DE112004000822B4

DE112004000822B4 - Brennstoffzellensystem zur Befeuchtung eines Brennstoffzellenstapels

Info

Publication number: DE112004000822B4
Application number: DE112004000822.0T
Authority: DE
Inventors: Ralf Senner; Rittmar von Helmot
Original assignee: General Motors LLC
Current assignee: General Motors LLC
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: US20040229087A1; US20050227127A1; CN1791994A; WO2004105155A3; WO2004105155A2; JP4805157B2; US7482076B2; DE112004000822T5; CN100397691C; CN100555726C; CN101141006A; US6921601B2; JP2007502528A

Abstract

Brennstoffzellensystem mit: einem Brennstoffzellenstapel (10) mit zumindest zwei Öffnungen (12, 14) für Brennstoffgaseinlass und -auslass; einer Brennstoffgasversorgung mit einem ersten Durchgang (18), der mit einer ersten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist, und einem zweiten Durchgang (20), der mit einer zweiten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist; einem ersten Expansionsreservoir (26) in Fluidverbindung mit der ersten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14); einem zweiten, von dem ersten Expansionsreservoir (26) verschiedenen Expansionsreservoir (28) in Fluidverbindung mit der zweiten der zumindest zwei Öffnungen; einem Steuerventilsystem (30, 32), das selektiv in eine erste Stellung, um die Brennstoffgasversorgung an die erste der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken, und in eine zweite Stellung betätigbar ist, um die Brennstoffgasversorgung an die zweite der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellensysteme zur Befeuchtung eines Brennstoffzellenstapels.
Hintergrund der Erfindung
Die Membrane von PEM-Brennstoffzellen müssen im befeuchteten Zustand gehalten werden, um eine hohe Leistungsfähigkeit wie auch Haltbarkeit zu erreichen. Daher erfordern Brennstoffzellensysteme, wenn sie bei höheren Temperaturen betrieben werden, gewöhnlich eine Befeuchtungsvorrichtung für die Zufuhrgase Luft und/oder Wasserstoff. Es hat sich gezeigt, dass das Brennstoffgas, das der Anode des Brennstoffzellenstapels zugeführt wird, eine Befeuchtung erfordert, um zu verhindern, dass der Brennstoffzellenstapel an dem Brennstoffeinlass austrocknet. Entlang der internen Kanäle des Brennstoffzellenstapels erhöht sich der Wassergehalt, was einen Feuchtegradienten in der Elektrolytmembran wie auch eine inhomogene Leistungsverteilung bewirkt. Die inhomogene Leistungsverteilung kann zu heißen Stellen in einigen Bereichen und zu einer übermäßigen Wasseransammlung in anderen Bereichen führen, was wiederum eine negative Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit wie auch die Haltbarkeit hat. Ferner besitzen Befeuchtungsvorrichtungen verschiedene Nachteile, insbesondere für Kraftfahrzeuganwendungen des Brennstoffzellenstapels, da sie schwer und teuer sind und manchmal aufgrund des Wassers, das sie enthalten, bei niedrigen Umgebungstemperaturen der Gefahr eines Gefrierens ausgesetzt sind.
Bisherige Lösungen des Befeuchtungsproblems betrafen Membranbefeuchter und Wassereinspritzverfahren wie auch eine Rezirkulation von feuchtem Gas. Rezirkulationsverfahren nutzen den Vorteil der Tatsache, dass Gase an den Brennstoffzellenauslässen mit dem Wasser, das in der Brennstoffzelle erzeugt wird, befeuchtet sind und zurück an den Brennstoffzelleneinlass zugeführt werden können, um die Feuchte dorthin zu bringen, ohne dass flüssiges Wasser betroffen ist. Ein Nachteil ist die Notwendigkeit einer Rezirkulationspumpe, der Energieverbrauch der Pumpe wie auch der Feuchtegradient in einem Stapel entlang des Kanals. Auch wurde das Schalten von oxidierendem Zufuhrgas zwischen Kathodengaseinlässen und -auslässen der Brennstoffzelle in der WO 99/28985 A1 vorgeschlagen. Der durch dieses System vorgesehene Vorteil besteht in der besseren Homogenität von Feuchtigkeit in der Brennstoffzelle, da das trockene Zufuhrgas in der einen und der anderen Richtung in dem Kanal abwechselt. Es wird jedoch vorgeschlagen, dass das Zufuhrgas das Oxidationsmittel ist und trocken ist, was zu einer Leistungsverschlechterung an beiden Gaseinlässen führen kann.
Ferner ist aus der DE 100 55 107 A1 ein Brennstoffzellensystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 bekannt geworden.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Realisierung bereitzustellen, um eine homogene Membranbefeuchtung vorzusehen, ohne dass flüssiges Wasser in dem Prozess betroffen ist und ohne das zusätzliche Pumpen oder die Verwendung zusätzlicher Energie erforderlich wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffzellensystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1, des Anspruchs 3 oder des Anspruchs 5 aufweist.
Erfindungsgemäß wird das Zurückführen von feuchtem Anodenabgas des Brennstoffzellenstapels an den Brennstoffzelleneinlass und ein Schalten des Anodeneinlasses und -auslasses des Brennstoffzellenstapels vorgesehen, um eine bessere Homogenität von Feuchte entlang der Brennstoffzellenkanäle zu erreichen. Ein Brennstoffzellenstapel wird betrieben, der zwei Öffnungen umfasst, die jeweils als ein Brennstoffgaseinlass und ein Brennstoffgasauslass dienen können. An eine der beiden Öffnungen wird Brennstoff geliefert. Austretendes Brennstoffgas von der anderen der beiden Öffnungen wird gespeichert, und die Lieferung von Brennstoffgas wird dann an die andere der zumindest zwei Öffnungen geschaltet, so dass der ursprüngliche Auslass nun als der Brennstoffgaseinlass dient und der ursprüngliche Brennstoffgaseinlass nun als der Auslass dient. Das gespeicherte austretende feuchte Brennstoffgas wird dann in die Versorgung für frisches Brennstoffgas eingeführt, das zu der neuen Einlassöffnung gelangt, so dass das gespeicherte feuchte austretende Brennstoffgas dazu verwendet werden kann, die PEM-Membran zu befeuchten.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend detaillierter beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenstapels, der abwechselnde Anodengaseinlass- und Auslassdurchgänge mit zwei Expansionsreservoirs aufweist, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels ist, der abwechselnde Anodengaseinlass- und Auslassdurchgänge mit einem einzelnen Expansionsreservoir aufweist;
3 eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellenstapels, der abwechselnde Anodengaseinlass- und Auslassdurchgänge mit einem einzelnen Expansionsreservoir umfasst, um das Anodenabgas mit frischem Wasserstoff vorzumischen, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein schematisches Schaubild eines Brennstoffzellenstapels, der abwechselnde Anodengaseinlass- und Auslassdurchgänge mit rückgeführtem Anodenabgas aufweist, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ist; und
5 ein schematisches Schaubild des Systems von 1 mit einem hinzugefügten Wasserabscheider ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der 1–5 beschrieben. Ein gängiges Verfahren zwischen den beschriebenen Systemen besteht darin, dass feuchtes Brennstoffgas, das den Brennstoffzellenstapel verlässt, während eines Zyklus des Prozesses in einer Vorrichtung gesammelt wird. Anschließend wird die Strömungsrichtung des Anodengases umgekehrt, und das gespeicherte feuchte Gas wird zurück an den vorherigen Gasauslass zugeführt, der der Gaseinlass geworden ist. Der andere Gaseinlass, der bei dem zweiten Zyklus der Auslass wird, ist mit einer anderen Gasspeichervorrichtung verbunden, die dann mit feuchtem Abgas gefüllt wird, das gespeichert und anschließend während des nächsten Zyklus an den Einlass geliefert wird.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand von 1 beschrieben. Wie nun in 1 gezeigt ist, ist ein Brennstoffzellenstapel 10 vorgesehen, der eine erste Öffnung 12 und eine zweite Öffnung 14 umfasst, die jeweils als Einlass- und Auslassöffnungen für das Anodengas dienen. Ein Wasserstofftank 16 ist in Verbindung mit Durchgängen 18, 20 vorgesehen, die mit jeweiligen Anodengasöffnungen 12, 14 verbunden sind. Jeder der Durchgänge 18, 20 ist mit einem Venturirohr 22, 24 versehen, die jeweils in Fluidverbindung mit einem jeweiligen Expansionsreservoir 26, 28 vorgesehen sind. Es ist ein Ventilsystem vorgesehen, das ein erstes Strömungssteuerventil 30, das in dem ersten Durchgang 18 vorgesehen ist, und ein zweites Strömungssteuerventil 32 umfasst, das in dem zweiten Durchgang 20 vorgesehen ist. Der erste Durchgang 18 ist auch mit einem ersten Abgasdurchgang 36 verbunden. Der zweite Durchgang 20 ist mit einem zweiten Abgasdurchgang 38 verbunden. Das Abgas in dem ersten und zweiten Abgasdurchgang 36, 38 wird durch ein Abgassystem gefördert, das beispielsweise einen konstanten Gasstrom an die Umgebung oder an die Kathode vorsehen kann oder einen gepulsten Gasstrom an die Umgebung oder an die Kathode, der durch das System gesteuert wird, vorsehen kann.
Bei einem ersten Betriebszyklus ist das erste Strömungssteuerventil 30 in einem offenen Zustand und das zweite Strömungssteuerventil 32 ist in einer geschlossenen Stellung, so dass Wasserstoff von dem Wasserstofftank 16 durch den ersten Durchgang 18 strömt, um Wasserstoff über die erste Öffnung 12 an den Brennstoffzellenstapel 10 zu liefern. Das Wasserstoffgas gelangt durch den Brennstoffzellenstapel 10 und wird durch die zweite Öffnung 14 ausgetragen, von der es an den zweiten Durchgang 20 geführt wird. Wenn das Anodenabgas das Venturirohr 24 passiert, wird das Expansionsreservoir 28 über das Venturirohr 24 mit feuchtem Anodenabgas beliefert.
Bei einem zweiten Betriebszyklus wird das Strömungssteuersystem so geschaltet, dass das Strömungssteuerventil 32 offen ist und das Strömungssteuerventil 30 geschlossen ist, um so eine Wasserstoffströmung von dem Wasserstofftank 16 durch den zweiten Durchgang 20 und in den Brennstoffzellenstapel 10 über die zweite Öffnung 14 zu bewirken, die nun als der Brennstoffzelleneinlass 14 dient. Wenn der Wasserstoff das Venturirohr 24 hinunterströmt, wird das gespeicherte feuchte Anodenabgas in dem Expansionsreservoir 28 in das frische Wasserstoffgas gesaugt und mit diesem gemischt, das an den Brennstoffzellenstapel 10 geliefert wird. Wenn das Anodenabgas nun durch die erste Öffnung 12 austritt, die als der Auslass dient, wird feuchtes Anodenabgas von dem Durchgang 18 durch das Venturirohr 22 entnommen und in dem ersten Expansionsreservoir 26 gespeichert. Das Strömungssteuersystem wird dann wiederum so geschaltet, dass das erste Strömungssteuerventil 30 geöffnet ist und das zweite Strömungssteuerventil 32 geschlossen ist, um zu bewirken, dass Wasserstoff von dem Wasserstofftank 16 durch den Durchgang 18 in die erste Öffnung 12 strömt, die nun als der Einlass des Brennstoffzellenstapels 10 dient. Das gespeicherte feuchte Anodenabgas wird dann wieder in den frischen Wasserstoff eingeführt, der in dem ersten Strömungsdurchgang 18 vorgesehen ist.
Dieses die beiden Zyklen umfassende System wird fortgesetzt, so dass feuchtes Abgas kontinuierlich in den Einlass des Brennstoffzellenstapels 10 wiedereingeführt wird, während der Einlass zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 12, 14 gewechselt wird. Durch Wechseln der Einlässe und durch Wiedereinführen von feuchtem Anodenabgas sieht die vorliegende Erfindung eine höhere Feuchtigkeitshomogenität in dem Brennstoffzellenstapel vor, was einen positiven Einfluss auf die Zellenleistungsfähigkeit wie auch -haltbarkeit besitzt.
In dem Anodengasstrom kann flüssiges Wasser vorhanden sein. Zu viel flüssiges Wasser könnte einen negativen Einfluss auf den Betrieb des Brennstoffzellensystems haben. Um das flüssige Wasser abzulassen, kann ein Wasserabscheider 35 in das Anodensystem integriert sein, wie in 5 gezeigt ist. Es sei zu verstehen, dass jede der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Wasserseparator, wie gezeigt ist, verwenden kann.
Nun wird anhand von 2 eine alternative Ausführungsform des Systems zur Befeuchtung eines Brennstoffzellenstapels beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, die gleichen Elemente, die in 1 beschrieben sind, zu bezeichnen. Der Brennstoffzellenstapel 10 ist wiederum mit einer ersten und zweiten Öffnung 12, 14 versehen, die jeweils als Einlass- und Auslassöffnungen für das Anodengas des Brennstoffzellenstapels 10 dienen. Der Wasserstofftank 16 ist in Fluidverbindung mit dem ersten und zweiten Durchgang 18, 20 vorgesehen, die in Verbindung mit der ersten bzw. zweiten Öffnung 12, 14 stehen. Es ist ein Strömungssteuersystem vorgesehen, das ein erstes Strömungssteuerventil 30, das in dem ersten Durchgang 18 angeordnet ist, und ein zweites Strömungssteuerventil 32 umfasst, das in dem zweiten Durchgang 20 angeordnet ist.
Die Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform von 1 darin, dass in Verbindung mit dem ersten und zweiten Venturirohr 42, 44, die in dem ersten Durchgang 18 bzw. zweiten Durchgang 20 vorgesehen sind, ein einzelnes Expansionsreservoir 40 vorgesehen ist. Das Expansionsreservoir 40 besitzt zwei Kammern 40A, 40B, die jeweils mit einem jeweiligen Venturirohr 42, 44 in Verbindung stehen.
Im Betrieb wird das Brennstoffzellensystem in einem ersten Zyklus durch Öffnen des ersten Strömungssteuerventils 30 und Schließen eines zweiten Strömungssteuerventils 32 betrieben, so dass Wasserstoff von dem Wasserstofftank 16 an dem Durchgang 18 in die erste Öffnung 12 strömt, die während des ersten Zyklus als ein Einlass dient. Feuchtes Anodenabgas verlässt den Brennstoffzellenstapel 10 durch die Öffnung 14, die als der Auslass dient, und durch den Durchgang 38. Das feuchte Anodenabgas gelangt durch das Venturirohr 44, das feuchtes Abgas abzieht, um die Kammer 40B des einzelnen Expansionsreservoirs 40 zu füllen. Bei einem zweiten Zyklus wird das Strömungssteuerventil 30 geschlossen und das Strömungssteuerventil 32 geöffnet, so dass Wasserstoff von dem Wasserstofftank 16 durch den Durchgang 20 an die Öffnung 14 geliefert wird, die nun als Einlassdurchlass des Brennstoffzellenstapels 10 dient. Das feuchte Abgas, das in der Speicherkammer 40B des Expansionsreservoirs 40 gespeichert ist, wird in die Frischwasserstoffversorgung, die durch den Durchgang 20 gelangt, und wieder in den Brennstoffzellenstapel 10 eingeführt. Feuchtes Anodenabgas verlässt den Brennstoffzellenstapel 10 durch die Öffnung 12, die nun als der Auslass in Verbindung mit dem Durchgang 36 dient, und ein Teil des Anodenabgases wird durch das Venturirohr 42 in die erste Kammer 40A des Expansionsreservoirs 40 umgelenkt. Das gespeicherte feuchte Anodenabgas in der Kammer 40A wird später verwendet, wenn die Öffnung 12 als der Anodengaseinlass des Brennstoffzellenstapels dient.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Brennstoffzellenstapel 10 mit einer ersten Öffnung 12 und einer zweiten Öffnung 14 vorgesehen, die jeweils als ein Einlass und ein Auslass für das an den Brennstoffzellenstapel 10 gelieferte Anodengas dienen. Ein Wasserstofftank 16 liefert Wasserstoff an den Brennstoffzellenstapel 10. Ein erster Durchgang 50 und ein zweiter Durchgang 52 sind mit dem Wasserstofftank 16 verbunden und stehen in Verbindung mit einem Expansionsreservoir 40. Das Expansionsreservoir 40 umfasst eine erste Kammer 40A und eine zweite Kammer 40B, die in Fluidverbindung mit dem ersten Durchgang 50 bzw. dem zweiten Durchgang 52 stehen. Bei dieser Ausführungsform wird das Abgas und der frische Wasserstoff zuerst in dem Expansionsreservoir 40 gemischt, bevor die Mischung in den Brennstoffzellenstapel 10 eintritt. Ein Venturirohr 54 steht in Verbindung mit dem ersten Durchgang 50, um die Mischung aus Abgas und Wasserstoff an die erste Öffnung 12 zu liefern, und ein zweites Venturirohr 56 ist in Verbindung mit dem zweiten Durchgang 52 vorgesehen, um die Mischung aus Abgas und Wasserstoff an die zweite Öffnung 14 des Brennstoffzellenstapels 10 zu liefern.
Im Betrieb wird die erste Kammer 40A des Expansionsreservoirs 40 mit der Mischung aus Abgas und Wasserstoff gefüllt, während frischer Wasserstoff durch das offene Strömungssteuerventil 32 durch den Durchgang 52 geliefert wird, während das Strömungssteuerventil 30 in einer geschlossenen Stellung ist. Die Einführung von frischem Wasserstoff in die Kammer 40B des Expansionsreservoirs 40 drückt den Kolben 46 des Expansionsreservoirs 40 zur Bewegung in der Richtung des Pfeils A, wodurch die gespeicherte Mischung aus Wasserstoff und Abgas durch die Öffnung 12 gedrängt wird, die nun als der Einlass des Brennstoffzellenstapels 10 dient. Der Durchgang des Wasserstoffs durch den Durchgang 52 bewirkt, dass das Abgas, das die Öffnung 14 verlässt, die als der Auslassdurchlass in Verbindung mit dem Durchgang 38 dient, mit dem frischen Wasserstoff durch das Venturirohr 56 gemischt wird, das dann an die Kammer 40B des Expansionsreservoirs 40 geliefert wird. Der Einlass und der Auslass werden dann durch Schließen des Strömungssteuerventils 32 und Öffnen des Strömungssteuerventils 30 umgekehrt, was den Wasserstoff von dem Wasserstofftank 16 durch den Durchgang 50 und in die Kammer 40A des Expansionsreservoirs 40 lenkt. Das Einführen des Wasserstoffs in die Expansionskammer 40A bewirkt, dass sich der Kolben 46 entgegen der Richtung des Pfeils A nach unten bewegt, wodurch gespeicherter Wasserstoff und feuchtes Abgas aus der Kammer 40B und in die Öffnung 14 gedrückt werden, die nun als der Einlass des Brennstoffzellenstapels dient. Wenn das Wasserstoffgas durch den Durchgang 50 gelangt, wird es mit Abgas über das Venturirohr 54 gemischt und tritt dann in die Kammer 40A des Expansionsreservoirs 40 ein. Dieser Zyklus wird kontinuierlich wiederholt, um eine höhere Feuchtigkeit wie auch Homogenität in dem Brennstoffzellenstapel 10 vorzusehen.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Brennstoffzellenstapel 10 mit einer Öffnung 12 und einer Öffnung 14 versehen, die jeweils in der Lage sind, als ein Einlass und ein Auslass für das Anodengas des Brennstoffzellenstapels 10 zu dienen. Es ist ein Wasserstofftank 16 vorgesehen, um Wasserstoff an den Anodendurchgang des Brennstoffzellenstapels zu liefern. Ein erster Durchgang 18 ist zwischen dem Wasserstofftank 16 und der ersten Öffnung 12 verbunden, und ein zweiter Durchgang 20 ist zwischen dem Wasserstofftank 16 und der zweiten Öffnung 14 des Brennstoffzellenstapels 10 vorgesehen. Ein erstes Strömungssteuerventil 30 ist in dem ersten Durchgang 18 vorgesehen, und ein zweites Strömungssteuerventil 32 ist in dem zweiten Durchgang 20 vorgesehen. In jeder der Öffnungen 12, 14 ist ein Venturirohr 60, 62 vorgesehen. Ein Rückführdurchgang 64 steht in Verbindung mit den Venturirohren 60, 62.
Im Betrieb wird Wasserstoff von dem Wasserstofftank 16 durch die erste Öffnung 12 des Brennstoffzellenstapels 10 geliefert, die als der Anodengaseinlass dient. Das Strömungssteuerventil 30 befindet sich in einer offenen Stellung und das Strömungssteuerventil 32 befindet sich in einer geschlossenen Stellung, so dass Wasserstoff durch den Durchgang 18 strömt. Die Öffnung 14 dient als der Auslass zusammen mit dem Durchgang 38 für das feuchte Anodenabgas des Brennstoffzellenstapels 10. Wenn das feuchte Abgas durch das Venturirohr 62 gelangt, das in der zweiten Öffnung 14 vorgesehen ist, wird das feuchte Abgas durch den Rückführdurchgang 64 an das erste Venturirohr 60 gezogen, das in dem Einlass 12 des Brennstoffzellenstapels 10 vorgesehen ist. Das feuchte Anodenabgas wird mit frischem Wasserstoff von dem Durchgang 18 gemischt und an den Brennstoffzellenstapel 10 geliefert. Bei einem zweiten Schritt des Zyklus wird das Strömungssteuerventil 30 geschlossen und das Strömungssteuerventil 32 geöffnet, um Wasserstoff durch den Durchgang 20 an die Öffnung 14 zu liefern, die nun als der Einlass des Brennstoffzellenstapels dient. Die Öffnung 12 dient dann als der Anodengasauslass des Brennstoffzellenstapels, und Abgas, das durch das Venturirohr 60 gelangt, wird durch den Rückführdurchgang 64 an den Einlassdurchlass 14 zur Mischung des feuchten Anodenabgases mit frischem Wasserstoff gezogen.
Die offenbarten Systeme sehen eine höhere Feuchtigkeitshomogenität in der Brennstoffzelle vor, was einen positiven Einfluss auf die Brennstoffzellenleistungsfähigkeit und -haltbarkeit besitzt. Der Druck in dem Wasserstofftank 16 wird als eine Energiequelle verwendet, so dass keine zusätzliche elektrische Energie für die Wasserstoffrezirkulation und auch keine Rezirkulationspumpe erforderlich ist. Das Ergebnis ist ein höherer Systemwirkungsgrad bei gleichzeitig geringeren Kosten.

Claims

Brennstoffzellensystem mit: einem Brennstoffzellenstapel (10) mit zumindest zwei Öffnungen (12, 14) für Brennstoffgaseinlass und -auslass; einer Brennstoffgasversorgung mit einem ersten Durchgang (18), der mit einer ersten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist, und einem zweiten Durchgang (20), der mit einer zweiten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist; einem ersten Expansionsreservoir (26) in Fluidverbindung mit der ersten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14); einem zweiten, von dem ersten Expansionsreservoir (26) verschiedenen Expansionsreservoir (28) in Fluidverbindung mit der zweiten der zumindest zwei Öffnungen; einem Steuerventilsystem (30, 32), das selektiv in eine erste Stellung, um die Brennstoffgasversorgung an die erste der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken, und in eine zweite Stellung betätigbar ist, um die Brennstoffgasversorgung an die zweite der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Expansionsreservoir (26, 28) in Fluidverbindung mit einem Venturirohr (22, 24) stehen, das in dem ersten bzw. zweiten Durchgang (18, 20) angeordnet ist.
Brennstoffzellensystem mit: einem Brennstoffzellenstapel (10) mit zumindest zwei Öffnungen (12, 14) für Brennstoffgaseinlass und -auslass; einer Brennstoffgasversorgung mit einem ersten Durchgang (18), der mit einer ersten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist, und einem zweiten Durchgang (20), der mit einer zweiten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist; einem Expansionsreservoir (40), das zwei Kammern (40A, 40B) definiert, die jeweils in Fluidverbindung mit einer der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) stehen; einem Steuerventilsystem (30, 32), das selektiv in eine erste Stellung, um die Brennstoffgasversorgung an die erste der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken, und in eine zweite Stellung betätigbar ist, um die Brennstoffgasversorgung an die zweite der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken.
Brennstoffzellensystem nach Anspruch 3, wobei die beiden Kammern (40A, 40B) des Expansionsreservoirs (40) in Fluidverbindung mit einem Venturirohr (42, 44) stehen, das in dem ersten bzw. zweiten Durchgang (18, 20) angeordnet ist.
Brennstoffzellensystem mit: einem Brennstoffzellenstapel (10) mit zumindest zwei Öffnungen (12, 14) für Brennstoffgaseinlass und -auslass; einer Brennstoffgasversorgung mit einem ersten Durchgang (18), der mit einer ersten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist, und einem zweiten Durchgang (20), der mit einer zweiten der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) verbunden ist; und einem Steuerventilsystem (30, 32), das selektiv in eine erste Stellung, um die Brennstoffgasversorgung an die erste der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken, und in eine zweite Stellung betätigbar ist, um die Brennstoffgasversorgung an die zweite der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) zu lenken; dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der zumindest zwei Öffnungen (12, 14) ein Venturirohr (60, 62) vorgesehen ist, wobei die Venturirohre (60, 62) in den zumindest zwei Öffnungen (12, 14) durch einen Rezirkulationsdurchgang (64) miteinander verbunden sind.