DE112007000358B4

DE112007000358B4 - Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE112007000358B4
Application number: DE112007000358.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Naganuma
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: DE112007000358T5; CN101385177A; JP2007220425A; US20090053566A1; US8835066B2; KR20080094036A; CN101385177B; KR101036263B1; WO2007094380A1; JP4953051B2

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem bereitzustellen, das zum Verbessern der Effizienz des Systems in der Lage ist eine Beschädigung der Kreislaufpumpe bei einer niedrigen Temperatur zu vermeiden.Das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung schließt ein Brenngasumlaufsystem mit einer Umlaufleitung ein, die ein aus der Brennstoffzelle abgeführtes Brennabgas wieder zuführt, und eine Kreislaufpumpe, die das Brennabgas mit Druck in die Umlaufleitung zuführt; und eine Steuereinheit, die den Antrieb der Kreislaufpumpe steuert. Die Steuereinheit stoppt den Antrieb der Kreislaufpumpe bei einer vorherbestimmten niedrigen Temperatur.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, das ein Brennabgas zu einer Brennstoffzelle zirkuliert.
Stand der Technik
Ein Brennstoffzellensystem ist bekannt, welches einer Brennstoffzelle ein aus der Brennstoffzelle abgeführtes Brennabgas mit einer Kreislaufpumpe wieder zuführt (siehe z. B. die japanischen Patentanmeldungen JP 2003 - 178 782 A und JP 2004 - 022 198 A ). Das Brennabgas enthält erzeugtes Wasser oder weist eine hohe Feuchtigkeit auf. Daher ist in einer Atmosphäre mit niedriger Temperatur nachdem das System stoppt das erzeugte Wasser, das eventuell in der Kreislaufpumpe verbleiben kann oder die kondensierte Feuchtigkeit manchmal gefroren. Wenn ein Drehmoment in der Kreislaufpumpe in gefrorenem Zustand während des Systemneustarts erzeugt wird, kann ein Antriebsrad der Kreislaufpumpe zerbrechen und die Kreislaufpumpe kann daher beschädigt werden. Um dem Einfrieren der Kreislaufpumpe vorzubeugen, wird in dem in der japanischen Patentanmeldung JP 2003 - 178 782 A offenbarten Brennstoffzellensystem während dem Systemstopp ein trockenes Brenngas in die Kreislaufpumpe eingeleitet. Das Brennabgas in der Kreislaufpumpe wird durch das trockene Brenngas ersetzt, wobei in dem Brennstoffzellensystem ein Spülvorgang durchgeführt wird. Aus der JP 2005 - 259 464 A ist eine Steuereinheit für ein Brennstoffzellensystem bekannt, das eine Pumpe mit beweglichen Teilen umfasst, die beim Gefrieren in Mitleidenschaft gezogen werden. Hierzu lehrt die JP 2005 - 259 464 A , wie die beweglichen Teile in den Brennstoffzellen-system in einen Zustand versetzt werden können, in dem alle Teile wieder bewegt werden können.
Aus der DE 103 25 754 A1 ist ein weiteres Brennstoffzellensystem bekannt, das in der Lage ist, eine Brennstoffzelle auch in Tieftemperaturumgebungen zu aktivieren. Das Brennstoffzellensystem erfaßt hierzu die Außenlufttemperatur in der Umgebung der Brennstoffzelle, um das Absinken der Außenlufttemperatur aufgrund der Änderung der erfaßten Außenlufttemperatur zu schätzen, nachdem die Brennstoffzelle deaktiviert wurde, und entscheidet, ob die geschätzte Außenlufttemperatur unter einer vorher festgelegten Vereisungstemperatur, bei der Feuchtigkeit gefriert, liegt oder nicht. Wenn entschieden wird, daß die geschätzte Außenlufttemperatur unter der vorher festgelegten Vereisungstemperatur liegt, werden Vereisungsschutzmaßnahmen durchgeführt, um zu verhindern, daß Feuchtigkeit im Inneren der Brennstoffzelle gefriert. Ein weiteres Brennstoffzellensystem, das eine hervorragende Startleistung bei niedriger Temperatur bietet, wobei Wasserstoffabgas zirkuliert werden kann, sogar wenn die Wasserstoffpumpe wegen gefrierender Feuchtigkeit nicht betrieben werden kann, ist Gegenstand der EP 1 416 562 A2 .
Offenbarung der Erfindung
In dem in der japanischen Patentanmeldung JP 2003 - 178 782 A offenbarten Brennstoffzellensystem muss das Brenngas jedoch verschwendet werden, um den Spülvorgang durchzuführen. Daher verschlechtert sich die Effizienz des gesamten Brennstoffzellensystems.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellensystem bereit zu stellen, in dem eine Beschädigung der Kreislaufpumpe bei einer niedrigen Temperatur vermieden werden kann, um die Systemeffizienz zu verbessern.
Um die obige Aufgabe zu lösen, schließt das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung ein Brenngasumlaufsystem mit einer Umlaufleitung ein, die ein aus der Brennstoffzelle abgeführtes Brenngas durch die Brennstoffzelle zirkuliert, und eine Kreislaufpumpe, die das Brenngas mit Druck in die Umlaufleitung zuführt; und eine Steuereinheit, die den Antrieb der Kreislaufpumpe steuert. Die Steuereinheit stoppt den Antrieb der Kreislaufpumpe bei einer vorherbestimmten niedrigen Temperatur, während die Brennstoffzelle Strom erzeugt.
Gemäß dieser Beschaffenheit, wird der Antrieb der Kreislaufpumpe, selbst wenn die Kreislaufpumpe gefroren ist, bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur gestoppt, so dass ein Schaden an der Kreislaufpumpe bei der niedrigen Temperatur vermieden werden kann. Darüber hinaus muss der Reinigungsvorgang nicht notwendigerweise durchgeführt werden und ein Stromverlust der Kreislaufpumpe wird bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur nicht hervorgerufen, so dass die Systemeffizienz verbessert werden kann.
Hier kann sich, wenn die Kreislaufpumpe nicht angetrieben wird, die Brenngaskonzentration in dem Brennabgas, welches der Brennstoffzelle zugeführt werden muss, verringern. Dennoch haben die Erfinder herausgefunden, dass der Wasserdampfpartialdruck in dem Brennabgas bei der geringen Temperatur im Wesentlichen Null ist, z. B. unter dem Gefrierpunkt, und dass die Übertritts-Leckmenge von Stickstoff ebenso gering ist. Daher kann, selbst wenn der Antrieb der Kreislaufpumpe bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur wie in der vorliegenden Erfindung gestoppt wird, eine ausreichende Brenngaskonzentration in dem Brennabgas aufrechterhalten werden, während eine Beschädigung der Kreislaufpumpe vermieden und die Systemeffizienz verbessert wird.
Bevorzugt kann die Steuereinheit den Antrieb der Kreislaufpumpe zu einem Zeitpunkt stoppen, an dem das Brennstoffzellensystem bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur gestartet wird.
Infolgedessen kann das Brennstoffzellensystem sachgemäß gestartet werden.
Bevorzugt kann die vorherbestimmte niedrige Temperatur die Temperatur der Brennstoffzelle oder die Außenlufttemperatur von 0°C oder weniger sein.
Gemäß dieser Beschaffenheit wird bei einer Temperatur von 0°C oder weniger, bei der die Kreislaufpumpe einfrieren kann, der Antrieb der Kreislaufpumpe gestoppt, so dass eine Beschädigung der Kreislaufpumpe entsprechend vermieden werden kann. Andererseits kann die Brenngaskonzentration in dem Brennabgas sichergestellt werden.
Bevorzugt kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung einen Temperatursensor einschließen, welcher die Temperatur der Brennstoffzelle erfasst. Die Steuereinheit kann den Antrieb der Kreislaufpumpe zu einem Zeitpunkt stoppen, an dem die von den Temperatusensor erfasste Temperatur die vorherbestimmte niedrige Temperatur oder weniger ist, wohingegen die Steuereinheit den Antrieb der Kreislaufpumpe zu einem Zeitpunkt zulassen kann, an dem die von den Temperatursensor erfasste Temperatur höher als die vorherbestimmte niedrige Temperatur ist.
Im Allgemeinen fluktuiert die Temperatur einer Brennstoffzelle mit dem Betrieb des Brennstoffzellensystems. Zum Beispiel ist während der Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems die Temperatur der Brennstoffzelle im Wesentlichen gleich der Außenlufttemperatur, aber während dem Betrieb des Brennstoffzellensystems beträgt die Temperatur der Brennstoffzelle, z. B. einer vom Typ eines festen Polymerelektrolyts 60 bis 80 °C. Wie in der vorliegenden Erfindung oben beschrieben, kann, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle höher als die vorherbestimmte niedrige Temperatur ist, ermöglicht werden, dass der Antrieb der Kreislaufpumpe zu der ursprünglichen Bedingung verlagert wird. Darüber hinaus wird, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle die vorherbestimmte niedrige Temperatur oder weniger ist, der Antrieb der Kreislaufpumpe gestoppt, wobei die Brenngaskonzentration in dem Brennabgas sichergestellt werden kann, während entsprechend eine Beschädigung der Kreislaufpumpe vermieden wird.
Bevorzugt kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung eine Spülleitung einschließen, die mit dem Umlaufweg verbunden ist und die das Brennabgas abführt; und ein Spülventil, das die Spülleitung öffnet und schließt. Die Steuereinheit kann das Spülventil während dem Stopp des Antriebs der Kreislaufpumpe öffnen oder schließen.
Gemäß dieser Beschaffenheit wird das Spülventil geöffnet, wobei das Brennabgas zusammen mit erzeugtem Wasser und in dem Brennabgas enthaltenen Verunreinigungen in die Spülleitung abgeführt werden kann. Infolgedessen kann, selbst wenn sich die Brenngaskonzentration in dem Brennabgas während dem Stopp des Antriebs der Kreislaufpumpe verringert, die Brenngaskonzentration in dem Brennabgas ansteigen.
Bevorzugt kann die Steuereinheit den Antrieb der Kreislaufpumpe bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur unter Bevorzugung einer anderen Bedingung stoppen. Zum Beispiel kann bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur der Antrieb der Kreislaufpumpe unter Bevorzugung von Bedingungen wie einem Stopp der Zufuhr des Brenngases zu der Brennstoffzelle, Öffnen des Spülventils und Stopp der Stromerzeugung der Brennstoffzelle, angehalten werden.
In einer anderen bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung kann ein Brenngassystem ausgebildet werden, das der Brennstoffzelle das Brenngas zugeführt und das das Brennabgas aus der Brennstoffzelle abführt. Es gibt eine Temperatur, bei der eine Größenordnung des Systemverlusts des Brenngassystems, in dem Fall, in dem der Antrieb der Kreislaufpumpe gestoppt wird, eine Größenordnung des Systemverlust des Brenngassystems, in dem Fall, in dem die Kreislaufpumpe angetrieben wird, umkehrt und die vorherbestimmte niedrige Temperatur die Umkehrtemperatur oder weniger ist.
Gemäß dieser Beschaffenheit, kann der Antrieb und der Stopp der Kreislaufpumpe basierend auf der Temperatur, bei der sich der Systemverlust umkehrt, umgeschaltet werden. Infolgedessen kann der Systemverlust des Brenngassystems verringert und die gesamte Systemeffizienz verbessert werden.
Stärker bevorzugt kann das Brenngassystem eine Spülleitung aufweisen, die das Brennabgas abführt und ein Spülventil, das die Spülleitung öffnet und schließt. Der Systemverlust des Brenngassystems kann in dem Fall, in dem der Antrieb der Kreislaufpumpe gestoppt wird, aus dem Spülverlust aufgrund des Öffnens des Spülventils bestehen, und der Systemverlust des Brenngassystems kann in dem Fall, in dem die Kreislaufpumpe angetrieben wird, aus dem Spülverlust aufgrund des Öffnens des Spülventils und dem Stromverlust aufgrund des Antriebs der Kreislaufpumpe bestehen.
In einer weiteren bevorzugten Art der vorliegenden Erfindung kann das Brennstoffzellensystem der vorliegenden Erfindung ferner umfassen: eine Spülleitung, die mit der Umlaufleitung verbunden ist und die das Brennabgas abführt; und ein Spülventil, das die Spülleitung öffnet und schließt. Es gibt eine erste Temperatur, bei der die Spülmenge in dem Fall, in dem das Spülventil in einem Zustand, in dem der Antrieb der Kreislaufpumpe gestoppt wird, geöffnet oder geschlossen wird, größer ist als eine zulässige Menge und die vorherbestimmte niedrige Temperatur kann die erste Temperatur oder weniger sein.
Gemäß dieser Beschaffenheit kann die Spülmenge entsprechend während dem Stopp des Antriebs der Kreislaufpumpe niedrig gehalten werden und die gesamte Systemeffizienz kann verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsbeispiel der Kreislaufpumpe entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm eines Brennstoffzellensystems entsprechend einem Vergleichsbeispiel;
4 ist ein Graph, der die Veränderung des Systemverlusts eines Wasserstoffsystems mit Bezug auf die Temperatur einer Brennstoffzelle zeigt; und
5 ist ein Graph, der die Veränderung der Spülmenge mit Bezug auf die Temperatur der Brennstoffzelle zeigt.

Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Ein Brennstoffzellensystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Erste Ausführungsform
Wie in 1 gezeigt, schließt das Brennstoffzellensystem 1 eine Brennstoffzelle 2, ein Oxidationsgas-Rohrsystem 3, ein Brenngas-Rohrsystem 4, ein Kühlmittel-Rohrsystem 5 und eine Steuereinheit 7 ein, die das System 1 als Ganzes steuert.
Die Brennstoffzelle 2 wird z. B. aus einem festen Polymerelektrolyttyp gebildet. Die Brennstoffzelle 2 schließt eine Stapelstruktur ein, in der eine große Anzahl an Elementarzellen laminiert sind. Die Elementarzelle der Brennstoffzelle 2 weist eine Luftelektrode auf einer Oberfläche eines einen Ionenaustauschfilm umfassenden Elektrolyts auf, und eine Brennstoffelektrode auf dessen anderer Oberfläche, und besitzt ferner ein paar Separatoren, so dass die Luftelektrode und die Brennstoffelektrode davon umgeben sind. Ein Oxidationsgas wird zu dem Oxidationsgaskanal 2a des einen Separators, und ein Brenngas zu dem Brenngaskanal 2b des anderen Separators zugeführt. Die Brennstoffzelle 2 erzeugt Strom infolge einer elektrochemischen Reaktion des zugeführten Brenngases und des Oxidationsgases. Die elektrochemische Reaktion der Brennstoffzelle 2 ist eine wärmeerzeugende Reaktion und die Brennstoffzelle 2 vom Typ eines festen Polymerelektrolyts weist eine Temperatur von ungefähr 60 bis 80 °C auf.
Das Oxidationsgas-Rohrsystem 3 führt der Brennstoffzelle 2 Luft (Sauerstoff) als Oxidationsgas zu. Das Oxidationsgas-Rohrsystem 3 weist eine Zuführleitung 11 auf, durch die das der Brennstoffzelle 2 zuzuführende Oxidationsgas strömt und eine Abführleitung 12, durch die das aus der Brennstoffzelle 2 abgeführte Oxidationsabgas abgeführt wird. Die Zuführleitung 11 ist mit einem Kompressor 14 vorgesehen, der das Oxidationsgas durch einen Filter 13 leitet, und einem Befeuchter 15, der das durch den Kompressor 14 unter Druck zugeführte Oxidationsgas befeuchtet. Das Oxidationsabgas, das durch die Abführleitung 12 strömt, durchströmt ein Gegendruckanpassungsventil 16, wird im Austausch des Wassergehalts in dem Befeuchter 15 verwendet und wird schließlich als Abgas aus dem System in die Atmosphäre abgeführt.
Das Brenngas-Rohrsystem 4 führt der Brennstoffzelle 2 Wasserstoff als Brenngas zu. Das Brenngas-Rohrsystem 4 weist eine Wasserstoffzuführquelle 21 auf, eine Zuführleitung 22, durch die das der Brennstoffzelle 2 zuzuführende Wasserstoffgas strömt, eine Umlaufleitung 23, zum Zurückführen des von der Brennstoffzelle 2 abgeführten Wasserstoffabgases (ein Brennabgas) zu einem Verbindungsstück A der Zuführleitung 22, eine Pumpe 24, die das Wasserstoffabgas aus der Umlaufleitung 23 der Zuführleitung 22 unter Druck zuführt, und eine Spülleitung 25, die verzweigt und mit der Umlaufleitung 23 verbunden ist.
Die Wasserstoffzuführquelle 21 wird z. B. aus einem Hochdrucktank, einer Wasserstoff speichernden Legierung oder dergleichen gebildet, und ist so ausgebildet, dass z. B. Wasserstoffgas von 35 MPa oder 70 MPa gelagert werden kann. Wenn das Quellventil 26 der Wasserstoffzuführquelle 21 geöffnet wird, strömt das Wasserstoffgas in die Zuführleitung 22. Der Druck des Wasserstoffgases wird schließlich z. B. auf ungefähr 200 kPa durch ein Druckminderventil wie das Druckregelventil 27 reduziert und der Brennstoffzelle 2 zugeführt.
Ein Sperrventil 28 ist auf der stromaufwärtigen Seite des Verbindungsstücks A der Zuführleitung 22 bereitgestellt. Die Leitung des Wasserstoffgasumlaufsystems (ein Brenngasumlaufsystem) 29 wird durch Verbinden, in dieser Reihenfolge, eines Kanals auf der stromabwärtigen Seite des Verbindungsstücks A der Zuführleitung 22, des in dem Separator der Brennstoffzelle ausgebildeten Brenngaskanals 2b und der Umlaufleitung 23 gebildet. Das Wasserstoffgasumlaufsystem 29 schließt die Pumpe 24 ein, die in der Umlaufleitung 23, wie oben beschrieben, bereitgestellt wird.
Die Pumpe 24 (eine Kreislaufpumpe) kann von einem beliebigen Typ gebildet werden und wird z. B. vom Typ einer Volumenpumpe gebildet. Die Pumpe 24 schließt z. B. einen Dreiphasenwechselstrommotor (nicht gezeigt) und einen Kompressorabschnitt mit einem Antriebsrad ein, das mit einer Triebwelle eines Motors verbunden ist. Antreiben und Stoppen des Motors werden durch die Steuereinheit 7 gesteuert. Die Pumpe 24 wird durch den Motor angetrieben, um das Wasserstoffabgas in dem Wasserstoffgasumlaufsystem 29 durch die Brennstoffzelle 2 zu zirkulieren, wohingegen der Antrieb des Motors gestoppt wird, um den Umlauf des Wasserstoffabgases anzuhalten.
Die Spülleitung 25 wird mit einem Spülventil 33 als Abstellventil bereitgestellt. Das Spülventil 33 öffnet entsprechend während dem Betrieb des Brennstoffzellensystems 1, wobei Verunreinigungen in dem Wasserstoffabgas zusammen mit dem Wasserstoffabgas zu einem Verdünnungsgerät (nicht gezeigt) abgeführt werden. Weil das Spülventil 33 öffnet, verringert sich die Konzentration an Verunreinigungen in dem Wasserstoffabgas der Umlaufleitung 23 und die Konzentration am Wasserstoff in dem zirkulierten Wasserstoffabgas steigt an. Hier schließen die Verunreinigung in dem Wasserstoffabgas Wasserfeuchtigkeit wie erzeugtes Wasser, das in dem Wasserstoffabgas enthalten ist, und ein Stickstoffgas ein, das von der Luftelektrode der Brennstoffzelle 2 zu der Brennstoffelektrode über den Ionenaustauschfilm übergetreten ist, das heißt das übergetretene Leck-Stickstoffgas.
Das Kühlmittel-Rohrsystem 5 führt zum Kühlen der Brennstoffzelle 2 derselben ein Kühlmittel zu. Das Kühlmittel-Rohrsystem 5 weist einen Kühlmittelkanal 41 auf, der mit einem Kühlkanal 2c in der Brennstoffzelle 2 verbunden ist, eine Kühlpumpe 42 an dem Kühlmittelkanal 41, einen Kühler 43, der das aus der Brennstoffzelle 2 abgeführte Kühlmittel kühlt, einen Umgehungskanal 44, der den Kühler 43 umgeht und ein Umschaltventil 45, das den Umlauf des Kühlmittels durch den Kühler 43 und den Umgehungskanal 44 regelt. Der Kühlmittelkanal 41 besitzt einen Temperatursensor 46 nahe dem Kühlmitteleinlass der Brennstoffzelle 2, und einen Temperatursensor 47 nahe dem Kühlmittelauslass der Brennstoffzelle 2. Die durch den Temperatursensor 47 erfasste Kühlmitteltemperatur gibt die innere Temperatur (nachfolgend als die Temperatur der Brennstoffzelle 2 bezeichnet) der Brennstoffzelle 2 wieder.
Die Steuereinheit 7 ist als Mikrocomputer, der eine CPU, ein ROM und ein RAM enthält, ausgebildet. Die CPU führt einen gewünschten Vorgang in Übereinstimmung mit einem Steuerprogramm aus, um verschiedene Abläufe und die Steuerung, wie die Steuerung der Pumpe 24, wie später beschrieben, durchzuführen. Das ROM speichert das von der CPU zu verarbeitende Steuerprogramm und die Steuerungsdaten. Das RAM wird als beliebiges Arbeitsgebiet, hauptsächlich für Steuervorgänge, verwendet. Die Steuereinheit 7 gibt Detektionssignale eines beliebigen Typs des Drucksensors und der Temperatursensoren 46, 47, zum Verwenden in den Gassystemen (3, 4) und dem Kühlmittelsystem 5 ein, ein Außenlufttemperatursensor 51, der die Außentemperatur erfasst, der das Brennstoffzellensystem 1 ausgesetzt ist und dergleichen. Die Steuereinheit 7 gibt Steuersignale zu verschiedenen Aufnahmeelementen, wie der Pumpe 24 und dem Spülventil 33, aus.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsbeispiel der Pumpe 24 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Wenn der Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 gestoppt wird und dann das System einer Umgebung unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt ist, werden Wasserfeuchtigkeit und erzeugtes Wasser in dem Wasserstoffgas in dem Kompressorabschnitt der Pumpe 24 kondensiert, wobei die Pumpe 24 einfrieren kann. Wenn ein Drehmoment gewaltsam in der gefrorenen Pumpe 24 erzeugt wird, könnte die Pumpe 24 beschädigt werden. Daher führt, um das Brennstoffzellensystem 1 mit verbesserter Effizienz zu betreiben, während eine Beschädigung der Pumpe 24 vermieden wird, die Steuereinheit 7 das folgende Programm während der Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems 1 aus. Es ist anzumerken, dass dieses Programm selbst in dem Fall, in dem die Rotation der Pumpe 24 vorübergehend ausgesetzt wird oder während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 1 gestoppt wird, ausgeführt werden kann.
Wie in 2 gezeigt, wird in diesem Programm zunächst eine beliebige Temperatur, die mit dem Brennstoffzellensystem 1 assoziiert ist, erfasst (Schritt S1). Insbesondere werden die Temperaturen der Temperatursensoren 45 und 46, die in dem Kühlmittel-Rohrsystem 5 angeordnet sind und der Außenlufttemperatursensor 51 erfasst.
Nachfolgend wird beurteilt, ob die erfasste Temperatur T_i von wenigstens einem dieser Sensoren 45, 46 und 51 die vorherbestimmte Temperatur T₁ oder weniger (Schritt S2) ist oder nicht. Die vorherbestimmte Temperatur T₁ beträgt z. B. 0 °C. Dann wird, in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass die erfasste Temperatur T_i höher als die Temperatur T₁ (Schritt S2: NEIN) beurteilt, dass die Pumpe 24 nicht eingefroren ist und der Antrieb der Pumpe 24 wird zugelassen (Schritt S5).
Hier ist die von dem Temperatursensor 47 erfasste Temperatur der Brennstoffzelle 2 manchmal von der von dem Außenlufttemperatursensor 51 erfassten Außenlufttemperatur verschieden. Dieser Unterschied wird infolge der Zeit (der Zeit für die das System stehen gelassen wird) vom Stopp des Brennstoffzellensystems 1 bis zum Neustart desselben gemacht. Zum Beispiel besteht, wenn das System für eine vergleichsweise lange Zeit stehen gelassen wird nur ein geringer Unterschied zwischen diesen beiden Temperaturen. Dennoch ist, wenn das System für eine vergleichsweise kurze Zeit stehen gelassen wird, die Temperatur der Brennstoffzelle 2 oft höher als die Außenlufttemperatur. Andererseits wird die Temperatur der Pumpe 24 selbst besser durch den Außenlufttemperatursensor 51 wiedergegeben. Daher wird in dem Schritt S2 hauptsächlich beurteilt, ob die erfasste Temperatur T_i des Außenlufttemperatursensors 51 geringer als die Temperatur T₁ ist oder nicht und es ist gut zum Bestimmen, ob der Stopp des Antriebs der Pumpe 24 (Schritt S3) beibehalten wird oder ob der Antrieb der Pumpe 24 zugelassen wird (Schritt S5).
In dem Fall, in dem beurteilt wird, dass die erfasste Temperatur T_i die Temperatur T_i oder weniger ist, z. B. eine niedrige Temperatur bei der die Pumpe 24 gefroren ist (Schritt S2: JA), wird der Antrieb der Pumpe 24 gestoppt (Schritt S3). Das heißt, die Steuereinheit 7 stoppt im Wesentlichen den Umlauf des Wasserstoffabgases unter Bevorzugung einer anderen Bedingung bei der vorherbestimmten niedrigen Temperatur. Darüber hinaus werden das Wasserstoffgas von der Wasserstoffgaszuführquelle 21 zu der Brennstoffzelle 2 und das Oxidationsgas mit dem Kompressor 14 von der Steuereinheit 7 zugeführt, wobei die Brennstoffzelle 2 Strom erzeugt. Das heißt, das Wasserstoffabgas wird nicht gewaltsam durch die Brennstoffzelle 2 zirkuliert und die Brennstoffzelle 2 erzeugt Strom. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stopp des Antriebs der Pumpe 24 beibehalten bis eine von dem Temperatursensor 47 erfasste Temperatur T_ii einen Schwellenwert T₂ (Schritt S4: NEIN) übersteigt.
Hier wird in Schritt S3 das Brennstoffzellensystem 1 in einem Zustand betrieben, in dem die Pumpe 24 gestoppt ist. Dennoch kann selbst in diesem Fall eine hohe Konzentration an Wasserstoff in der Elementarzelle der Brennstoffzelle 2 aufrechterhalten werden. Dies ist so weil, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 2 0 °C oder weniger beträgt, der Wasserdampfpartialdruck in dem Wasserstoffabgas im Wesentlichen 0 ist und die Übertritts-Leckmenge des Stickstoffgases gering ist. Deshalb kann, in dem Fall, in dem die Temperatur der Brennstoffzelle 2 0°C oder weniger ist, selbst wenn der Antrieb der Pumpe 24 gestoppt wird, verhindert werden, dass sich die Stromerzeugungseffizienz in der Brennstoffzelle 2 verringert.
Es ist unnötig zu sagen, dass es bevorzugt ist, dass während der Stromerzeugung der Brennstoffzelle 2 in einem Zustand, in dem der Antrieb der Pumpe 24 gestoppt ist, das Spülventil 33 entsprechend öffnet, um eine konstant hohe Wasserstoffkonzentration in der Brennstoffzelle 2 aufrechtzuerhalten. In diesem Fall ist die Anzahl der Zeitpunkte, zu denen das Spülventil 33 geöffnet wird bevorzugt geringer als die während des gewöhnlichen Betriebs (während des Antriebs der Pumpe 24). Infolgedessen kann die Spülmenge niedrig gehalten werden und die Wasserstoffverwendungsrate in dem Brennstoffzellensystem 1 wird gesteigert, wobei die Systemeffizienz schließlich verbessert werden kann.
Wenn die Stromerzeugung der Brennstoffzelle 2 begonnen wird, steigt die Temperatur der Brennstoffzelle 2 an. Dann steigt der Wasserdampfpartialdruck in dem Wasserstoffabgas an und die Queraustrittsmenge des Stickstoffgases steigt ebenso an, wobei sich die Wasserstoffkonzentration in der Elementarzelle der Brennstoffzelle 2 verringert. In diesem Fall, wenn die hohe Wasserstoffkonzentration in der Elementarzelle nur durch Öffnen und Schließen des Spülventils 33 aufrechterhalten wird, steigt die Frequenz des Öffnens und Schließens des Spülventils 33. Als Ergebnis verringert sich die Wasserstoffverwendungsrate und die Systemeffizienz verschlechtert sich.
Um dieses Problem zu lösen, wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 2, das heißt die erfasste Temperatur T_ii des Temperatursensors 47, einen gewissen Schwellenwert T₂ (Schritt S4: JA) übersteigt der Antrieb der Pumpe 24 zugelassen (Schritt S5). Hier ist der Schwellenwert T₂ höher als die obige Temperatur T₁ und kann eine Temperatur über z. B. 0 °C sein. Bevorzugt beträgt der Schwellenwert T₂ z. B. 20 bis 30 °C unter Berücksichtigung der Betriebstemperatur von 60 bis 80 °C der Brennstoffzelle 2 vom Typ eines festen Polymers.
Der Ablauf verlagert sich zu Schritt S5, wobei eine Serie des Programms, das die Pumpe 24 betrifft, endet. Nachfolgend wird in dem Brennstoffzellensystem 1 der Antrieb der Pumpe 24 gestartet und eine gewöhnliche Steuerung wird basierend auf der Belastung der Brennstoffzelle 2 durchgeführt. Das heißt, dass in dem Brennstoffzellensystem 1 die Pumpe 24 zum Zirkulieren des Wasserstoffabgases durch die Brennstoffzelle 2 angetrieben wird, wobei sich die Wasserstoffverwendungsrate erhöht. Andererseits wird das Spülventil 33 entsprechend geöffnet, wobei die hohe Wasserstoffkonzentration in dem Wasserstoffabgas beibehalten wird.
Wie oben beschrieben erzeugt gemäß dem Brennstoffzellensystem 1 der vorliegenden Ausführungsform die Brennstoffzelle 2 Strom in einem Zustand, in dem der Antrieb der Pumpe 24 während der Inbetriebnahme unter dem Gefrierpunkt gestoppt ist. Infolgedessen ist, selbst wenn die Pumpe 24 gefroren ist, der Antrieb (Drehmomenterzeugung) der Pumpe gestoppt, so dass eine Beschädigung der Pumpe 24 vermieden werden kann. Darüber hinaus wird, da die Pumpe 24 angehalten wird, kein Stromverlust der Pumpe hervorgerufen und die Systemeffizienz kann verbessert werden.
Darüber hinaus haben die Erfinder so ein Ergebnis erhalten, dass unter dem Gefrierpunkt der Wasserdampfpartialdruck des Wasserstoffabgases im Wesentlichen 0 ist, und dass die Übertritts-Leckmenge des Stickstoffgases ebenso gering ist. Daher kann, selbst wenn die Pumpe 24 wie oben beschrieben angehalten wird, die hohe Wasserstoffkonzentration in der Brennstoffzelle aufrechterhalten werden und es wird entsprechend zugelassen, dass die Brennstoffzelle 2 Strom erzeugt. Darüber hinaus muss, selbst wenn die Pumpe 24 angehalten wird, das Wasserstoffabgas nicht häufig oder einmal gereinigt werden, so dass die Spülmenge des Wasserstoffabgases niedrig gehalten werden kann. Daher kann die Wasserstoffverwendungsrate während des Anhaltens der Pumpe 24 gesteigert werden und schließlich kann die Systemeffizienz gesteigert werden.
Darüber hinaus wird, wenn die Brennstoffzelle 2 Strom erzeugt, um auf eine vorherbestimmte Temperatur aufgewärmt zu werden, das heißt eine vorherbestimmte Bedingung (T_ii < T₂ ) ist ausreichend, ermöglicht, dass sich der Beginn des Antriebs der Pumpe 24 zu der gewöhnlichen Steuerung der Pumpe 24 und dem Spülventil 33 verlagert. Daher kann, gemäß dem Brennstoffzellensystem 1, entweder während dem Stopp des Antriebs der Pumpe 24 oder während dem Antrieb der Pumpe, die Wasserstoffkonzentration in der Brennstoffzelle 2 sichergestellt werden, während die Wasserstoffverwendungsrate verbessert wird.
Andererseits wird unter dem Gefrierpunkt, bei dem die Pumpe 24 eingefroren ist, die Pumpe 24 nicht angetrieben, so dass die Gegenmaßnahme gegen das Einfrieren der Pumpe 24 vereinfacht werden kann.
Zum Beispiel kann der Bedarf an einem Wasserabführvorgang in der Pumpe 24 nach dem Betriebsstopp des Brennstoffzellensystems 1, der Bedarf eine solche Struktur zu entwerfen, dass die Pumpe 24 nicht einfriert oder dergleichen vermieden werden. Es ist anzumerken, dass ein Wasserabführvorgang als ein Beispiel einen Spülvorgang des Ersetzens des Wasserstoffabgases in dem Wasserstoffgasumlaufsystem 29 mit dem Wasserstoffgas aus der Wasserstoffzuführquelle 21 beinhaltet.
Darüber hinaus wird, selbst wenn die Pumpe 24 eingefroren ist, das Wasserstoffabgas, das durch die in der Brennstoffzelle 2 erzeugte Wärme erwärmt wurde, in die Pumpe 24 eingeleitet. Daher kann, wenn der Antrieb der Pumpe 24 gestartet wird, das eingeleitete Wasserstoffabgas die gefrorene Pumpe 24 auftauen.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird ein anderer Gesichtspunkt des Brennstoffzellensystems 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die in 2 gezeigten Temperaturen T₁ und T₂ verändert werden. Die Temperaturen T₁ und T₂ des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden durch einen Vergleich der Systemeffizienz eines Wasserstoffsystems in einer sogenannten Sackgasse oder einem umlauflosen Brennstoffzellensystem 100 mit dem Wasserstoffsystem in dem in 1 gezeigten Brennstoffzellensystem vom Umlauftyp bestimmt.
Zunächst wird das in 3 gezeigte Brennstoffzellensystem 100 kurz beschrieben. Das System unterscheidet sich von dem Brennstoffzellensystem 1 aus 1 in einem Aufbau, in dem das Brenngas-Rohrsystem 4' des Brennstoffzellensystems 100 nicht mit einer Umlaufleitung 23 und einer Pumpe 24 bereitgestellt wird, und in dem eine Abführleitung 25 zum Abführen des Wasserstoffabgases aus der Brennstoffzelle 2 mit einem Spülventil 33 bereitgestellt wird. Der andere Aufbau ist der gleiche wie der des Brennstoffzellensystems 1 der ersten Ausführungsform, so dass der Aufbau mit denselben Bezugszeichen wie die des ersten Ausführungsbeispiels bezeichnet wird, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
In dem Brennstoffzellensystem 100 werden der Brennstoffzelle 2 ein Wasserstoffgas und ein Oxidationsgas zugeführt. Während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 100 wird das Spülventil 33 entsprechend geöffnet. Infolgedessen wird das Wasserstoffabgas auf der stromabwärtigen Seite der Abführleitung 25 abgeführt, wobei die Wasserstoffkonzentration in einer Elementarzelle der Brennstoffzelle 2 sichergestellt wird.
4 ist ein Graph, der die Veränderung des Systemverlusts eines Wasserstoffsystems bezüglich der Temperatur der Brennstoffzelle 2 zeigt. Hier ist die Temperatur der Brennstoffzelle 2 die durch einen Temperatursensor 47 erfasste Temperatur, wie oben beschrieben. Das Wasserstoffsystem entspricht dem Brenngas-Rohrsystem 4 aus 1 und entspricht dem Brenngas-Rohrsystem 4' aus 3. Daher wird der Systemverlust des Wasserstoffsystems vom Umlauftyp in 1 durch Addieren des Stromverlusts der Pumpe 24 und des Spülverlusts des Wasserstoffabgases aufgrund des Öffnens des Spülventils 33 erhalten. Andererseits schließt der Systemverlust des Wasserstoffsystems vom umlauflosen Typ in 3 einen Spülverlust des Wasserstoffabgases aufgrund des Ventilöffnens des Spülventils 33 ein.
Die in 4 gezeigte Linie L1 zeigt den Systemverlust des Wasserstoffsystems in dem Fall, in dem während dem Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 aus 1, ungeachtet der Temperatur der Brennstoffzelle 2, die Pumpe 24 angetrieben wird und das Spülventil 33 geöffnet und geschlossen wird. Die Linie L1 zeigt, dass der Systemverlust des Wasserstoffsystems ungeachtet der Temperatur der Brennstoffzelle 2 im Wesentlichen konstant ist.
Die in 4 gezeigte Kurve L2 zeigt den Systemverlust des Wasserstoffsystems in dem Fall, in dem das Spülventil 33 während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 100 aus 3 geöffnet und geschlossen wird. Wie oben beschrieben verringert sich, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 2 ansteigt, die Wasserstoffgaskonzentration in der Brennstoffzelle 2. Daher muss in dem Brenngas-Rohrsystem 4' aus 3, zum Sicherstellen der Wasserstoffgaskonzentration in der Brennstoffzelle 2, die Menge des durch das Spülventil 33 zu spülenden Gases, basierend auf dem Anstieg der Temperatur der Brennstoffzelle 2, erhöht werden. Daher zeigt die Kurve L2, dass der Systemverlust des Wasserstoffsystems (der Spülverlust) basierend auf dem Temperaturanstieg der Brennstoffzelle 2 ansteigt.
Es ist anzumerken, dass in dem Brenngas-Rohrsystem 4 aus 1, in dem Fall, in dem ohne Antrieb der Pumpe 24 das Spülventil 33 nur geöffnet und geschlossen wird, um die Wasserstoffkonzentration in der Brennstoffzelle 2 sicherzustellen, angenommen wird, dass der Systemverlust des Wasserstoffsystems zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen der Kurve L2 entspricht. Das heißt, dass die Kurve L2 im Wesentlichen den Systemverlust des Brenngas-Rohrleitungssystems 4 in dem Fall bezeichnet, in dem der Antrieb der Pumpe 24 gestoppt wird.
Wie der Linie L1 und der Kurve L2 entnommen werden kann, ist der durch die Kurve L2 gezeigte Systemverlust des Wasserstoffsystems geringer als der durch die Linie L1 gezeigte, bis sich die Linie mit der Kurve bei der Temperatur T' (vorausgesetzt, dass T' > 0 ist), schneidet. Darüber hinaus ist, wenn sich die Temperatur T' verlagert, der Systemverlust des durch die Linie L1 bezeichneten Wasserstoffsystems geringer als der des durch die Kurve L2 bezeichneten. Um dies zu analysieren ist es vermutlich bevorzugt, dass das Brenngas-Rohrleitungssystem 4 die Kurve L2 bis zur Temperatur T' erfüllt und die Linie L1 nach der Temperatur T', um den Systemverlust des Wasserstoffsystems unter Berücksichtigung der Temperatur der Brennstoffzelle 2 zu minimieren.
Entsprechend wird in dem Brennstoffzellensystem 1 der zweiten Ausführungsform während der Inbetriebnahme des Systems, der Antrieb der Pumpe 24 bis zur Temperatur T' gestoppt und der Antrieb der Pumpe 24 bei der Temperatur T' gestartet. Das heißt, dass in der zweiten Ausführungsform, die in Schritt S2 aus 2 gezeigte Temperatur T₁ die Temperatur T' ist und die in Schritt S4 gezeigte Temperatur T₂ ebenso auf die Temperatur T' festgelegt wird. Die Temperatur T' beträgt 20 bis 30 °C in z. B. der Brennstoffzelle 2 vom Typ eines festen Polymers.
Wie oben beschrieben werden entsprechend dem Brennstoffzellensystem 1 der zweiten Ausführungsform der Antrieb und der Stopp der Pumpe 24 basierend auf der Umkehrtemperatur T' umgeschaltet. Daher kann der Verlust des Brenngas-Rohrsystems 4 weiter verringert werden und die Systemeffizienz kann insgesamt weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann gemäß der zweiten Ausführungsform eine Beschädigung der Pumpe 24 aufgrund von Einfrieren vermieden werden und eine andere als die in der ersten Ausführungsform beschriebene Funktion und Wirkung kann daher hergestellt werden. Es ist anzumerken, dass die Temperaturen T₁ und T₂ auf eine Temperatur, die geringer als die Temperatur T' ist, festgelegt werden können.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes wird ein anderer Gesichtspunkt des Brennstoffzellensystems 1 entsprechend einer dritten Ausführungsform hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 3 und 5 beschrieben. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die in 2 gezeigten Temperaturen T₁ und T₂ verändert werden. Auf die selbe Weise wie in der zweiten Ausführungsform werden diese Temperaturen T₁ und T₂ durch Vergleich mit dem Brennstoffzellensystem 100 aus 3 festgelegt.
5 ist ein Graph, der die Veränderung der Spülmenge bezüglich der Temperatur der Brennstoffzelle 2 zeigt. Wie oben beschrieben ist die Spülmenge die Menge des auf der stromabwärtigen Seite des Spülventils 33 abzuführenden Wasserstoffabgases. Die in 5 gezeigte Linie L3 zeigt die Spülmenge während dem Betrieb des Brennstoffzellensystems 1 aus 1 (während dem Antrieb der Pumpe 24). Die Linie L3 zeigt, dass die Spülmenge ungeachtet der Temperatur der Brennstoffzelle 2 im Wesentlichen konstant ist.
Die in 5 gezeigte Kurve L4 zeigt die Spülmenge während dem Betrieb des Brennstoffzellensystems 100 aus 3. Wie oben beschrieben verringert sich, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle 2 ansteigt, die Wasserstoffgaskonzentration in der Brennstoffzelle 2. Daher muss in dem Brenngas-Rohrsystem 4' aus 3, zum Sicherstellen der Wasserstoffgaskonzentration in der Brennstoffzelle 2 die Spülmenge basierend auf dem Anstieg der Temperatur der Brennstoffzelle 2 erhöht werden. Daher zeigt die Kurve L4, dass die Spülmenge basierend auf dem Temperaturanstieg der Brennstoffzelle 2 ansteigt.
Es ist anzumerken, dass in dem Brenngas-Rohrleitungssystem 4 aus 1, in dem Fall, in dem ohne Antrieb der Pumpe 24 das Spülventil 33 nur zum Sicherstellen der Wasserstoffkonzentration der Brennstoffzelle 2 geöffnet wird und geschlossen wird, angenommen wird, dass die Spülmenge zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen der durch die Kurve L4 bezeichneten Spülmenge entspricht. Das heißt, dass die Kurve L4 im Wesentlichen die Spülmenge in dem Fall bezeichnet, in dem das Spülventil 33 in einem Zustand, in dem der Antrieb der Pumpe 24 gestoppt wird, bezeichnet.
Die in 5 gezeigte Linie L5 zeigt die Spülmenge gemäß einem Abgassicherheitsstandard. Das heißt, dass es entsprechend der Ausgestaltung des Brennstoffzellensystems notwendig ist, dass die Spülmenge des Wasserstoffabgases eine zulässige, durch die Linie L5 bezeichnete Menge nicht übersteigt. Die Linie L5 schneidet die Kurve L4 bei einer Temperatur T" (der ersten Temperatur).
In dem Brennstoffzellensystem der dritten Ausführungsform ist während der Inbetriebnahme des Systems der Antrieb der Pumpe 24 bis zu der Temperatur T" gestoppt und der Antrieb der Pumpe 24 wird bei der Temperatur T" gestartet. Das heißt, dass in der dritten Ausführungsform die in Schritt S2 aus 2 gezeigte Temperatur T₁ die Temperatur T" ist und die in Schritt S4 gezeigte Temperatur T₂ ebenso auf die Temperatur T" festgelegt wird.
Daher wird, gemäß dem Brennstoffzellensystem 1 der dritten Ausführungsform, der Antrieb und der Stopp der Pumpe 24 basierend auf der Temperatur T" umgeschaltet. Infolgedessen kann die Spülmenge entsprechend vermindert werden und die Systemeffizienz kann insgesamt verbessert werden. Darüber hinaus wird, gemäß der dritten Ausführungsform eine Beschädigung der Pumpe 24 aufgrund von Einfrieren vermieden und eine andere als die im der ersten Ausführungsform beschriebene Funktion und Wirkung kann daher hergestellt werden. Es ist anzumerken, dass die Temperaturen T₁ und T₂ auf eine geringere Temperatur als die Temperatur T" festgelegt werden können.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Brennstoffzellensystem 1 der vorliegenden Erfindung kann an einem mobilen Aufbau, einem anderen als einem Zweirad- oder Vierrad-Fahrzeug, an einem Flugzeug, einem Schiff, einem Roboter oder dergleichen angebracht werden. Darüber hinaus kann das Brennstoffzellensystem 1 stationär sein und kann in ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem eingebettet werden.

Claims

Brennstoffzellensystem (1) umfassend: ein Brenngasumlaufsystem (29) mit einer Umlaufleitung (23), die ein aus der Brennstoffzelle (2) abgeführtes Brennabgas durch die Brennstoffzelle (2) zirkuliert, und eine Kreislaufpumpe (24), die das Brennabgas mit Druck in die Umlaufleitung (23) zuführt; und eine Steuereinheit (7), die den Antrieb der Kreislaufpumpe (24) steuert, wobei die Steuereinheit (7) bei einer vorbestimmten niedrigen Temperatur den Antrieb der Kreislaufpumpe (24) stoppt, während die Brennstoffzelle (2) Strom erzeugt.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (7) den Antrieb der Kreislaufpumpe (24) zu einem Zeitpunkt stoppt, bei dem das Brennstoffzellensystem (1) bei einer vorherbestimmten niedrigen Temperatur gestartet wird.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorherbestimmte niedrige Temperatur eine Temperatur der Brennstoffzelle von 0°C oder weniger ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorherbestimmte niedrige Temperatur die Außenlufttemperatur von 0°C oder weniger ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen die Temperatur der Brennstoffzelle (2) erfassenden Temperatursensor (47), wobei die Steuereinheit (7) den Antrieb der Kreislaufpumpe (24) zu einem Zeitpunkt stoppt, bei dem die durch den Temperatursensor (47) erfasste Temperatur die vorherbestimmte niedrige Temperatur oder weniger ist, wohingegen die Steuereinheit (7) den Antrieb der Kreislaufpumpe (24) zu einem Zeitpunkt zulässt, bei dem die durch den Temperatursensor (47) erfasste Temperatur höher als die vorherbestimmte niedrige Temperatur ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (7) den Antrieb der Kreislaufpumpe (24) zulässt, wenn die Temperatur der Brennstoffzelle (2) eine zweite Temperatur übersteigt, die höher als die vorherbestimmte niedrige Temperatur ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Spülleitung (25), die mit der Umlaufleitung (23) verbunden ist und die das Brennabgas abführt; und ein Spülventil (33), das die Spülleitung (25) öffnet und schließt, wobei die Steuereinheit (7) das Spülventil (33) während dem Stopp des Antriebs der Kreislaufpumpe (24) öffnet und schließt.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Brenngassystem gebildet wird, das der Brennstoffzelle (2) das Brenngas zuführt und das das Brennabgas aus der Brennstoffzelle (2) abführt, wobei es eine Temperatur gibt, bei der eine Größenordnung des Systemverlusts des Brenngassystems, in dem Fall, in dem der Antrieb der Kreislaufpumpe (24) gestoppt wird, eine Größenordnung des Systemverlusts des Brenngassystems, in dem Fall, in dem die Kreislaufpumpe (24) angetrieben wird, umkehrt, und wobei die vorherbestimmte niedrige Temperatur die Umkehrtemperatur oder weniger ist.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 8, wobei das Brenngassystem eine Spülleitung (25) aufweist, die das Brennabgas abführt und ein Spülventil (33), das die Spülleitung (25) öffnet und schließt, wobei der Systemverlust des Brenngassystems in dem Fall, in dem der Antrieb der Kreislaufpumpe (24) gestoppt wird, den Spülverlust aufgrund des Öffnens des Spülventils (33) beinhaltet, und der Systemverlust des Brenngassystems in dem Fall, in dem die Kreislaufpumpe (24) angetrieben wird, den Spülverlust aufgrund des Öffnens des Spülventils (33) und den Stromverlust aufgrund des Antriebs der Kreislaufpumpe (24) beinhaltet.
Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Spülleitung (25) die mit der Umlaufleitung (23) verbunden ist und die das Brennabgas abführt; und ein Spülventil (33), das die Spülleitung (25) öffnet und schließt, wobei es eine erste Temperatur gibt, bei der die Spülmenge in dem Fall, in dem das Spülventil (33) in einem Zustand, in dem der Antrieb der Kreislaufpumpe (24) gestoppt wird, geöffnet oder geschlossen wird, größer ist als eine zulässige Menge, und die vorherbestimmte niedrige Temperatur die erste Temperatur oder weniger ist.