EP3123547A1 - Verfahren zum betreiben eines gebläses zur förderung von wasserstoff in einem brennstoffzellensystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines gebläses zur förderung von wasserstoff in einem brennstoffzellensystem

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EP3123547A1
EP3123547A1 EP15700866.5A EP15700866A EP3123547A1 EP 3123547 A1 EP3123547 A1 EP 3123547A1 EP 15700866 A EP15700866 A EP 15700866A EP 3123547 A1 EP3123547 A1 EP 3123547A1
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EP
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fuel cell
cell system
electric motor
fan
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Withdrawn
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EP15700866.5A
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Stephan Zielberg
Michael-Thomas Benra
Hans-Georg Gommers
Peter Martin Rechberg
Wolfgang Winzer
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • DE 10 2008 031 280 AI a method is proposed in which immediately before and behind the fan, a flap is arranged, which is closed when switching off the system, so that no water can flow in the direction of the blower.
  • this requires an increased expenditure on equipment.
  • DE 10 2008 058 959 AI after switching off the fuel cell system to run after the blower with the discharge valve open, wherein in the region of the blower Heat source is provided, takes place through the heating of the fuel cell system. This is to remove the moisture present in the system, allowing a quick reboot.
  • this system due to the introduced 5 usually electrical heating energy again a high energy consumption is required.
  • the electric motor Preferably, only one or two phases of the electric motor are energized in the second step, so that it only completes a rotation of approximately 30 ° to 180 °.
  • a start of the electric motor is not required because a promotion of the gas is not desirable, but only the rotating parts to be broken free. This keeps the energy required low.
  • the fixed period in the first step is 3 to 30 seconds. In this period, a releasable ice bridge is expected, so that the energy input is achieved in securing a rotation of the fan when restarting the system.
  • the shutdown procedure is started at a fan temperature of less than 2 ° C, since from this temperature is to be expected with an ice formation. At higher temperatures, the energy for the subsequent starts of the electric motor can thus be saved.
  • the shut-off procedure is stopped at a fan temperature of below -5 ° C, since on reaching this temperature after switching off the fuel cell system it can be assumed that all the water present in the system is frozen.
  • the switch-off procedure is ended after a defined time. For this purpose, a meaningful period is set, after its expiration with a complete transition of the water in the solid state is assumed. For example, such a period may be about 5 minutes.
  • the switch-off procedure can also be terminated and the electric motor can no longer be energized if the water present in the fuel cell system has completely changed to the solid state of matter.
  • a moisture sensor can be arranged in the anode gas cycle, which measures the proportion of water in the gas in the anode circuit, it being assumed that falls below a defined water content in the gas that the water has completely gone into the solid state.
  • a characteristic field can be stored in a control unit of the electric motor, in which a time for terminating the switch-off procedure is determined as a function of a measured outside temperature and a water content in the gas at the time of switching off the fuel cell system. Also, it is alternatively possible to measure the current required for starting the electric motor according to step 2 current or time for generating a rotation of the rotor of the electric motor after the first shutdown according to step 1 and falls below a current threshold or a fixed energization period to generate a movement of the rotor of the electric motor to end the shutdown procedure.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an anode gas cycle of a fuel cell system, in the case of which the method according to the invention can be used.
  • FIG. 1 shows a fuel cell stack 1 with a cathode 2 and an anode 3. This fuel cell stack 1 is connected to an anode gas cycle 4, a cathode gas cycle 5 and a cooling circuit 6.
  • the cathode gas cycle 5 may for example consist of a compressor, which is driven by an electric motor 17 and promotes air via a line 7 to the cathode side 8 of the fuel cell stack 1.
  • Anodengas Vietnameselauf 4 compressed hydrogen from a low-temperature storage via a Druckreduzierventi! and a control valve via a line 9 of the anode side 10 of the fuel cell stack 1 supplied.
  • the hydrogen is catalytically oxidized and thereby converted into protons with release of electrons.
  • the electrons are derived from the fuel cell and flow through an electrical load, such as an electric motor 17 for driving a motor vehicle, the cathode 2.
  • an electrical load such as an electric motor 17 for driving a motor vehicle, the cathode 2.
  • the oxidizing agent in the present example! Oxygen from the air, reduced by absorption of electrons to anions.
  • the protons diffuse through the proton exchange membrane between the fuel cells to the cathode 2 and react with the reduced oxygen to form water vapor.
  • an electric power is generated, which can be removed via the cathode 2 and the anode 3.
  • the hydrogen provided is not completely consumed, so that the anode-side exhaust gases can be fed to the anode side 10 again via a return line 11.
  • a fan 12 is arranged in the return line 11, which is designed for example as driven by an electronically commutated electric motor 17 side channel blower.
  • the non-recirculated exhaust gases of the anode side 10 which consist of unused hydrogen, nitrogen and water vapor, are fed via an outlet 13 and a discharge valve to a catalytic burner in which is converted with the addition of oxygen, the remaining hydrogen in water, which then with the nitrogen can be discharged into the environment.
  • the exhaust gases of the cathode side 8 are first supplied via a discharge line 14 and a valve for operating pressure control of a separation device for separating water from the exhaust gas and then the unused atmospheric oxygen and nitrogen released into the environment.
  • the cooling circuit 6 can be carried out in a very different manner, wherein both an air cooling and a liquid cooling 5 can be realized. Accordingly, a detailed description of the refrigeration cycle is dispensed with.
  • a shutdown procedure for the blower 12 is started. It is first checked, which temperature is present at the fan 12.
  • temperature sensors can be arranged for example in the region of the fan head. This check should be carried out after switching off the fuel cell system at regular intervals of, for example, 30 minutes in order to carry out this procedure even at a later cold break after switching off the fuel cell system.
  • the electric motor 17 of the fan 12 is turned off, that is not energized.
  • a counter is turned on and waits, for example, for about 10 seconds in which the electric motor 17 is not energized and thus the delivery wheel of the fan 12 is stationary. This time is of course the existing system respectively adapt. During this time, the water present in the ducts and in the area of the slots between the rotatable and fixed parts of the fan 12 will begin to freeze. Accordingly, thin ice sheets are formed.
  • the stator of the electric motor 17 is briefly energized in a second step. This can be done, for example, in the form that only the first required for the start of the electric motor 17 phase is energized.
  • step 1 is again carried out and waited for 10 seconds until the next phase of the electric motor 17 is energized in the following second step, so that the latter is briefly turned again and that during the waiting time formed thin ice layers between the rotating and the fixed parts are broken up again.
  • Ending the shutdown procedure can also be done in other ways. It is thus possible to arrange a moisture sensor in the region of the blower 12, by means of which the proportion of water still present in the system and thus not frozen is measured, so that if the threshold falls below a corresponding threshold value, a complete transition of the water into the solid state of matter can be assumed. so that when falling below this threshold, the shutdown procedure is terminated.
  • This switch-off procedure can be improved even further by plotting the threshold value as a function of the outside temperature or the temperature present in the system in a characteristic map, and thus falling short of the threshold value corresponding to the measured temperature for terminating the switch-off procedure.

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Abstract

Es sind Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem, wobei im Betrieb des Brennstoffzellensystems ein Förderrad des Gebläses (12) durch einen Elektromotor (17) angetrieben wird und nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems der Elektromotor (17) in einer Abschaltprozedur zumindest zeitweise weiterbetrieben wird, bekannt. Diese nutzen zur Sicherstellung eines Anlaufs üblicherweise entweder Spülgas oder eine Heizung. Um diesen zusätzlichen Aufwand zu vermeiden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems in einem ersten Schritt die Bestromung des Elektromotors (17) über einen festgelegten Zeitraum unterbrochen wird und in einem zweiten Schritt der Elektromotor (17) zur Erzeugung einer Bewegung des Gebläses (12) bestromt wird, wobei der erste und zweite Schritt mehrmals hintereinander wiederholt werden.

Description

Zur Lösung dieses Problems wurde zunächst vorgeschlagen, mittels eines trockenen Spülgases das Wasser aus dem System auszutreiben. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der DE 103 14 820 AI beschrieben.
Um zu verhindern, dass zusätzliche Spülgase transportiert werden müssen, was insbesondere bei mobilen Anwendungen zu einem unerwünschten zusätzlichen Aufwand führt, sind verschiedene Verfahren bekannt geworden, mit denen eine solche Eisbrückenbildung ohne die Verwendung zusätzlicher Spülgase verhindert oder aufgebrochen werden soll. Dabei ist zwischen Verfahren zu unterscheiden, bei denen vor dem Start des Systems die Eisbildung aufgehoben werden soll und solchen Verfahren, die entsprechende Prozeduren beim Abschalten des Systems durchführen.
Aus der DE 10 2010 035 039 AI ist es bekannt, vor dem Neustart des Brennstoffzellensystems die Statorwicklungen des Antriebsmotors des Gebläses zu bestromen, um auf diese Weise die Wicklungen als Heizkörper zu verwenden, durch die das Eis geschmolzen wird. Problematisch ist hier jedoch, dass die Aufheizenergie außerhalb der Wasserstoff führenden Leitungen aufgebracht wird, so dass zum Aufheizen sehr viel Energie benötigt wird. Des Weiteren entsteht eine Verzögerung des Neustarts.
In der DE 10 2008 031 280 AI wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem unmittelbar vor und hinter dem Gebläse eine Klappe angeordnet wird, die bei Abschalten des Systems geschlossen wird, so dass kein Wasser in Richtung des Gebläses strömen kann. Dies erfordert jedoch einen erhöhten apparativen Aufwand. Des Weiteren ist es aus der DE 10 2008 058 959 AI bekannt, nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems bei geöffnetem Ablassventil das Gebläse nachlaufen zu lassen, wobei im Bereich des Gebläses eine Wärmequelle vorgesehen ist, durch die eine Beheizung des Brennstoffzellensystems erfolgt. So soll die im System vorhandene Feuchtigkeit entfernt werden, wodurch ein schneller Neustart ermöglicht wird. Allerdings ist bei diesem System aufgrund der einzubringenden 5 üblicherweise elektrischen Heizenergie erneut ein hoher Energieaufwand erforderlich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Gebläses zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem o zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Festfrieren der sich drehenden Bauteile des Gebläses und des damit verbundenen Elektromotors vermieden werden kann, ohne dass weitere Bauteile benötigt werden oder ein erhöhter montagetechnischer Aufwand entsteht. Des Weiteren soll im Vergleich zu bekannten Ausführungen der Energieaufwand reduziert werden und eine Förderung des Wasserstoffs ohne Aufwärmzeit unmittelbar nach Start des Systems ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Gebläses zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems in einem ersten Schritt die Bestromung des Elektromotors unterbrochen wird bis das Förderrad des Gebläses still steht und in einem zweiten Schritt der Elektromotor zum Antrieb des Gebläses bestromt wird, wobei der erste und zweite Schritt mehrmals hintereinander wiederholt werden, wird erreicht, dass der Elektromotor und damit das Förderrad der Pumpe immer wieder zu einem Zeitpunkt bewegt werden, zu dem sich ein erster Eisfilm im Bereich der rotierenden Teile entwickeln kann. Dieser Eisfilm ist jedoch zu diesem Zeitpunkt jeweils noch dünn genug, um durch einfaches Anlaufenlassen des Elektromotors durch Bestromung aufgebrochen zu werden. Entsprechend werden die sich bildenden Brücken so lange aufgebrochen bis keine weitere Eisbildung an den sich drehenden Teilen mehr zu erwarten ist. So wird sichergestellt, dass sich das gesamte gefrierende Wasser in Bereichen absetzt, die keine Auswirkung auf die Rotation der Gebläseteile haben. So wird ein unmittelbarer Anlauf bei Neustart des Brennstoffzellensystems ermöglicht, ohne Aufheizenergie aufwenden zu müssen oder Spülgas verwenden zu müssen.
Vorzugsweise werden im zweiten Schritt jeweils nur ein oder zwei Phasen des Elektromotors bestromt, so dass dieser jeweils nur eine Drehung von etwa 30° bis 180° vollzieht. Ein Anlauf des Elektromotors ist nicht erforderlich, da eine Förderung des Gases nicht erwünscht ist, sondern lediglich die rotierenden Teile freigebrochen werden sollen. So wird die benötigte Energie besonders gering gehalten. Vorteilhafterweise beträgt der festgelegte Zeitraum im ersten Schritt 3 bis 30 Sekunden. In diesem Zeitraum ist eine lösbare Eisbrückenbildung zu erwarten, so dass der Energieeintrag bei Sicherung einer Drehbarkeit des Gebläses beim Neustart des Systems erreicht wird. Vorzugsweise wird die Abschaltprozedur bei einer Gebläsetemperatur von unter 2°C gestartet, da ab dieser Temperatur mit einer Eisbildung zu rechnen ist. Bei höheren Temperaturen kann somit auch die Energie für die folgenden Starts des Elektromotors eingespart werden. Des Weiteren wird die Abschaltprozedur bei einer Gebläsetemperatur von unter -5°C gestoppt, da bei Erreichen dieser Temperatur nach Abschalten des Brennstoffzellensystems davon ausgegangen werden kann, dass das gesamte im System vorhandene Wasser gefroren ist. In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird die Abschaltprozedur nach einer definierten Zeit beendet. Hierzu wird ein sinnvoller Zeitraum festgelegt, nach dessen Ablauf mit einem vollständigen Übergang des Wassers in den festen Aggregatzustand auszugehen ist. Ein solcher Zeitraum kann beispielsweise etwa 5 Minuten betragen. Alternativ kann die Abschaltprozedur auch beendet und der Elektromotor nicht mehr bestromt werden, wenn das im Brennstoffzellensystem befindliche Wasser vollständig in den festen Aggregatzustand übergegangen ist. Um dies festzustellen, kann im Anodengaskreislauf ein Feuchtigkeitssensor angeordnet werden, der den Wasseranteil im Gas im Anodenkreislauf misst, wobei bei Unterschreiten eines definierten Wasseranteils im Gas davon ausgegangen wird, dass das Wasser vollständig in den festen Aggregatzustand übergegangen ist.
Des Weiteren kann vorteilhafterweise in einer Steuereinheit des Elektromotors ein Kennfeld hinterlegt sein, in dem ein Zeitpunkt zum Beenden der Abschaltprozedur in Abhängigkeit einer gemessenen Außentemperatur und eines Wasseranteils im Gas zum Zeitpunkt der Abschaltung des Brennstoffzellensystems festgelegt wird. Auch ist es alternativ möglich, die zum Anfahren des Elektromotors gemäß Schritt 2 notwendige Stromstärke oder Zeit zur Erzeugung einer Drehung des Rotors des Elektromotors nach dem erstmaligen Abschalten gemäß Schritt 1 zu messen und bei Unterschreiten eines Stromstärkenschwellwertes oder eines festgelegten Bestromungszeitraums zur Erzeugung einer Bewegung des Rotors des Elektromotors die Abschaltprozedur zu beenden. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich bei jeder Bestromung eine geringe Eisschicht an den sich drehenden Teilen bildet, welche bei Bestromung aufgebrochen werden muss, so dass sich die Bestromungsdauer oder Stärke zur Erzeugung der Drehung im Vergleich zum Freilauf erhöht. Liegt die Dauer oder Stärke der Bestromung im gleichen Bereich wie im Leerlauf kann auf eine abgeschlossene Eisbrückenbildung geschlossen werden. So wird für jeden Zustand lediglich eine minimale Anzahl an Bestromungsdurchgängen gemäß der Schritte 1 und 2 durchgeführt und gleichzeitig ein schneller Anlauf bei Neustart sichergestellt.
5 Es wird somit ein Verfahren zum Betreiben eines Gebläses zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem geschaffen, mit welchem bei minimalem Energieaufwand, ohne die Verwendung zusätzlicher Bauteile oder Heizelemente ein unmittelbarer Anlauf des Gebläses bei Neustart des Systems sichergestellt wird.
o
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Figur im Folgenden beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Anodengaskreislaufs eines s Brennstoffzellensystems, bei dessen Abschaltung das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
In der Figur 1 ist ein Brennstoffzellenstapel 1 mit einer Kathode 2 und einer Anode 3 dargestellt. Dieser Brennstoffzellenstapel 1 ist an einen Anodengaskreislauf 4, einen Kathodengaskreislauf 5 sowie ein Kühlkreislauf 6 angeschlossen.
Die für die Erfindung nicht wesentlichen Teile der drei Kreisläufe 4, 5, 6 sind in der Figur nicht dargestellt werden jedoch kurz beispielhaft anhand eines üblichen Aufbaus eines PEM-Brennstoffzellensystems beschrieben. Der Kathodengaskreislauf 5 kann beispielsweise aus einem Kompressor bestehen, der über einen Elektromotor 17 angetriebenen wird und Luft über eine Leitung 7 zur Kathodenseite 8 des Brennstoffzellenstapels 1 fördert. Gleichzeitig wird im Anodengaskreislauf 4 komprimierter Wasserstoff aus einem Tieftemperaturspeicher über ein Druckreduzierventi! und ein Steuerventil über eine Leitung 9 der Anodenseite 10 des Brennstoffzellenstapels 1 zugeführt. Auf der Anodenseite 10 wird der Wasserstoff katalytisch oxidiert und dabei unter Abgabe von Elektronen in Protonen umgewandelt. Die Elektronen werden aus der Brennstoffzelle abgeleitet und fließen über einen elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise einen Elektromotor 17 zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, zur Kathode 2. An der Kathode 2 wird das Oxidationsmittel, im vorliegenden Beispie! Sauerstoff aus der Luft, durch Aufnahme der Elektronen zu Anionen reduziert. Gleichzeitig diffundieren die Protonen durch die Protonenaustauschmembran zwischen den Brennstoffzellen zur Kathode 2 und reagieren mit dem reduzierten Sauerstoff zu Wasserdampf. Bei diesen Reaktionen entsteht eine elektrische Leistung, die über die Kathode 2 und die Anode 3 abgenommen werden kann. Bei diesen Reaktionen wird der zur Verfügung gestellte Wasserstoff nicht vollständig verbraucht, so dass über eine Rückführleitung 11 die anodenseitigen Abgase erneut der Anodenseite 10 zugeführt werden können. Hierzu ist in der Rückführleitung 11 ein Gebläse 12 angeordnet, welches beispielsweise als über einen elektronisch kommutierten Elektromotor 17 angetriebenes Seitenkanalgebläse ausgeführt ist.
Die nicht zurückgeführten Abgase der Anodenseite 10, welche aus nicht verbrauchtem Wasserstoff, Stickstoff und Wasserdampf bestehen, werden über eine Auslassleitung 13 und ein Ablassventil einem katalytischen Brenner zugeführt, in dem unter Zugabe von Sauerstoff der noch vorhandene Wasserstoff in Wasser umgewandelt wird, welches anschließend mit dem Stickstoff in die Umgebung abgeführt werden kann.
Die Abgase der Kathodenseite 8 werden über eine Auslassleitung 14 und ein Ventil zur Betriebsdrucksteuerung zunächst einer Abtrenneinrichtung zum Abtrennen von Wasser aus dem Abgas zugeführt und anschließend der nicht verbrauchte Luftsauerstoff und Stickstoff in die Umgebung abgelassen.
Der Kühlkreislauf 6 kann auf sehr unterschiedliche Weise ausgeführt werden, wobei sowohl eine Luftkühlung als auch eine Flüssigkeitskühlung 5 realisierbar sind. Entsprechend wird auf eine ausführliche Beschreibung des Kühlkreislaufs verzichtet.
Nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems kondensiert üblicherweise der im Anodengaskreislauf 4 vorhandene Wasserdampf an o den Rohrleitungen und gegebenenfalls im Gebläse 12. Bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt des Wassers wird dieses entsprechend im Bereich der engen Spalte zwischen sich drehenden und feststehenden Bauteilen des Gebläses 12 gefrieren und somit das Gebläse 12 festsetzen.
Aus diesem Grund wird nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems eine Abschaltprozedur für das Gebläse 12 gestartet. Dabei wird zunächst überprüft, welche Temperatur am Gebläse 12 vorliegt. Hierzu können Temperatursensoren beispielsweise im Bereich des Gebläsekopfes angeordnet werden. Diese Überprüfung sollte nach dem Abschalten des Brennstoffzellensystems in regelmäßigen Abständen von beispielsweise 30 Minuten durchgeführt werden, um diese Prozedur auch bei späterem Kälteeinbruch nach dem Abstellen des Brennstoffzellensystems durchführen zu können. Sobald festgestellt wird, dass die Temperatur am Gebläse 12 auf einen entsprechend festzulegenden Schwellenwert von beispielsweise unter 2°C fällt, wird die Abschaltprozedur gestartet.
Zunächst wird in einem ersten Schritt der Elektromotor 17 des Gebläses 12 abgeschaltet, also nicht bestromt. Ein Zähler wird eingeschaltet und wartet beispielsweise etwa 10 Sekunden, in denen der Elektromotor 17 nicht bestromt wird und somit das Förderrad des Gebläses 12 still steht. Diese Zeit ist selbstverständlich dem vorhandenen System jeweils anzupassen. In dieser Zeit wird das in den Leitungen und im Bereich der Schlitze zwischen den drehbaren und den feststehenden Teilen des Gebläses 12 vorhandene Wasser beginnen zu gefrieren. Entsprechend bilden sich dünne Eisschichten. Nach Ablauf der 10 Sekunden wird der Stator des Elektromotors 17 in einem zweiten Schritt kurz bestromt. Dies kann beispielsweise in der Form durchgeführt werden, dass lediglich die erste für den Anlauf des Elektromotors 17 benötigte Phase bestromt wird. Dies führt je nach Phasenanzahl des Elektromotors 17 zu einer Drehung seines Rotors und damit des Förderrades des Gebläses 12 von z.B. 60° und zwar entgegen der Haltekraft durch das gebildete Eis. Die vorhandenen Eisschichten sind jedoch noch relativ leicht aufzubrechen. Das durch die Bewegung im Bereich der Spalte aufgebrochene Eis wird durch die Bewegung des Förderrades in weiter vom Förderrad entfernte Bereiche geschleudert.
Anschließend wird überprüft, ob die Temperatur im Bereich des Gebläses 12 inzwischen unter -5°C gefallen ist. Ist dies der Fall, wird davon ausgegangen, dass sich das im Anodengaskreislauf vorhandene Wasser bereits vollständig in Eis umgewandelt hat. In diesem Fall wären die rotierenden Teile des Gebläses 12 beim Neustart des Systems frei drehbar und die Abschaltprozedur beendet.
Ist die Temperatur im Bereich des Gebläses 12 noch über -5°C wird zunächst erneut Schritt 1 durchgeführt und 10 Sekunden gewartet bis im folgenden zweiten Schritt die nächste Phase des Elektromotors 17 bestromt wird, so dass dieser erneut kurz gedreht wird und die während der Wartezeit entstandenen dünnen Eisschichten zwischen den rotierenden und den feststehenden Teilen erneut aufgebrochen werden.
Diese Vorgänge wiederholen sich im Folgenden bis entweder die Temperatur unter -5°C fällt oder eine Maximallaufzeit der Abschaltprozedur von beispielsweise 5 Minuten erreicht ist. Nach Ablauf dieser Zeit oder Erreichen dieser Temperatur kann davon ausgegangen werden, dass das Wasser im System vollständig gefroren ist, jedoch ohne dass dieses Wasser sich zwischen den drehenden und den stillstehenden Teilen des Gebläses 12 festsetzt. Dies führt dazu, dass bei einem Neuanlauf des Brennstoffzellensystems unabhängig von der Temperatur das Gebläse 12 sofort eingeschaltet werden kann, ohne dass ein Blockieren zu befürchten ist. Im Vergleich zu bekannten Ausführungen entsteht durch diese Abschaltprozedur ein erheblich verringerter Leistungsbedarf von beispielsweise etwa 20 Watt im Vergleich zu sonst üblichen 600W, die bei Verwendung einer Heizung benötigt würden.
Ein Beenden der Abschaltprozedur kann auch auf andere Weise erfolgen. So ist es möglich, im Bereich des Gebläses 12 einen Feuchtigkeitssensor anzuordnen, über den der im System noch vorhandene und somit nicht gefrorene Wasseranteil gemessen wird, so dass bei Unterschreiten eines entsprechenden Schwellenwertes auf einen vollständigen Übergang des Wassers in den festen Aggregatzustand ausgegangen werden kann, so dass bei Unterschreiten dieses Schwellenwertes die Abschaltprozedur beendet wird. Diese Abschaltprozedur lässt sich noch verbessern, indem der Schwellenwert in Abhängigkeit der Außentemperatur oder der im System vorhandenen Temperatur in einem Kennfeld aufgetragen wird und somit jeweils der zur gemessenen Temperatur passende Schwellenwert zum Beenden der Abschaltprozedur unterschritten werden muss.
Des Weiteren ist es möglich, die zur Drehung des Elektromotors 17 während des zweiten Schritts der Abschaltprozedur aufzuwendende Energie oder Stromstärke oder die notwendige Bestromungszeit zur Erzeugung der Drehung zu messen. Diese ist bei einer Eisbildung geringfügig höher, da zunächst das Haltemoment durch die dünnen Eisbrücken aufgebrochen werden muss. Fällt dieser aufzubringende Strom unter einen festzulegenden Schwellenwert, der durch Versuche zu ^ ermitteln Ist, wird bei dieser Ausführung ebenfalls die Abschaltprozedur beendet.
In allen Fällen besteht beinahe kein konstruktiver Aufwand und nur ein sehr geringer Energiebedarf, um einen unmittelbar folgenden Anlauf des Gebläses bei Einschaltung des Brennstoffzellensystems sicher zu stellen.
Selbstverständlich sind auch andere Bedingungen zum Starten oder Beenden dieser erfindungsgemäßen Abschaltprozedur denkbar, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Auch die im Ausführungsbeispiel beschriebenen Wartezeiten und Temperaturschwellen sind gegebenenfalls anpassbar und von den äußeren Bedingungen abhängig. So wäre es denkbar, die Wartezeit zwischen den einzelnen Bestromungen in Abhängigkeit der Außentemperaturen zu verlängern oder zu verkürzen oder auch längere Bestromungszeiten für den Stator des Elektromotors zu wählen, so dass dieser mehr als nur eine Teildrehung vollzieht.

Claims

der festgelegte Zeitraum im ersten Schritt 3 bis 30 Sekunden beträgt.
4. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschaltprozedur bei einer Temperatur am Gebläse (12) von unter 2°C gestartet wird.
5. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschaltprozedur bei einer Temperatur am Gebläse (12) von unter -5°C gestoppt wird.
6. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschaltprozedur nach einer definierten Zeit beendet wird.
7. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschaltprozedur beendet und der Elektromotor (17) nicht mehr bestromt wird, wenn das im Brennstoffzellensystem befindliche Wasser vollständig in den festen Aggregatzustand übergegangen ist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
im Anodengaskreislauf (4) ein Feuchtigkeitssensor angeordnet ist, der den Wasseranteil im Gas im Anodengaskreislauf (4) misst, wobei bei Unterschreiten eines definierten Wasseranteils im Gas davon ausgegangen wird, dass das Wasser vollständig in den festen
Aggregatzustand übergegangen ist.
9. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Steuereinheit des Elektromotors (17) ein Kennfeld hinterlegt ist, in dem ein Zeitpunkt zum Beenden der Abschaltprozedur in Abhängigkeit einer gemessenen Außentemperatur und eines Wasseranteils im Gas zum Zeitpunkt der Abschaltung des Brennstoffzellensystems festgelegt wird.
10. Verfahren zum Betreiben eines Gebläses (12) zur Förderung von Wasserstoff in einem Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zum Anfahren des Elektromotors (17) gemäß dem zweiten Schritt notwendige Stromstärke oder Zeit zur Erzeugung einer Drehung des Rotors des Elektromotors (17) nach dem erstmaligen Abschalten gemäß dem ersten Schritt gemessen wird und bei Unterschreiten eines Stromstärkensch wellwertes oder eines festgelegten Bestromungszeitraums zur Erzeugung einer Bewegung des Rotors des Elektromotors (17) die Abschaltprozedur beendet wird.
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