DE202019102314U1 - Vorrichtung mit wenigstens einer Brennstoffzelle - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (1) mit wenigstens einer Brennstoffzelle (2) und einem dieser zugeordneten DC/DC-Wandler (3), wobei eine in der Brennstoffzelle (2) erzeugte variable Spannung mittels des DC/DC-Wandlers (3) in eine Gleichspannung für ein zu versorgendes System (4) gewandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (3) zur Erfassung interner Kenngrößen der Brennstoffzelle (2) ausgebildet ist, wobei in Abhängigkeit dieser Kenngrößen Betriebszustände der Brennstoffzelle (2) erfasst und/oder gesteuert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit wenigstens einer Brennstoffzelle.
  • Bei einer derartigen Vorrichtung kann der Brennstoffzelle ein DC/DC-Wandler zugeordnet sein, der eine variable Spannung, die in der Brennstoffzelle erzeugt wird, in eine Gleichspannung umwandelt, die allgemein einem mit einer derartigen Gleichspannung zu versorgendem System zugeführt wird.
  • Brennstoffzellen erlangen in der carbonreduzierten und carbonfreien Energieversorgung eine steigende Bedeutung. Dies gilt sowohl für mobile Anwendungen als auch für stationäre Anwendungen. Die mobilen Anwendungen reichen vom klassischen Automobil über verschiedene Arten von Nutzfahrzeugen bis zu mobilen Arbeitsmaschinen und Schiffen. Die stationären Anwendungen betreffen vor allem die Erzeugung von elektrischem Strom als Inselnetz oder zur Einspeisung in öffentliche Netze.
  • Ein wesentlicher Aspekt für eine wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen sind die Gebrauchskosten je Betriebsstunde und damit verbunden die Lebensdauer einer Brennstoffzelle.
  • Die Lebensdauer von Brennstoffzellen ist jedoch oft unerwünscht begrenzt. Für Wasserstoff-Brennstoffzellen beispielsweise ist die als Elektrolyt fungierende Polymermembran ein wesentlicher Lebensdauer begrenzender Faktor.
  • Im Betrieb der Brennstoffzelle gibt die Polymermembran unter mechanischer Belastung an Schwachstellen nach, was ein Nadelloch produziert. Darauf folgt die chemische Zersetzung infolge des Gasdurchflusses durch den Defekt. Die chemisch induzierte Schwächung des Polymers macht die Membran anfälliger für mechanische Belastung, die Defekte werden größer und somit wird die chemische Degradation beschleunigt. Beide Effekte verstärken sich damit gegenseitig. Bei genügendem Gasdurchfluss kann schließlich thermische Zersetzung einsetzen (Verbrennung), so dass die Brennstoffzelle zerstört wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher bei geringem konstruktiven Aufwand eine hohe Funktionalität aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit wenigstens einer Brennstoffzelle und einem dieser zugeordneten DC/DC-Wandler. Eine in der Brennstoffzelle erzeugte variable Spannung ist mittels des DC/DC-Wandlers in eine Gleichspannung für ein zu versorgendes System gewandelt. Der DC/DC-Wandler ist zur Erfassung interner Kenngrößen der Brennstoffzelle ausgebildet. In Abhängigkeit dieser Kenngrößen werden Betriebszustände der Brennstoffzelle erfasst und/ oder gesteuert.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch erhöht, dass mit dem DC/DC-Wandler nicht nur eine stabile Gleichspannung aus der variablen Spannung der Brennstoffzelle generiert wird, welche zur Versorgung eines externen Systems genutzt werden kann.
  • Vielmehr werden erfindungsgemäß mit dem DC/DC-Wandler Kenngrößen der Brennstoffzelle erfasst, wobei diese Erfassung vorteilhaft fortlaufend und auch zeitaufgelöst erfolgt. Durch die Erfassung dieser Kenngrößen werden Informationen über die aktuellen Betriebszustände der Brennstoffzelle gewonnen, wodurch eine umfassende Kontrolle der Brennstoffzelle ermöglicht wird. Erfindungsgemäß ist nicht nur eine Kontrolle im Sinne eines Monitorings der Brennstoffzelle möglich. Vielmehr können abhängig von den erfassten Kenngrößen Steuervorgänge durchgeführt werden, die an den aktuellen Betriebszustand der Brennstoffzelle angepasst sind oder auch die Betriebszustände der Brennstoffzelle optimieren können.
  • Zur Erfassung von Kenngrößen können geeignete Sensoren vorgesehen sein, die im DC/DC-Wandler integriert oder diesem zugeordnet sind.
  • Die Datengewinnung ist generell nicht auf die direkte Messung von Kenngrößen durch den DC/DC-Wandler beschränkt. Vielmehr können, falls vorhanden, vom DC/DC-Wandler in der Brennstoffzelle vorhandene Daten ausgelesen werden.
  • Besonders vorteilhaft werden aus den Kenngrößen Informationen über den aktuellen Verschleiß der Brennstoffzelle gewonnen.
  • Insbesondere werden der Verschleißzustand, Verschleißfaktoren und/oder die Restlebensdauer der Brennstoffzelle ermittelt.
  • Die vorgenannten gewonnenen Informationen werden erfindungsgemäß für die Steuerung des Betriebs der Brennstoffzelle genutzt, wobei die Steuerung vorteilhaft derart erfolgt, dass die Lebensdauer der Brennstoffzelle erhöht wird, wodurch die Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich erhöht wird.
  • Vorteilhaft werden als Kenngrößen Strom und Spannung der Brennstoffzelle ermittelt.
  • Weiterhin werden als zusätzliche Kenngrößen Massenströme und die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle ermittelt.
  • Die Erfassung dieser Kenngrößen erfolgt vorteilhaft zeitaufgelöst. Anhand dieser Kenngrößen kann der Betriebszustand der Brennstoffzelle vollständig erfasst werden.
  • Insbesondere kann die Betriebskennlinie der Brennstoffzelle erfasst werden.
  • Die Betriebskennlinie der Brennstoffzelle gibt die Spannung in Abhängigkeit des Stroms in Bezug auf definierte Massenströme der Betriebsstoffe der Brennstoffzelle und deren Betriebstemperatur an.
  • Anhand dieser Betriebskennlinie kann besonders gut der Verschleißzustand der Brennstoffzelle ermittelt werden. Auch können anhand der Betriebskennlinie weitere Auswertungen durchgeführt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Ermittlung von Betriebszuständen mittels des DC/DC-Wandlers eine Modulation des Stroms der Brennstoffzelle durchgeführt. Synchron hierzu wird die Spannung der Brennstoffzelle bestimmt.
  • Wesentlich hierbei ist, dass die Amplitude der Modulation so gering ist, dass die mit der Brennstoffzelle und dem DC/DC-Wandler generierte Gleichspannung unbeeinträchtigt bleibt.
  • Bei ansonsten gleichen Betriebsdaten der Brennstoffzelle, wie insbesondere dem Massenfluss in der Brennstoffzelle, erfolgt die Modulation des Entnahmestroms periodisch in kleiner Amplitude und in geeignet gewählter Frequenz. Dabei werden Strom und Spannung der Brennstoffzelle in Echtzeit gemessen, wobei die Abhängigkeit der Spannung vom Strom synchron zur Modulation und zwar in Amplitude und Phase ermittelt wird. Aus diesen Messungen können Rückschlüsse auf den Betriebszustand und Alterungszustand der Brennstoffzelle gezogen werden.
  • Die Messung einer frequenzabhängigen Impedanz erzeugt zusätzliche relevante Informationen über den Zustand der Brennstoffzelle. Hierzu erfolgt die Stromentnahme in Form eines Mittelwerts (Gleichstrom), welcher ein zusätzlicher Wechselstrom (sinusförmig, einstellbare Frequenz) überlagert ist. Die Amplitude des Wechselstromanteils ist dabei erheblich geringer als der Wert des Gleichstroms. Durch die vorgeschlagene Anordnung lassen sich mittels des DC/DC-Wandlers Frequenzen von weit unter 1 Hz bis in den Bereich kHz erzeugen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird zur Ermittlung von Kenngrößen mittels des DC/DC-Wandlers der Massenstrom der Brennstoffzelle moduliert.
  • In diesem Fall wird neben dem Strom, das heißt Entnahmestrom der Brennstoffzelle auch der Massenstrom, das heißt der Massenfluss in der Brennstoffzelle moduliert und zwar in einer Frequenz, in der die Brennstoffzelle der Modulation folgen kann, wobei die Modulation so gering ist, dass das zu versorgende System nicht beeinträchtigt wird. Auch diese Messungen erlauben Rückschlüsse auf den Betriebszustand, insbesondere den Alterungs-, das heißt Verschleißzustand der Brennstoffzelle.
  • Besonders Vorteilhaft ist eine Klassierung von Betriebszuständen durchgeführt.
  • Generell erfolgt auch eine Klassierung der bei der Erfassung der Kenngrößen anfallenden Daten.
  • Dadurch erfolgt eine Reduzierung des anfallenden Datenvolumens bei der Auswertung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind in dem DC/DC-Wandler erfasste Messgrößen an eine externe Rechnereinheit auslesbar. Die Rechnereinheit ist zur Auswertung der Messdaten ausgebildet.
  • Insbesondere kann die Rechnereinheit Bestandteil einer Cloud sein.
  • Die Ankopplung an die Rechnereinheit kann mit einer berührungslos arbeitenden Datenübertragungsstrecke erfolgen, wobei insbesondere Funksignale zur Datenübertragung verwendet werden.
  • Damit ist eine flexible, räumlich von der Vorrichtung völlig entkoppelte Auswertung der Daten der Brennstoffzelle möglich.
  • Insbesondere können in der Rechnereinheit und/oder im DC/DC-Wandler abhängig von Messdaten der Brennstoffzelle Rechenmodelle für die Verschleißberechnung oder Optimierung des Betriebs der Brennstoffzelle ermittelt werden.
  • Weiterhin werden in der Rechnereinheit abhängig von Messdaten der Brennstoffzelle ein Protokoll über den Betriebszustand der Brennstoffzelle und/oder Daten für die Weiterentwicklung der Brennstoffzelle und/oder Wartungsdaten generiert.
  • Als Messdaten, die hierzu ausgewertet werden, eignet sich insbesondere die im DC/DC-Wandler erfasste Betriebskennlinie der Brennstoffzelle.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der DC/DC-Wandler und/oder eine Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs der Brennstoffzelle zugeordnet.
  • Dadurch, dass wahlweise in dem DC/DC-Wandler oder in der Steuereinheit der Betrieb der Brennstoffzelle gesteuert werden kann, wird eine hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann besonders vorteilhaft dahingehend erweitert sein, dass diese einen Energiespeicher aufweist, der in die Steuerung der Brennstoffzelle einbezogen ist.
  • Insbesondere ist der Energiespeicher eine Batterie oder ein Kondensator.
  • Durch den zusätzlichen Energiespeicher kann eine erweiterte und flexiblere Steuerung der Brennstoffzelle erfolgen, insbesondere um deren Betrieb zu optimieren. Der zusätzliche Energiespeicher ermöglicht eine Flexibilität des Betriebs der Brennstoffzelle derart, dass aus der Brennstoffzelle nicht fortlaufend Leistung entnommen wird. Vielmehr kann wechselweise auch aus dem Energiespeicher Leistung entnommen werden. Weiterhin ist auch ein Betrieb der Vorrichtung derart möglich, dass gleichzeitig aus dem Energiespeicher und der Brennstoffzelle Leistung entnommen wird. Damit wird ein flexibler Betrieb der Vorrichtung ermöglicht, der eine Optimierung des Betriebs der Brennstoffzelle gestaltet, insbesondere auch eine Erhöhung der Lebensdauer der Brennstoffzelle.
  • Insbesondere können während des Betriebs der Brennstoffzelle als wesentlicher Faktor für deren Alterung die Start-Stopp-Zyklen der Brennstoffzelle erfasst werden. Vorteilhaft wird unter Einbeziehung des Energiespeichers die Anzahl der Start-Stopp-Zyklen der Brennstoffzelle reduziert und damit deren Lebensdauer erhöht.
  • Weiterhin können durch Einbeziehung des Energiespeichers in die Steuerung der Vorrichtung Leerlaufzeiten der Brennstoffzelle reduziert werden. Im Leerlauf der Brennstoffzelle liegt bei geringem Strom eine hohe Spannung an, was für die Brennstoffzelle, insbesondere deren Membran schädlich ist.
  • Weiterhin können durch Einbeziehung des Energiespeichers in die Steuerung Stromänderungen in der Brennstoffzelle minimiert werden, das heißt rasche Stromänderungen oder auch Belastungsspitzen, die zu einem erhöhten Verschleiß der Brennstoffzelle führen, können weitgehend vermieden werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung wenigstens eine weitere Brennstoffzelle mit einem zugeordneten DC/DC-Wandler auf, welche in die Steuerung der ersten Brennstoffzelle einbezogen sind.
  • In diesem Fall ist der Entnahmestrom wenigstens einer Brennstoffzelle derart moduliert, dass in dieser Brennstoffzelle ein regenerativer Betriebszustand erhalten wird.
  • Vorteilhaft sind die Entnahmeströme beider Brennstoffzellen derart moduliert, dass mit diesen Brennstoffzellen eine zumindest näherungsweise konstante Leistungsabgabe gewährleistet ist.
  • Wie wissenschaftliche Untersuchungen gezeigt haben, können Schadgase in der Luft, welche als Sauerstofflieferant der Brennstoffzelle zugeführt wird, die Lebensdauer der Brennstoffzelle verringern. So führen zum Beispiel Stickoxide selbst in geringer Konzentration zu deutlichen Alterungseffekten der Brennstoffzelle. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch eine Modulation des Entnahmestroms der Brennstoffzelle ein regenerativer Betrieb der Brennstoffzelle realisiert werden kann, da so Betriebszeiten in unbelasteter Luft beziehungsweise ohne Zufuhr belasteter Luft die Alterungseffekte der Brennstoffzelle rückgängig gemacht werden können.
  • Eine solche Regeneration kann Betriebszustände erfordern, welche das übergeordnete zu versorgende System in seiner Funktion beeinträchtigen können. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass sich wenigstens zwei Brennstoffzellen in einem Systemverbund über die beiden DC/DC-Wandler geeignet gekoppelt werden und die Modulationen so erfolgen, dass die in Summe aus beiden Brennstoffzellen in das System gespeiste Leistung in erster Näherung konstant gehalten werden kann. Alternativ wird hierzu ein im System vorhandener Energiespeicher genutzt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1: Erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • 2: Beispiel einer Betriebskennlinie einer Brennstoffzelle für die Vorrichtung gemäß 1.
    • 3: Zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • 4: Drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist eine Brennstoffzelle 2 auf, die über einen DC/DC-Wandler 3 an ein zu versorgendes System 4 angeschlossen ist.
  • Bei diesem und den folgenden Beispielen ist die Brennstoffzelle 2 in Form einer mit Wasserstoff betriebenen PEM (Proton Exchange Membrane) -Brennstoffzelle 2 ausgebildet.
  • Mit dem DC/DC-Wandler 3 wird eine in der Brennstoffzelle 2 generierte variable Spannung in eine Gleichspannung gewandelt, die zur Energieversorgung des Systems 4 genutzt wird.
  • Als optionale Zusatzeinrichtung ist an den DC/DC-Wandler 3 über eine Datenübertragungsstrecke 5 eine Rechnereinheit 6 angeschlossen. Über die Datenübertragungsstrecke 5 ist ein birektionaler Datenaustausch möglich, insbesondere über Funksignale. Die Rechnereinheit 6 kann ein Cloud-Rechner einer Cloud sein.
  • Erfindungsgemäß wird der DC/DC-Wandler 3 zusätzlich zur Erfassung von Kenngrößen der Brennstoffzelle 2 eingesetzt, wobei der DC/DC-Wandler 3 die Kenngrößen nennen kann oder aus der Brennstoffzelle 2 auslesen kann.
  • Hierfür können geeignete Sensoren vorgesehen sein, die im DC/DC-Wandler integriert sind oder diesem zugeordnet sind.
  • Dabei können als Kenngrößen Strom und Spannung der Brennstoffzelle ermittelt werden.
  • Weiterhin können als zusätzliche Kenngrößen Massenströme und die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle ermittelt werden.
  • Schließlich kann die Betriebskennlinie der Brennstoffzelle erfasst werden.
  • Ein Beispiel einer solchen Betriebskennlinie zeigt 2. Dort ist die Spannung einer Brennstoffzelle 2 in Volt in Abhängigkeit von der Stromdichte in A/qcm aufgetragen.
  • Dabei ist mit der durchgezogenen Linie eine Betriebskennlinie einer fabrikneuen Brennstoffzelle 2 dargestellt. Die gestrichelte Linie zeigt den Zustand der Brennstoffzelle 2 nach einigen Tausend Betriebsstunden.
  • Im Diagramm gemäß 2 sind unterschiedliche Bereiche A, B, C eingezeichnet, die folgende Bedeutungen haben.
    1. A: Der Bereich in welchem sich durch Alterung ein unerwünschter Durchtritt des Wasserstoffs durch die Membran einstellt und dadurch die Spannung auch bei kleinen Stromdichten Sinkt.
    2. B: Der Bereich in welchem sich der Verlust von aktiver Katalysatorenfläche zeigt.
    3. C: Der Bereich in welchem sich die Erhöhung des Widerstands des Massestroms oder dessen Wirkung zeigt.
  • Wie 2 zeigt, können durch eine vorzugsweise fortlaufende und zeitabhängige Bestimmung der Betriebskennlinie Informationen über den Alterungszustand ermittelt werden, wobei insbesondere der Verschleißzustand, die Restlebensdauer und auch Verschleißfaktoren im DC/DC-Wandler 3 bestimmt werden. Dasselbe gilt für die Erfassung der anderen genannten Kenngrößen.
  • Zur Erfassung des Verschleißzustands der Brennstoffzelle 2, ist insbesondere ein Mikromodulationsverfahren durchführbar.
  • Zur Ermittlung von Betriebszuständen mittels des DC/DC-Wandlers wird insbesondere eine Modulation des Stroms der Brennstoffzelle durchgeführt, wobei synchron hierzu die Spannung der Brennstoffzelle bestimmt wird.
  • Dabei ist die Amplitude der Modulation so gering, dass die mit der Brennstoffzelle und dem DC/DC-Wandler generierte Gleichspannung unbeeinträchtigt bleibt.
  • Bei dieser Modulation bleiben andere Einflussgrößen, wie zum Beispiel der Massenfluss, in der Brennstoffzelle 2 konstant.
  • Alternativ kann zur Erfassung des Alterungszustands der Strom, das heißt der Entnahmestrom und der Massenfluss in der Brennstoffzelle 2 moduliert werden.
  • Eine Auswertung von mit dem DC/DC-Wandler 3 ermittelten Messdaten erfolgt zweckmäßig in der Rechnereinheit 6. Dort kann anhand der ermittelten Kenngrößen eine Klassierung von Betriebszuständen der Brennstoffzelle 2 erfolgen.
  • Weiterhin können in der Rechnereinheit 6 und/oder im DC/DC-Wandler 3 abhängig von Messdaten der Brennstoffzelle 2 Rechenmodelle für die Verschleißberechnung oder Optimierung des Betriebs der Brennstoffzelle 2 ermittelt werden.
  • Schließlich können in der Rechnereinheit 6 abhängig von Messdaten der Brennstoffzelle 2 ein Protokoll über den Betriebszustand der Brennstoffzelle 2 und/ oder Daten für die Weiterentwicklung der Brennstoffzelle 2 und/oder Wartungsdaten generiert werden.
  • Erfindungsgemäß kann der DC/DC-Wandler 3 auch zur Steuerung des Betriebs der Brennstoffzelle 2 eingesetzt werden.
  • Eine hierzu besonders geeignete Vorrichtung 1 zeigt 3.
  • Diese ist gegenüber der Vorrichtung 1 gemäß 2 dadurch erweitert, dass ein Energiespeicher über einem weiteren DC/DC-Wandler 3 an das zu versorgende System 4 angeschlossen ist, der in Form einer Batterie 7 ausgebildet ist. Alternativ kann ein Kondensator als Energiespeicher eingesetzt werden.
  • Beide DC/DC-Wandler 3 sind an eine Steuereinheit 8 angeschlossen.
  • Die Steuereinheit 8 und/oder der der Brennstoffzelle 2 zugeordnete DC/DC-Wandler 3 steuern den Betrieb der Brennstoffzelle 2 und zwar insbesondere derart, dass deren Lebensdauer erhöht wird.
  • Insbesondere ist die Steuerung der Brennstoffzelle 2 derart ausgebildet, dass Start-Stopp-Zyklen der Brennstoffzelle 2 minimiert sind, und/oder dass Leerlaufzeiten der Brennstoffzelle 2 minimiert sind, und/oder dass Stromänderungen der Brennstoffzelle 2 minimiert sind.
  • Diese Steuerung erfolgt in Abhängigkeit der ermittelten Kenngrößen.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese ist gegenüber der Vorrichtung 1 gemäß 2 dahingehend erweitert, dass zwei Brennstoffzellen 2 jeweils über einen DC/DC-Wandler 3 an das zu versorgende System 4 angeschlossen sind. Beide DC/DC-Wandler 3 sind an eine Steuereinheit 8 angeschlossen.
  • Die Vorrichtung 1 gemäß 4 kann dahingehend erweitert sein, dass ein Energiespeicher über einen weiteren DC/DC-Wandler 3 an das zu versorgende System 4 angeschlossen ist.
  • In diesem Fall werden die Entnahmeströme der Brennstoffzelle 2 über die Brennstoffzelle 2 derart moduliert, dass für diese ein regenerativer Betriebszustand erhalten wird.
  • Vorteilhaft sind die Entnahmeströme beider Brennstoffzellen 2 derart moduliert, dass mit diesen Brennstoffzellen 2 eine zumindest näherungsweise konstante Leistungsabgabe gewährleistet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • (1)
    Vorrichtung
    (2)
    Brennstoffzelle
    (3)
    DC/DC-Wandler
    (4)
    zu versorgendes System
    (5)
    Datenübertragungsstrecke
    (6)
    Rechnereinheit
    (7)
    Batterie
    (8)
    Steuereinheit

Claims (21)

  1. Vorrichtung (1) mit wenigstens einer Brennstoffzelle (2) und einem dieser zugeordneten DC/DC-Wandler (3), wobei eine in der Brennstoffzelle (2) erzeugte variable Spannung mittels des DC/DC-Wandlers (3) in eine Gleichspannung für ein zu versorgendes System (4) gewandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (3) zur Erfassung interner Kenngrößen der Brennstoffzelle (2) ausgebildet ist, wobei in Abhängigkeit dieser Kenngrößen Betriebszustände der Brennstoffzelle (2) erfasst und/oder gesteuert werden.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngrößen Strom und Spannung der Brennstoffzelle (2) ermittelt werden.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Kenngrößen Massenströme und die Betriebstemperatur der Brennstoffzelle (2) ermittelt werden.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskennlinie der Brennstoffzelle (2) erfasst wird.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren zur Erfassung von Kenngrößen vorgesehen sind, die im DC/DC-Wandler (3) integriert oder diesem zugeordnet sind.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung von Betriebszuständen mittels des DC/DC-Wandlers (3) eine Modulation des Stroms der Brennstoffzelle (2) durchgeführt wird, und dass synchron hierzu die Spannung der Brennstoffzelle (2) bestimmt wird.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Modulation so gering ist, dass die mit der Brennstoffzelle (2) und dem DC/DC-Wandler (3) generierte Gleichspannung unbeeinträchtigt bleibt.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung von Kenngrößen mittels des DC/DC-Wandlers (3) der Massenstrom der Brennstoffzelle (2) moduliert wird.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißzustand, Verschleißfaktoren und/oder die Restlebensdauer der Brennstoffzelle (2) ermittelt werden.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klassierung von Betriebszuständen durchgeführt ist.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem DC/DC-Wandler (3) erfasste Messgrößen an eine externe Rechnereinheit (6) auslesbar sind, wobei die Rechnereinheit (6) zur Auswertung der Messdaten ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit (6) Bestandteil einer Cloud ist.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rechnereinheit (6) und/oder im DC/DC-Wandler (3) abhängig von Messdaten der Brennstoffzelle (2) Rechenmodelle für die Verschleißberechnung oder Optimierung des Betriebs der Brennstoffzelle (2) ermittelt werden.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rechnereinheit (6) abhängig von Messdaten der Brennstoffzelle (2) ein Protokoll über den Betriebszustand der Brennstoffzelle (2) und/oder Daten für die Weiterentwicklung der Brennstoffzelle (2) und/oder Wartungsdaten generiert werden.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (3) und/oder eine Steuereinheit (8) zur Steuerung des Betriebs der Brennstoffzelle (2) zugeordnet ist.
  16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Energiespeicher aufweist, der in die Steuerung der Brennstoffzelle (2) einbezogen ist.
  17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine Batterie (7) oder ein Kondensator ist.
  18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Brennstoffzelle (2) derart ausgebildet ist, dass Start-Stopp-Zyklen der Brennstoffzelle (2) minimiert sind, und/oder dass Leerlaufzeiten der Brennstoffzelle (2) minimiert sind, und/oder dass Stromänderungen der Brennstoffzelle (2) minimiert sind.
  19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens eine weitere Brennstoffzelle (2) mit einem zugeordneten DC/DC-Wandler (3) aufweist, welche in die Steuerung der ersten Brennstoffzelle (2) einbezogen sind.
  20. Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Entnahmestrom wenigstens einer Brennstoffzelle (2) derart moduliert ist, dass in dieser Brennstoffzelle (2) ein regenerativer Betriebszustand erhalten wird.
  21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeströme beider Brennstoffzellen (2) derart moduliert sind, dass mit diesen Brennstoffzellen (2) eine zumindest näherungsweise konstante Leistungsabgabe gewährleistet ist.
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