EP4402736A1 - Vorrichtung und verfahren zur rezirkulation von anodengas in einem anodenkreis eines brennstoffzellensystems, brennstoffzellensystem - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur rezirkulation von anodengas in einem anodenkreis eines brennstoffzellensystems, brennstoffzellensystem

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EP4402736A1
EP4402736A1 EP22765799.6A EP22765799A EP4402736A1 EP 4402736 A1 EP4402736 A1 EP 4402736A1 EP 22765799 A EP22765799 A EP 22765799A EP 4402736 A1 EP4402736 A1 EP 4402736A1
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EP
European Patent Office
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jet pump
fuel cell
valve
cell system
anode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22765799.6A
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English (en)
French (fr)
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Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4402736A1 publication Critical patent/EP4402736A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a device for recirculating anode gas in an anode circuit of a fuel cell system.
  • a method for recirculating anode gas in an anode circuit of the fuel cell system is also proposed.
  • the device enables the method according to the invention to be carried out.
  • the invention relates to a fuel cell system with a device according to the invention.
  • a fuel cell system comprises at least one fuel cell, which can be used to convert a fuel, for example hydrogen, and an oxidizing agent, for example oxygen, into electrical energy, heat and water.
  • a fuel cell has an anode and a cathode.
  • the anode is supplied with the fuel and the cathode with the oxidizing agent.
  • the fuel is therefore the anode gas.
  • a jet pump is often used in combination with another jet pump as a gas delivery unit in order to cover a recirculation capacity in different operating states, in particular high-load operation and low-load operation.
  • the jet pumps can each be operated individually or together.
  • the jet pumps are each supplied with hydrogen by a separate dosing valve per jet pump in order to ensure flexible metering of the anode gas, which is in particular a propellant medium, as required.
  • DE 10 2007 004590 A1 discloses a device which has at least two jet pumps connected in parallel.
  • a check valve is additionally used on each of the two jet pumps in order to prevent the delivery quantity from flowing back through the respective jet pump.
  • the problem here is the high cost of two separate check valves, which increase the overall cost of the device.
  • the present invention is concerned with solving this problem.
  • the device with the features of claim 1 and the method with the features of claim 8 are proposed for the solution.
  • Advantageous developments of the invention can be found in the respective dependent claims.
  • the fuel cell system with the device according to the invention is specified.
  • a device and a method for recirculating anode gas in an anode circuit of a fuel cell system and a fuel cell system are proposed.
  • the device comprises at least two jet pumps connected in parallel, which can be operated individually or together depending on the load, with the jet pumps being supplied at least indirectly with a driving medium, in particular from a tank via a respective metering valve and an inflow line.
  • the device according to the invention is designed in such a way that a first jet pump is fluidly connected to a fuel cell, in particular an anode region, on the inflow side or outflow side via at least one check valve, with a second jet pump without such a check valve, in particular in the flow path, being fluidly connected on the inflow side or is downstream connected to the fuel cell, in particular the anode area.
  • a cost-effective design of the device can be brought about, since an additional second check valve for the second jet pump can be saved.
  • the space requirement is reduced by eliminating the additional chen second check valve significantly reduced. A more compact design of the device can thus be brought about, as a result of which less installation space is required in the overall vehicle.
  • this configuration of the device according to the invention can improve the cold start capability of the device and thus of the entire fuel cell system, in particular at temperatures below 0° C. at which there is high humidity in the anode circuit. A freezing of the second check valve in the area of the second jet pump is thus prevented in that the second jet pump is designed without such a second check valve and/or is connected to a fuel cell. As a result, the second jet pump can also be operated reliably at low temperatures and the fuel cell can be started at any time.
  • the check valve of the first jet pump is located on the outflow side in the area of a connecting line or between the connecting line and the first jet pump.
  • the check valve or an additional check valve can be located on the inflow side via a first inlet in the area of a return line or between the return line and the first jet pump. In this way, it is possible to reliably prevent the delivery quantity from flowing back through the first jet pump, in particular while the first jet pump is not controlling the quantity of the propellant medium.
  • a compact design of the device can be brought about by this inventive embodiment of the device.
  • the second jet pump is designed for low-load operation.
  • the quantity of a propellant medium is controlled, in particular as part of metering, exclusively by a second metering valve.
  • the second jet pump can be operated, in that the first jet pump is fluidically separated from the inflow line by means of the metering valve and the delivery quantity can also flow back through the first jet pump be prevented by means of the non-return valve.
  • the second jet pump is more efficient than the first jet pump when the fuel cell system is operated at low load.
  • there are no friction losses due to the anode gas flowing through the first jet pump there are no friction losses due to the anode gas flowing through the first jet pump. A consistently high recirculation capacity and/or a high level of efficiency can thus be provided.
  • the first jet pump is designed for high-load operation, and the quantity of a propellant medium is controlled, in particular as part of metering, by a first metering valve.
  • a consistently high recirculation capacity can be provided, since the jet pumps can be controlled separately from one another.
  • the efficiency of the fuel cell system can be improved since the fuel cell can be optimally charged by means of the first jet pump.
  • the second jet pump has an at least approximately identical pressure build-up potential as the first jet pump, even with a low delivery rate that approaches at least almost zero, in particular due to the geometric design of the second jet pump.
  • this pressure build-up potential can be used to prevent the delivery quantity of the anode gas from flowing back through the second jet pump. The efficiency of the device and/or of the fuel cell system can thus be improved.
  • the inflow line coming from the first shut-off valve branches off in the area of a first node into a first inflow line and a second inflow line.
  • the first and second jet pumps can be connected in parallel.
  • only the second jet pump can be charged by opening the second metering valve while the first metering valve of the first jet pump remains closed.
  • the two jet pumps connected in parallel can be operated together.
  • the proposed device is therefore particularly suitable for carrying out the method according to the invention described below. With the aid of the device, the same advantages can thus be achieved that the efficiency of the fuel cell system can be improved.
  • the proposed method for recirculating anode gas in an anode circuit of the fuel cell system at least two jet pumps connected in parallel are used, in which the second jet pump is permanently operated and the first jet pump can be switched on depending on the load, in particular by means of the first metering valve, with only the first jet pump has a check valve.
  • the method can be operated in such a way that the flow resistance of the flow lines can be reduced due to the absence of a second check valve in the area of the second jet pump.
  • both jet pumps can in principle also be used for the recirculation of anode gas. In this way, a consistently high recirculation performance can be achieved, both at high and at low loads.
  • a second jet pump designed for low load is operated at low load.
  • a high-load jet pump which is the first jet pump
  • the low-load jet pump which is the second jet pump.
  • the second jet pump when only the second jet pump is in operation, a backflow of anode gas through the respective first jet pump is prevented with the aid of at least one valve, in particular the check valve. If only one jet pump is operated, there is a risk that anode gas will be sucked back via an inactive jet pump.
  • the blocking element when using the blocking element as the non-return valve, this can also be a passive or pressure-controlled valve, so that here too the implementation is comparatively easy.
  • the at least one blocking element is preferably arranged in the area of the connecting line.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a jet pump according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a fuel cell arrangement according to the invention with a fuel cell and a device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a fuel cell arrangement according to the invention with the fuel cell and the device according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of a first jet pump 4 or a second jet pump 6.
  • the jet pump 4 , 6 has a first inlet 28 , a second inlet 36 , an intake area 7 , a mixing tube 9 and a diffuser area 11 .
  • the anode gas flows at least partially in a flow direction III through the jet pump 4, 6, with the flow direction III running parallel to a longitudinal axis 52 of the jet pump 4, 6.
  • the majority of the areas of the jet pump 4, 6 through which flow occurs are at least approximately tubular and are used to convey and/or conduct the gaseous medium, which is in particular H2 with proportions of H2O and N2, in the jet pump 4, 6 the jet pump 4, 6 is supplied with a propellant medium by means of the second inlet 36, which is fed through a channel of a nozzle 12 into the suction area 7 or the mixing tube 9 flows in.
  • the jet pump 4, 6 is supplied with recirculated material through the first inlet 28, the recirculated material being in particular the unused H2 from an anode area 38 (shown in FIG. 2) of a fuel cell 32, in particular a stack.
  • the recirculated material can also contain water and nitrogen.
  • the driving medium can come from a tank 34 and be under high pressure, in particular more than 5 bar.
  • the propellant medium is discharged from the nozzle 12 into the intake area 7 and/or the mixing tube 9 .
  • the hydrogen flowing through the nozzle 12 and serving as the motive medium has a pressure difference and/or speed difference to the recirculation medium, which flows from the first inlet 28 into the respective jet pump 4, 6, with the motive medium having a higher pressure of at least 5 bar in particular. If a so-called jet pump effect occurs, the recirculation medium is conveyed at low pressure into the central flow area of the respective jet pump 4, 6.
  • the propellant medium flows through the nozzle 12 into the intake area 7 and/or the mixing tube 9 with the pressure difference described and at a high speed, which can in particular be close to the speed of sound.
  • the nozzle 12 has an inner recess in the form of a flow opening through which the gaseous medium can flow, particularly in the case of the first jet pump 4 coming from a first metering valve 10 and flowing into the intake area 7 and/or the mixing tube 9 .
  • the driving medium hits the recirculation medium that is already in the suction area 7 and/or in the mixing tube 9 . Due to the high speed and/or pressure difference between the motive medium and the recirculation medium, internal friction and turbulence is created between the media. This creates a shear stress in the boundary layer between the fast propellant medium and the much slower recirculation medium. This tension causes momentum transfer, accelerating and entraining the recirculation medium. Mixing takes place according to the principle of conservation of momentum.
  • the recirculation medium is accelerated in the direction of flow III and a pressure drop occurs for the recirculation medium, as a result of which a suction effect sets in and thus further recirculation medium is subsequently conveyed from the area of the first inlet 28 .
  • This effect can be referred to as the jet pump effect.
  • the propellant medium flows out of the second inlet 36 into the central flow area of the first jet pump 4, so that the propellant medium can no longer flow in flow direction III to the recirculation medium in the intake area 7 and/or the mixing tube 9 and the jet pump effect is thus suspended.
  • the mixed medium to be conveyed which consists in particular of the recirculation medium and the propellant medium, flows in the direction of flow III into the diffuser area 11, where the flow velocity in the diffuser area 11 can be reduced. From there, the medium flows further, for example, into the anode area 38 of the fuel cell 32.
  • the respective metering valve 10, 14 can be located directly on the respective jet pump 4, 6, and in particular can form a common assembly with it, with the respective metering valve 10, 14 having a respective integrated driving nozzle 12a, b.
  • the respective jet pump 4, 6 is supplied with fresh anode gas via the respective metering valve 10, 14 and/or the respective integrated propulsion nozzle 12a, b.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a fuel cell system 31 according to the invention with the fuel cell 32 and the device 1 according to a first exemplary embodiment.
  • the device 1 serves to recirculate anode gas in an anode circuit of a fuel cell system 31, comprising at least two jet pumps 4, 6 connected in parallel, which can be operated individually or together depending on the load, with the jet pumps 4, 6 being at least indirectly supplied with a propellant medium, in particular made of is fed to the tank 34 via the first shut-off valve 15 and/or an inflow line 21 .
  • fresh anode gas which is in particular a propellant medium, flows from the tank 34 via a tank line 27 to a second shut-off valve 17.
  • the second shut-off valve 17 can be used to fluidly separate the tank 34 from the fuel cell system
  • the propellant flows to a pressure control valve 19, which is in particular a pressure reducer 19, by means of which the pressure level of the anode gas coming from the tank 34 is reduced before it flows further into a medium-pressure line.
  • the second shut-off valve 17 is typically used for safety reasons, with the second shut-off valve 17 being used optionally.
  • the pressure reduction can be regulated down from a pressure level in the range of 700 bar, which prevails in the tank 34, for example, to a pressure level in the range of 10 to 15 bar in the area of the medium-pressure line.
  • the motive medium flows from the medium-pressure line via the first shut-off valve 15 and the downstream inflow line 21 to the respective jet pump 4, 6.
  • the inflow line 21 coming from the first shut-off valve 15 branches off in the area of a first node 46 into a first inflow line 21a and a second inflow line 21b .
  • the device 1 and/or the respective jet pump 4 , 6 are connected to the fuel cell 32 via a connecting line 29 , which includes the anode area 38 and a cathode area 40 .
  • a return line 23 is provided which connects the anode area 38 of the fuel cell
  • the first gaseous medium that is not utilized in the anode region 38 during operation of the fuel cell 32 can be returned to the first inlet 28 by means of the return line 23 .
  • This first gaseous medium is in particular the previously described recirculation medium.
  • a water separator 8 and/or a drain valve 30 can also be located in the area of the return line 23 .
  • the unused gaseous medium thus flows from the fuel cell 32 into the water separator 8, in which the water is separated from the hydrogen and in which the water is then discharged into an environment 26, for example by means of a valve 8.
  • the anode gas can flow back to the respective jet pump 4 , 6 or to the drain valve 30 via the connecting line 29 .
  • the drain valve 30 which is in particular a purge valve 30, water and/or hydrogen and/or nitrogen are released to the environment 26.
  • the first jet pump 4 is fluidically connected to the fuel cell 32, in particular the anode region 38, via at least one check valve 18 on the inflow or outflow side, with the second jet pump 6 being fluidically connected without such a check valve, in particular in the flow path, on the inflow side or is connected on the outflow side to the fuel cell 32, in particular to the anode area 38.
  • the second jet pump 6 therefore has no separate second check valve.
  • the second jet pump 6 is designed for the lowest operating point that occurs in the fuel cell 32 and therefore does not require quantity regulation.
  • the first jet pump 4 is designed for high-load operation and quantity control of a propellant medium, in particular as part of metering, is carried out by first metering valve 10.
  • the second jet pump 6 is therefore designed for low-load operation and quantity control of a propellant medium, particularly as part of metering , takes place through the second metering valve 14 .
  • the first jet pump 4 is designed for high-load operation, and the quantity of a propellant medium is controlled, in particular as part of metering, by the first metering valve 10.
  • the respective connecting line 29a, b is located downstream of the respective jet pump 4, 6.
  • the connecting lines 29a, b converge in the area of a second node 48 and/or are fluidly connected to one another and to another area of the connecting line 29 .
  • the respective jet pump 4 , 6 is connected to the fuel cell 32 by means of the connecting line 29 .
  • the check valve 18 of the first jet pump 4 is located upstream of the first inlet 28 in the area of the return line 23b or between the return line 23b and the first jet pump 4.
  • the second jet pump 6 can have an at least approximately identical pressure build-up potential as the first jet pump 4, even with a low delivery rate, which is at least almost zero, in particular due to the geometric design of the second jet pump 6.
  • the method shown for recirculating anode gas in which at least two jet pumps 4, 6 connected in parallel are used, in which the second jet pump 6 is permanently operated and the first jet pump 4 can be switched on depending on the load.
  • the connection can be made by means of the first metering valve 10, with only the first jet pump 4 having a check valve 18.
  • Check valve 18 can be used, for example a spring-loaded or springless check valve 18 or a ball valve 18, plate valve 18, flap valve 18.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a fuel system 31 according to the invention with the fuel cell 32 and the device 1 according to a second embodiment.
  • the check valve 18 of the first jet pump 4 is located on the inflow side before the first inlet 28 in the area of the return line 23b or between the return line 23b and the first jet pump 4, either on the outflow side in the area of the connecting line 29b or between the connecting line 29b and the first jet pump 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems (31) sowie ein Brennstoffzellensystem (31) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis des Brennstoffzellensystems (31), bei dem mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen (4, 6) verwendet werden, die lastabhängig jeweils einzeln oder gemeinsam betrieben werden.

Description

Beschreibung
Titel:
Vorrichtung und Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems. Ferner wird ein Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis des Brennstoffzellensystems vorgeschlagen. Die Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Stand der Technik
Ein Brennstoffzellensystem umfasst mindestens eine Brennstoffzelle, mit deren Hilfe ein Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, und ein Oxidationsmittel, beispielsweise Sauerstoff, in elektrische Energie, Wärme und Wasser gewandelt werden können. Eine Brennstoffzelle weist hierzu eine Anode und eine Kathode auf. Die Anode wird im Betrieb des Brennstoffzellensystems mit dem Brennstoff, die Kathode mit dem Oxidationsmittel versorgt. Bei dem Brennstoff handelt es sich demnach um das Anodengas.
Systemisch hat sich bei der Versorgung der Anode mit Brennstoff bzw. Anodengas der Ansatz etabliert, das noch brennstoffreiche aus der Brennstoffzelle austretende Anodengas zu rezirkulieren und zusammen mit frischem Brennstoff erneut der Anode zuzuführen. Hierbei gelangt oftmals eine Strahlpumpe in Kombination mit einer weiteren Strahlpumpe als Gasfördereinheit zum Einsatz um eine Rezirkulationsleistung bei verschiedenen Betriebszuständen, insbesondere einen Hochlastbetrieb und einen Niedriglastbetrieb, abzudecken. Die Strahlpumpen die können dabei lastabhängig jeweils einzeln oder gemeinsam betreibbar sein. Die Strahlpumpen werden dabei durch jeweils ein separates Dosierventil pro Strahlpumpe mit Wasserstoff versorgt, um eine flexible, bedarfsgerechte Zudosierung des Anodengases, bei dem es sich insbesondere um ein Treibmedium handelt, zu gewährleisten. Aus der DE 10 2007 004590 Al ist eine Vorrichtung bekannt, die mindestens zwei parallel verschaltete Strahlpumpen aufweist. Typischerweise wird aus Sicherheitsgründen zusätzlich an jeder der beiden Strahlpumpen jeweils ein Rückschlagventil verwendet, um eine Rückströmung der Fördermenge durch die jeweilige Strahlpumpe zu verhindern. Problematisch sind dabei die hohen Kosten für zwei separate Rückschlagventile, die die Gesamtkosten der Vorrichtung erhöhen.
Mit der Lösung dieses Problems ist die vorliegende Erfindung befasst. Zur Lösung werden die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird das Brennstoffzellensystem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems und ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen, die lastabhängig jeweils einzeln oder gemeinsam betreibbar sind, wobei den Strahlpumpen zumindest mittelbar ein Treibmedium, insbesondere aus einem Tank über ein jeweiliges Dosierventil und eine Zuströmleitung zugeführt wird.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgeführt, dass eine erste Strahlpumpe fluidisch zuströmseitig oder abströmseitig über mindestens ein Rückschlagventil mit einer Brennstoffzelle, insbesondere einem Anodenbereich, verbunden ist, wobei eine zweite Strahlpumpe ohne ein derartiges Rückschlagventil, insbesondere im Strömungspfad, fluidisch zuströmseitig oder abströmseitig mit der Brennstoffzelle, insbesondere dem Anodenbereich, verbunden ist. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass eine kostengünstige Ausführung der Vorrichtung herbeigeführt werden kann, da ein zusätzliches zweites Rückschlagventil für die zweite Strahlpumpe eingespart werden kann. Zudem wird der Bauraumbedarf durch den Wegfall des zusätzli- chen zweiten Rückschlagventils deutlich gesenkt. Somit kann eine kompaktere Bauweise der Vorrichtung herbeigeführt werden, wodurch weniger Bauraum im Gesamtfahrzeug benötigt wird. Weiterhin kann die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht werden, da die Gefahr eines defekten zweiten Rückschlagventils aufgrund der Einsparung dieses vollständig vermieden wird. Des Weiteren kann durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung die Kaltstartfähigkeit der Vorrichtung und somit des gesamten Brennstoffzellensystems verbessern, insbesondere bei Temperaturen unter 0°C, bei der eine hohe Feuchtigkeit im Anodenkreis vorliegt. Ein Festfrieren des zweiten Rückschlagventil im Bereich der zweiten Strahlpumpe wird somit dadurch verhindert, dass die zweite Strahlpumpe ohne ein derartiges zweites Rückschlagventil ausgeführt und/oder mit einer Brennstoffzelle verbunden ist. Dadurch kann die zweite Strahlpumpe auch bei tiefen Temperaturen zuverlässig betrieben werden und ein Start der Brennstoffzelle ist jederzeit möglich.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Fördereinrichtung möglich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung befindet sich das Rückschlagventil der ersten Strahlpumpe abströmseitig im Bereich einer Verbindungsleitung oder zwischen der Verbindungsleitung und der ersten Strahlpumpe. Zudem oder alternativ kann sich das oder ein zusätzliches Rückschlagventil zuströmseitig über einen ersten Zulauf im Bereich einer Rückführleitung oder zwischen der Rückführleitung und der ersten Strahlpumpe befinden. Auf diese Weise kann in zuverlässiger Weise eine Rückströmung der Fördermenge durch die erste Strahlpumpe verhindert werden, insbesondere während die erste Strahlpumpe keine Mengensteuerung des Treibmediums durchführt. Zudem kann durch diese erfinderische Ausführungsform der Vorrichtung eine kompakte Bauform der Vorrichtung herbeigeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist die zweite Strahlpumpe für einen Niedriglastbetrieb ausgelegt. Dabei erfolgt eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, ausschließlich durch ein zweite Dosierventil. In Falle des Niedriglastbetriebs kann somit ausschließlich die zweite Strahlpumpe betrieben werden, indem die erste Strahlpumpe mittels des Dosierventils fluidisch von der Zuströmleitung getrennt wird und auch eine Rückströmung der Fördermenge durch die erste Strahlpumpe mittels des Rückschlagventils verhindert werden. Dabei hat die zweite Strahlpumpe aufgrund Ihrer Größe und/oder der Ausführung der Strömungskonturen einen besseren Wirkungsgrad als die erste Strahlpumpe bei einem Niederlastbetrieb des Brennstoffzellensystems. Zudem treten keine Reibungsverluste aufgrund eines Durchströmens des Anodengases durch die erste Strahlpumpe auf. Somit kann eine gleichbleibend hohe Rezirkulationsleistung und/oder ein hoher Wirkungsgrad bereitgestellt werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Strahlpumpe für einen Hochlastbetrieb ausgelegt und eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, erfolgt durch ein erste Dosierventil. Auf diese Weise kann eine gleichbleibend hohe Rezirkulationsleistung bereitgestellt werden, da die Strahlpumpen getrennt voneinander ansteuerbar sind. Zudem kann der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems verbessert werden, da eine optimale Beschickung der Brennstoffzelle mittels der ersten Strahlpumpe erfolgen kann.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung weist die zweite Strahlpumpe auch bei einer geringen Fördermenge, die zumindest nahezu gegen null geht, ein zumindest annähernd identisches Druckaufbaupotential auf, wie die erste Strahlpumpe, insbesondere aufgrund der geometrischen Ausführung der zweiten Strahlpumpe. Auf diese Weise kann mittels dieses Druckaufbaupotential eine Rückströmung der Fördermenge des Anodengases durch die zweite Strahlpumpe verhindert werden. Somit kann der Wirkungsgrad der Vorrichtung und/oder des Brennstoffzellensystems verbessert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung verzweigt sich die Zuströmleitung von dem ersten Absperrventil kommend im Bereich eines ersten Knotenpunktes in eine erste Zuströmleitung und eine zweite Zuströmleitung verzweigt. Auf diese Weise kann eine parallele Verschaltung der ersten und zweiten Strahlpumpe erfolgen. Dabei kann eine Beschickung ausschließlich der zweiten Strahlpumpe erfolgen, indem das zweite Dosierventil geöffnet wird, während das erste Dosierventil der ersten Strahlpumpe geschlossen bleibt. Darüber hinaus sind die zwei parallel geschalteten Strahlpumpen gemeinsam betreibbar. Dabei lässt sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung und/oder des Brennstoffzellensystems verbessern und eine effiziente Versorgung der Brennstoffzelle mit Wasserstoff gewährleisten über zumindest nahezu alle Betriebszustände. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist demnach insbesondere zur Durchführung des im Folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Mit Hilfe der Vorrichtung lassen sich somit die gleichen Vorteile erzielen das der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems verbessert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis des Brennstoffzellensystems werden mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen verwendet, bei der permanent die zweite Strahlpumpe betrieben wird und lastabhängig die erste Strahlpumpe zugeschaltet werden kann, insbesondere mittels des ersten Dosierventils, wobei nur die erste Strahlpumpe ein Rückschlagventil aufweist. Auf diese Weise kann das Verfahren derart betrieben werden, dass der Strömungswiderstand der Strömungsleitungen aufgrund des nicht vorhandenen zweiten Rückschlagventils im Bereich der zweiten Strahlpumpe reduziert werden kann. Auf diese Weise lässt sich der Wirkungsgrad des Brennstoffzellensystems mittels des Verfahrens verbessert werden. Zudem können grundsätzlich auch beide Strahlpumpen zur Rezirkulation von Anodengas eingesetzt werden. Auf diese Weise kann eine gleichbleibend hohe Rezirkulationsleistung erbracht werden, und zwar sowohl bei hoher als auch bei niedriger Last.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass bei Niedriglast lediglich eine für Niedriglast ausgelegte zweite Strahlpumpe betrieben wird. Dies führt zu einer lastangepassten Rezirkulationsleistung. Für Hochlast kann eine Hochlast-Strahlpumpe, bei der es sich um die erste Strahlpumpe, vorgesehen sein, die dann zusammen mit der Niedriglast-Strahlpumpe, bei der es sich um die zweite Strahlpumpe handelt, betrieben wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird im Betrieb lediglich der zweiten Strahlpumpe ein Rückströmen von Anodengas durch die jeweils erste Strahlpumpe mit Hilfe mindestens Ventils, insbesondere des Rückschlagventils, verhindert. Sofern nur eine Strahlpumpe betrieben wird, besteht die Gefahr, dass Anodengas über eine inaktive Strahlpumpe rückgesaugt wird. Bei der Verwendung des Sperrelements als das Rückschlagventil, kann auch dieses ein passives bzw. druckgesteuertes Ventil sein, so dass auch hier die Umsetzung vergleichsweise einfach ist. Das mindestens eine Sperrelement ist vorzugsweise im Bereich der Verbindungsleitung angeordnet.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die
Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Strahlpumpe
Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung mit einer Brennstoffzelle und einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzellenanordnung mit der Brennstoffzelle und der Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer ersten Strahlpumpe 4 oder einer zweiten Strahlpumpe 6.
Dabei weist die Strahlpumpe 4, 6 einen ersten Zulauf 28, einen zweiten Zulauf 36 einen Ansaugbereich 7, ein Mischrohr 9 und einen Diffusorbereich 11 auf. Das Anodengas strömt dabei zumindest teilweise in einer Strömungsrichtung III durch die Strahlpumpe 4, 6, wobei die Strömungsrichtung III parallel zu einer Längsachse 52 der Strahlpumpe 4, 6 verläuft. Der Großteil der durchströmten Bereiche der Strahlpumpe 4, 6 sind dabei zumindest annährend rohrförmig ausgebildet und dienen zum Fördern und/oder Leiten des gasförmigen Mediums, bei dem es sich insbesondere um H2 mit Anteilen an H2O und N2 handelt, in der Strahlpumpe 4, 6 Dabei wird der Strahlpumpe 4, 6 mittels des zweiten Zulaufs 36 ein Treibmedium zugeführt, welches durch einen Kanal einer Düse 12 in den An- saugbereich 7 oder das Mischrohr 9 einströmt. Zudem wird der Strahlpumpe 4, 6 ein Rezirkulat durch den ersten Zulauf 28 zugeführt, wobei es sich bei dem Re- zirkulat insbesondere um das unverbrauchte H2 aus einem Anodenbereich 38 (gezeigt in Fig. 2) einer Brennstoffzelle 32, insbesondere einem Stack, handelt, wobei das Rezirkulat auch Wasser und Stickstoff aufweisen kann. Das Treibmedium kann dabei von einem Tank 34 kommen und unter hohen Druck, insbesondere von mehr als 5 bar, stehen.
Von der Düse 12 wird das Treibmedium in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 abgelassen. Der durch die Düse 12 strömende und als Treibmedium dienende Wasserstoff weist eine Druckdifferenz und/oder Geschwindigkeitsdifferenz zum Rezirkulationsmedium auf, das aus dem ersten Zulauf 28 in die jeweilige Strahlpumpe 4, 6 einströmt, wobei das Treibmedium insbesondere einen höheren Druck von mindestens 5 bar aufweist. Wenn sich ein sogenannter Strahlpumpeneffekt einstellt wird das Rezirkulationsmedium mit einem geringen Druck in den zentralen Strömungsbereich der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6 gefördert. Dabei strömt das Treibmedium mit der beschriebenen Druckdifferenz und einer hohen Geschwindigkeit, die insbesondere nahe der Schallgeschwindigkeit liegen kann, durch die Düse 12 in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohrs 9 ein.
Die Düse 12 weist dabei eine innere Ausnehmung in Form eines Strömungsöffnung auf, durch die das gasförmige Medium strömen kann, insbesondere im Falle der ersten Strahlpumpe 4 von einem ersten Dosierventil 10 kommend und in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 einströmend. Dabei trifft das Treibmedium auf das Rezirkulationsmedium, das sich bereits im Ansaugbereich 7 und/oder im Mischrohr 9 befindet. Aufgrund der hohen Geschwindigkeits- und/oder Druck-Differenz zwischen dem Treibmediums und dem Rezirkulationsmedium wird eine innere Reibung und Turbulenz zwischen den Medien erzeugt. Dabei entsteht eine Scherspannung in der Grenzschicht zwischen dem schnellen Treibmedium und dem wesentlich langsameren Rezirkulationsmedium. Diese Spannung bewirkt eine Impulsübertragung, wobei das Rezirkulationsmedium beschleunigt und mitgerissen wird. Die Mischung geschieht nach dem Prinzip der Impulserhaltung. Dabei wird das Rezirkulationsmedium in der Strömungsrichtung III beschleunigt und es entsteht für das Rezirkulationsmedium ein Druckabfall, wodurch eine Saugwirkung einsetzt und somit weiteres Rezirkulationsmedium aus dem Bereich des ersten Zulaufs 28 nachgefördert wird. Dieser Effekt kann als Strahlpumpeneffekt bezeichnet werden. Durch das Ansteuern der Zu-Dosierung des Treibmediums mittels des ersten Dosierventils 10 und/oder eines ersten Absperrventils 15 kann eine Förderrate des Rezirkulations- mediums reguliert werden und auf den jeweiligen Bedarf eines gesamten Brenn- stoffzellen-Systems 31 (nicht gezeigt in Fig. 1) je nach Betriebszustand und Betriebsanforderungen angepasst werden. In einem beispielhaften Betriebszustand der Vorrichtung 1 und/oder der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6 bei dem sich das erste Dosierventil 10 in geschlossenem Zustand befindet, kann verhindert werden, dass das Treibmedium aus dem zweiten Zulauf 36 in den zentralen Strömungsbereich der ersten Strahlpumpe 4 nachströmt, so dass das Treibmedium nicht weiter in Strömungsrichtung III zum Rezirkulationsmedium in den Ansaugbereich 7 und/oder das Mischrohr 9 einströmen kann und somit der Strahlpumpeneffekt aussetzt. Nach dem Passieren des Mischrohrs 9 strömt das vermischte und zu fördernde Medium, das insbesondere aus dem Rezirkulationsmedium und dem Treibmedium besteht, in der Strömungsrichtung III in den Diffusorbereich 11, wobei es im Diffusorbereich 11 zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit kommen kann. Von dort strömt das Medium beispielsweise weiter in den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle 32.
Wie in Fig. 1 gezeigt kann sich das jeweilige Dosierventil 10, 14 direkt an der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6 befinden, und insbesondere eine gemeinsame Baugruppe mit diesem ausbilden, wobei das jeweilige Dosierventil 10, 14 eine jeweilige integrierte Treibdüse 12a, b aufweisen kann. Der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6 wird dabei frisches Anodengas über das jeweilige Dosierventil 10, 14 und/oder die jeweilige integrierte Treibdüse 12a, b zugeführt wird.
Fig. 2 zeigte eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen des Brennstoffzellen-Systems 31 mit der Brennstoffzelle 32 und der Vorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 1 dient dabei zur Re- zirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems 31, umfassend mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen 4, 6, die lastabhängig jeweils einzeln oder gemeinsam betreibbar sind, wobei den Strahlpumpen 4, 6 zumindest mittelbar ein Treibmedium, insbesondere aus dem Tank 34 über das erste Absperrventil 15 und/oder eine Zuströmleitung 21 zugeführt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform strömt dabei frisches Anodengas, bei dem es sich insbesondere um ein Treibmedium handelt, vom Tank 34 über eine Tankleitung 27 zu einem zweiten Absperrventil 17. Das zweite Absperrventil 17 kann dabei zum fluidischen Trennen des Tanks 34 vom Brennstoffzellensystem
31 und/oder der Brennstoffzelle 32 dienen. Vom zweiten Absperrventil 17 strömt das Treibmedium zu einem Druckregelventil 19, bei dem es sich insbesondere um einen Druckminderer 19 handelt, mittels dessen das Druckniveau des vom Tank 34 kommenden Anodengases reduziert wird, bevor es weiter in eine Mitteldruckleitung strömt. Das zweite Absperrventil 17 wird dabei typischerweise aus Sicherheitsgründen verwendet, wobei das zweite Absperrventil 17 optional verwendet wird. Die Druckreduzierung kann dabei bei einer möglichen beispielhaften Ausführungsform des Brennstoffzellensystems 31 von einem Druckniveau im Bereich von 700 bar, welches beispielsweise im Tank 34 vorherrscht, auf ein Druckniveau im Bereich von 10 bis 15 bar im Bereich der Mitteldruckleitung heruntergeregelt werden. Von der Mitteldruckleitung strömt das Treibmedium über das erste Absperrventil 15 und die stromabwärtige Zuströmleitung 21 zu der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6. Die Zuströmleitung 21 von dem ersten Absperrventil 15 kommend im Bereich eines ersten Knotenpunktes 46 in eine erste Zuströmleitung 21a und eine zweite Zuströmleitung 21b verzweigt.
Dabei ist gezeigt, dass die Vorrichtung 1 und/oder die jeweilige Strahlpumpe 4, 6 über eine Verbindungsleitung 29 mit der Brennstoffzelle 32 verbunden sind, die den Anodenbereich 38 und einen Kathodenbereich 40 umfasst. Zudem ist eine Rückführleitung 23 vorgesehen, die den Anodenbereich 38 der Brennstoffzelle
32 zumindest mittelbar mit dem jeweiligen ersten Zulauf 28, und somit insbesondere mit dem Ansaugbereich 7, des der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6 verbindet. Mittels der Rückführleitung 23 kann das im Anodenbereich 38 beim Betrieb der Brennstoffzelle 32 nicht verwertete erste gasförmige Medium zum ersten Zulauf 28 zurückgeführt werden. Bei diesem ersten gasförmigen Medium handelt es sich insbesondere um das vorangegangen beschriebene Rezirkulationsmedium. Es kann sich zudem in einer beispielhaften Ausführungsform im Bereich der Rückführleitung 23 ein Wasserabscheider 8 und/oder ein Ablassventil 30 befinden. Somit strömt das unverbrauchte gasförmige Medium aus der Brennstoffzelle 32 in den Wasserabscheider 8, in dem das Wasser vom Wasserstoff getrennt wird und in dem dann das Wasser beispielsweise mittels eines Ventils 8 in eine Umgebung 26 abgelassen wird. Von dort kann das Anodengas über die Verbindungsleitung 29 zurück zur jeweiligen Strahlpumpe 4, 6 oder zum Ablassventil 30 strömen. Im Bereich des Ablassventils 30, bei dem es sich insbesondere um ein Purge-Ventil 30 handelt, Wasser und/oder Wasserstoff und/oder Stickstoff an die Umgebung 26 abgegeben werden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist die erste Strahlpumpe 4 fluidisch zuströmseitig oder abströmseitig über mindestens ein Rückschlagventil 18 mit der Brennstoffzelle 32, insbesondere dem Anodenbereich 38, verbunden ist, wobei die zweite Strahlpumpe 6 ohne ein derartiges Rückschlagventil, insbesondere im Strömungspfad, fluidisch zuströmseitig oder abströmseitig mit der Brennstoffzelle 32, insbesondere dem Anodenbereich 38, verbunden ist. Die zweite Strahlpumpe 6 weist somit kein separates zweites Rückschlagventil auf. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die zweite Strahlpumpe 6 für den kleinsten auftretenden Betriebspunkt der Brennstoffzelle 32 ausgelegt ist und damit keine Mengenregelung erfordert. Die erste Strahlpumpe 4 hingegen ist für einen Hochlastbetrieb ausgelegt und eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, erfolgt durch das erste Dosierventil 10. Die zweite Strahlpumpe 6 ist somit für einen Niedriglastbetrieb ausgelegt und eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, durch das zweite Dosierventil 14 erfolgt. Dagegen ist die erste Strahlpumpe 4 für einen Hochlastbetrieb ausgelegt und eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, erfolgt durch das erste Dosierventil 10.
Wie in Fig. 2 gezeigt befindet sich die jeweilige Verbindungsleitung 29a, b stromabwärts der jeweiligen Strahlpumpe 4, 6. Die Verbindungsleitungen 29a, b laufen im Bereich eines zweiten Knotenpunktes 48 zusammen und/oder sind fluidisch miteinander und mit einem weiteren Bereich der Verbindungsleitung 29 verbunden. Dabei ist die jeweilige Strahlpumpe 4, 6 mittels der Verbindungsleitung 29 mit der Brennstoffzelle 32 verbunden. In dem in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel befindet sich das Rückschlagventil 18 der ersten Strahlpumpe 4 zuströmseitig vor dem ersten Zulauf 28 im Bereich der Rückführleitung 23b oder zwischen der Rückführleitung 23b und der ersten Strahlpumpe 4 befindet.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung 1 kann die zweite Strahlpumpe 6 auch bei einer geringen Fördermenge, die zumindest nahezu gegen null geht, ein zumindest annähernd identisches Druckaufbaupotential aufweisen, wie die erste Strahlpumpe 4, insbesondere aufgrund der geometrischen Ausführung der zweiten Strahlpumpe 6. Bei dem gezeigten Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas, bei dem mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen 4, 6 verwendet werden, bei der permanent die zweite Strahlpumpe 6 betrieben wird und lastabhängig die erste Strahlpumpe 4 zugeschaltet werden kann. Die Zuschaltung kann dabei mittels des ersten Dosierventils 10, wobei nur die erste Strahlpumpe 4 ein Rückschlagventil 18 aufweist. Dabei können unterschiedlichste Bauformen eines Rückschlagventils 18 verwendet werden, beispielsweise ein federbelastetes oder federloses Rückschlagventil 18 oder ein Kugelventil 18, Plattenventil 18, Klappenventil 18. Bei dem Verfahren für den Betrieb der Vorrichtung 1 wird bei der zweiten Strahlpumpe 6 ein Rückströmen von Anodengas durch die erste Strahlpumpe 4 mit Hilfe mindestens eines Rückschlagventils 18 verhindert. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass die Strahlpumpen 4, 6 in effizienter Weise parallel verschaltet werden können. Zudem können die erste Strahlpumpe 4 und die zweite Strahlpumpe 6 somit effizient parallel geschaltet werden und bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Brennstoffzellensystems 31 kann eine effiziente Versorgung der Brennstoffzelle 32 mit Anodengas sichergestellt werden. Zudem lässt sich eine kompakte Bauform der Vorrichtung 1 und der Verbindungsleitungen 29a, 29b bei einer fluidischen Verbindung dieser mittels des zweiten Knotenpunktes 48 erzielen.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffsystems 31 mit der Brennstoffzelle 32 und der Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei befindet sich das Rückschlagventil 18 der ersten Strahlpumpe 4 zuströmseitig vor dem ersten Zulauf 28 im Bereich der Rückführleitung 23b oder zwischen der Rückführleitung 23b und der ersten Strahlpumpe 4, entweder abströmseitig im Bereich der Verbindungsleitung 29b oder zwischen der Verbindungsleitung 29b und der ersten Strahlpumpe 4.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems (31), umfassend mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen (4, 6), die lastabhängig jeweils einzeln oder gemeinsam betreibbar sind, wobei den Strahlpumpen (4, 6) zumindest mittelbar ein Treibmedium, insbesondere aus einem Tank (34), über eine Zuströmleitung (21) zugeführt wird, wobei eine erste Strahlpumpe (4) einlassseitig ein erstes Ventil (10), vorzugsweise ein erstes Dosierventil (10), aufweist und eine zweite Strahlpumpe (6) einlassseitig ein zweites Ventil (14), vorzugsweise ein zweites Dosierventil (14), aufweist, wobei die Strahlpumpen (4, 6) über mindestens eine Verbindungsleitung (29) und mindestens eine Rückführleitung (23) zumindest mittelbar fluidisch mit einer Brennstoffzelle (32) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlpumpe (4) fluidisch zuströmseitig oder abströmseitig über mindestens ein Rückschlagventil (18) mit der Brennstoffzelle (32), insbesondere einem Anodenbereich (38), verbunden ist, wobei die zweite Strahlpumpe (6) ohne ein derartiges Rückschlagventil, insbesondere im Strömungspfad, fluidisch zuströmseitig oder abströmseitig mit der Brennstoffzelle (32), insbesondere dem Anodenbereich (38), verbunden ist.
2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rückschlagventil (18) der ersten Strahlpumpe (4) abströmseitig im Bereich der Verbindungsleitung (29b) oder zwischen der Verbindungsleitung (29b) und der ersten Strahlpumpe (4) befindet und/oder zuströmseitig über den ersten Zulauf (28) im Bereich der Rückführleitung (23b) oder zwischen der Rückführleitung (23b) und der ersten Strahlpumpe (4) befindet
3. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlpumpe (6) für einen Niedriglastbetrieb ausgelegt ist und eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, durch das zweite Dosierventil (14) erfolgt.
4. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlpumpe (4) für einen Hochlastbetrieb ausgelegt ist und eine Mengensteuerung eines Treibmediums, insbesondere im Rahmen einer Zudosierung, durch das erste Dosierventil (10) erfolgt. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlpumpe (6) auch bei einer geringen Fördermenge, die zumindest nahezu gegen null geht, ein zumindest annähernd identisches Druckaufbaupotential aufweist, wie die erste Strahlpumpe (4), insbesondere aufgrund der geometrischen Ausführung der zweiten Strahlpumpe (6). Vorrichtung (1) gemäß einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zuströmleitung (21) von einem ersten Absperrventil (15) kommend im Bereich eines ersten Knotenpunktes (46) in eine erste Zuströmleitung (21a) und eine zweite Zuströmleitung (21b) verzweigt. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung der jeweiligen Strahlpumpe (4, 6) dass jeweilige Dosierventil (10, 14) weiterhin vorzugsweise das jeweilige Dosierventil (10, 14) mit integrierter Treibdüse (12a, b), verwendet wird, über welches der jeweiligen Strahlpumpe (10, 14) frisches Anodengas zugeführt wird. Verfahren zur Rezirkulation von Anodengas in einem Anodenkreis eines Brennstoffzellensystems (31), bei dem mindestens zwei parallel geschaltete Strahlpumpen (4, 6) verwendet werden, bei der permanent die zweite Strahlpumpe (6) betrieben wird und lastabhängig die erste Strahlpumpe (4) zugeschaltet werden kann, insbesondere mittels eines ersten Dosierventils (10), wobei nur die erste Strahlpumpe (4) ein Rückschlagventil (18) aufweist. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Niedriglast lediglich die für Niedriglast ausgelegte zweite Strahlpumpe (6) betrieben wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb lediglich der zweiten Strahlpumpe (6) ein Rückströmen von Anodengas durch die erste Strahlpumpe (4) mit Hilfe mindestens eines Rückschlagventils (18) verhindert wird. Brennstoffzellensystem mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung (1) in einem Anodenkreis des Brennstoffzellensystems (31) angeordnet ist.
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