmin, der von den Brennstoffzellenuntersystemen 14 gefordert wird. Bei Schritt 258 misst die Luftdurchflusssteuerung 124 den Druck P in dem Verteiler 40 und/oder in der Verrohrung 22. Bei Schritt 262 bestimmt die Luftdurchflusssteuerung 124, ob der Abfragezeitgeber aktiv ist. Wenn dies der Fall ist, fährt die Steuerung mit Schritt 253 fort. Ansonsten fährt die Steuerung mit Schritt 266 fort. Bei Schritt 266 bestimmt die Luftdurchflusssteuerung 124, ob der gemessene Druck P den höchsten minimalen Druck Pmin überschreitet. Wenn der gemessene Druck P den höchsten minimalen Druck Pmin überschreitet, dann fährt die Steuerung mit Schritt 262 fort. Wenn der gemessene Druck P den höchsten minimalen Druck Pmin nicht überschreitet, fährt die Steuerung mit Schritt 270 fort. Bei Schritt 270 wird der Druck P in dem Verteiler 40 und/oder der Verrohrung 22 unter Verwendung des Kompressors 37 erhöht.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist die Luftdurchflussdynamik der Brennstoffzellenuntersysteme direkt proportional zu dem Druck in dem Verteiler und/oder der Verrohrung 22 und steht nicht direkt in Verbindung mit der Mengendurchflussrate des Kompressors 37. Die Mengendurchflussrate des Kompressors 37 beeinflusst indirekt die Dynamik der Brennstoffzellenuntersysteme 14 durch Beeinflussung der Änderungsrate des Druckes P in dem Verteiler 40 und/oder der Verrohrung 22. Die Luftdurchflusssteuerung 124 sieht eine wesentlich straffere Übergangssteuerung des Luftdurchflusses zu den Brennstoffzellenuntersystemen vor. Zusätzlich entkoppelt die Luftdurchflusssteuerung 124 die Wechselwirkungen zwischen den Brennstoffzellenuntersystemen in einem größeren Ausmaß als herkömmliche Luftdurchflusssteuerungen. Als Ergebnis können die unterstromigen Brennstoffzellenuntersysteme effizienter in einer verteilten Art und Weise entwickelt werden.
  • Die Luftdurchflusssteuerung 124 besitzt eine verbesserte Störungszurückweisung im Vergleich zu herkömmlichen Luftdurchflusssteuerungen. Zusätzlich kann der Luftmengendurchflusssensor, der den Kompressorluftdurchfluss misst, infolge der geringeren Kopplung des Druckes der auf Druck basierenden Steuerstrategie beseitigt werden, um Kosten zu verringern. Die Mengendurchflussrate des Kompressors 37 kann aus der Drehzahl und den Eingangs- und Ausgangsdrücken des Kompressors 37 geschätzt werden. Das Ablaufventil/Entlastungsventil oder der Druckregler kann auch beseitigt werden. Die Luftdurchflusssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert einen einzelnen Kompressor, um den Luftdurchfluss zu einer Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen zu steuern, was Kosten; die Komplexität, das Gewicht und die Packung verbessert. Die Luftdurchflusssteuerung unterstützt auch eine verteilte Entwicklung der Brennstoffzellenuntersysteme, vereinfacht den Entwicklungsprozess durch Entkopplung der Brennstoffzellenuntersysteme und verbessert das Potential für eine modulare Bauweise.
  • Zusammengefasst umfasst ein Luftdurchflusssteuersystem und -verfahren für eine Brennstoffzelle einen Kompressor, der Luft an eine Speicherkammer zur Speicherung der Luft liefert. Die Brennstoffzellenuntersysteme sind mit der Luftspeicherkammer verbunden. Jedes der Brennstoffzellenuntersysteme umfasst eine Durchflusssteuerung und einen Durchflusssensor. Ein Sensor misst den Luftdruck in der Speicherkammer. Eine Steuerung fragt die Durchflusssteuerungen der Brennstoffzellenuntersysteme bezüglich eines minimal erforderlichen Luftdruckes für die Brennstoffzellenuntersysteme ab. Die Steuerung wählt einen höchsten minimal erforderlichen Luftdruck. Die Steuerung steuert den Kompressor, um den höchsten minimal erforderlichen Druck in der Luftspeicherkammer vorzusehen. Die Luftspeicherkammer umfasst eine Verrohrung, einen Verteiler oder beides.

Claims (28)

  1. Luftdurchflusssteuersystem (120) für eine Brennstoffzelle (31) mit: einer Luftversorgung (37) zur Lieferung von Luft; einem Volumen (22-1–22-n, 40) zum Speichern der Luft; einer Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n), die mit dem Volumen verbunden sind; und einem Sensor (122) zur Erfassung eines Luftdruckes in dem Volumen (22-1–22-n, 40); gekennzeichnet durch eine Steuerung (124), die derart ausgebildet ist, einen Satz von minimal erforderlichen Luftdrücken aufzunehmen, wobei jeder Luftdruck dieses Satzes einem minimal erforderlichen Luftdruck für jedes der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) entspricht, einen Zielluftdruck auf der Grundlage dieses Satzes zu bestimmen und die Luftversorgung (37) derart zu steuern, um Luft mit dem Zielluftdruck zu liefern.
  2. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (124) derart ausgebildet ist, den höchsten Luftdruck des Satzes als Zielluftdruck auszuwählen und die Luftversorgung (37) derart zu steuern, um den Zielluftdruck in dem Volumen (22-1–22-n, 40) vorzusehen.
  3. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei die Luftversorgung (37) einen Kompressor umfasst.
  4. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei das Volumen (22-1–22-n, 40) eine Verrohrung (22-1–22-n) umfasst, die eine Fluidverbindung zwischen der Luftversorgung (37) und der Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) bildet.
  5. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei das Volumen (22-1–22-n, 40) einen Verteiler (40) umfasst, der zwischen der Luftversorgung (37) und der Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) angeordnet ist.
  6. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei das Volumen (22-1–22-n, 40) einen mit einer Verrohrung (22-1–22-n) verbundenen Verteiler (40) umfasst, der mit der Luftversorgung (37) in Fluidverbindung steht, wobei die Verrohrung (22-1–22-n) eine Fluidverbindung zwischen dem Verteiler (40) und der Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) bildet.
  7. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (124) derart ausgebildet ist, periodisch jedes der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) abzufragen, um den minimal erforderlichen Luftdruck zu bestimmen.
  8. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Durchflusssteuerung (18-1–18-n) und einen Durchflusssensor umfassen (16-1–16-n).
  9. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 8, wobei die Durchflusssteuerung (18-1–18-n) ein elektronisches Drosselventil umfasst, und der Durchflusssensor (16-1–16-n) ein Hitzdraht-Anemometer umfasst.
  10. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Komponente umfassen, die aus der Gruppe von Brennern (20), Partialoxidationsreformer (24), Reaktor für selektive Oxidation (26), Brennstoffzellenstapeln (31), einem Kathodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels und einem Anodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels gewählt ist.
  11. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 1, wobei jedes der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Durchflusssteuerung (18-1–18-n) umfasst, und die Steuerung (124) die Durchflusssteuerung (18-1–18-n) bezüglich des minimal erforderlichen Luftdruckes des Brennstoffzellenuntersystems (14-1–14-n) abfragt.
  12. Verfahren zur Steuerung eines Luftdurchflusses zu Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n), mit den Schritten, dass: Luft an eine Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) geliefert wird; eine Vielzahl der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) mit der Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) verbunden wird; und der Luftdruck in der Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) erfasst wird; dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) bezüglich eines minimal erforderlichen Luftdruckes abgefragt wird, um einen Satz von minimal erforderlichen Luftdrücken vorzusehen; dass ein Zielluftdruck auf der Grundlage dieses Satzes bestimmt wird; und dass an die Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) Luft mit dem Zielluftdruck geliefert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit den Schritten, dass: der höchste Luftdruck des Satzes gewählt wird, wobei der Zielluftdruck der höchste Luftdruck ist; und der Zielluftdruck in der Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) beibehalten wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Luft durch einen Kompressor (37) vorgesehen wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) eine Verrohrung (22-1–22-n) umfasst, die eine Fluidverbindung zwischen einer Luftversorgung (37) und den Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) bildet.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) einen Verteiler (40) umfasst, der zwischen einer Luftversorgung (37) und den Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) angeordnet ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Luftspeicherkammer (22-1–22-n, 40) einen mit einer Verrohrung (22-1–22-n) verbundenen Verteiler (40) umfasst, der mit einer Luftversorgung (37) in Fluidverbindung steht, wobei die Verrohrung (22-1–22-n) eine Fluidverbindung zwischen dem Verteiler (40) und den Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) bildet.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit dem Schritt, dass die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) periodisch abgefragt werden, um den minimal erforderlichen Luftdruck zu bestimmen.
  19. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Durchflusssteuerung (18-1–18-n) und einen Durchflusssensor (16-1–16-n) umfassen.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Durchflusssteuerung (18-1–18-n) ein elektronisches Drosselventil und der Durchflusssensor (16-1–16-n) ein Drahtanemometer umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Komponente umfassen, die aus der Gruppe von Brennern (20), Partialoxidationsreformer (24), Reaktor für selektive Oxidation (26), Brennstoffzellenstapeln (31), einem Kathodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels und einem Anodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels gewählt werden.
  22. Luftdurchflusssteuersystem (120) für eine Brennstoffzelle mit: einem Kompressor (37), der Luft liefert; einem Volumen (22-1–22-n, 40) zum Speichern der Luft; einer Vielzahl von Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n), die mit dem Volumen (22-1–22-n, 40) verbunden sind, wobei jedes der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Durchflusssteuerung (18-1–18-n) und einen Durchflusssensor (16-1–16-n) umfasst; und einem Sensor (122) zur Erfassung des Luftdruckes in dem Volumen (22-1–22-n, 40); gekennzeichnet durch eine Steuerung (124), die derart ausgebildet ist, die Durchflusssteuerungen (18-1–18-n) der Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) bezüglich eines minimal. erforderlichen Luftdruckes für die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) abzufragen, um einen Satz von minimal erforderlichen Luftdrücken vorzusehen, den höchsten Luftdruck dieses Satzes auszuwählen und als einen Zielluftdruck einzustellen, und den Kompressor (37) zu steuern, um den Zielluftdruck in dem Volumen (22-1–22-n, 40) vorzusehen.
  23. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 22, wobei das Volumen (22-1–22-n, 40) eine Verrohrung (22-1–22-n) umfasst, die eine Fluidverbindung zwischen dem Kompressor (37) und den Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) bildet.
  24. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 22, wobei das Volumen (22-1–22-n, 40) einen Verteiler (40) umfasst, der zwischen dem Kompressor (37) und den Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) angeordnet ist.
  25. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 22, wobei das Volumen (22-1–22-n, 40) einen mit einer Verrohrung (22-1–22-n) verbundenen Verteiler (40) umfasst, der mit dem Kompressor (37) in Fluidverbindung steht, wobei die Verrohrung (22-1–22-n) eine Fluidverbindung zwischen dem Verteiler (40) und den Brennstoffzellenuntersystemen (14-1–14-n) bildet.
  26. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 22, wobei die Steuerung (124) derart ausgebildet ist, die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) periodisch abzufragen, um den minimal, erforderlichen Luftdruck zu bestimmen.
  27. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 22, wobei die Durchflusssteuerung (18-1–18-n) ein elektronisches Drosselventil und der Durchflusssensor (16-1–16-n) ein Drahtanemometer umfasst.
  28. Luftdurchflusssteuersystem (120) nach Anspruch 22, wobei die Brennstoffzellenuntersysteme (14-1–14-n) eine Komponente umfassen, die aus der Gruppe von Brennern (20), Partialoxidationsreformer (24), Reaktor für selektive Oxidation (26), Brennstoffzellenstapeln (31), einem Kathodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels und einem Anodeneinlass eines Brennstoffzellenstapels gewählt ist.
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