WO2013045044A1 - Anode circuit and method for preparing a restart - Google Patents

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WO2013045044A1
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gas
anode
purge gas
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Oliver Harr
Philipp Hausmann
Matthias Jesse
Wilfried Marx
Cosimo Mazzotta
Klaus Scherrbacher
Christian Schmidt
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Daimler Ag
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    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to an anode circuit for a fuel cell system according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art Furthermore, the invention relates to a method for preparing a fuel cell of a fuel cell system to a restart, according to the closer defined in the preamble of claim 4.
  • Fuel cells for example in PE fuel cell technology, well known.
  • anode circuits In such fuel cell systems so-called anode circuits or
  • Anode loops very common consist of a recirculation line, which recirculates exhaust gas from an anode compartment of the fuel cell to an anode gas supply line. Through this, the recirculated exhaust gas is then passed together with fresh fuel for the fuel cell back into the anode compartment. To compensate for pressure losses in the anode chamber itself and in the recirculation line, has such
  • Anodenniklauf typically a recirculation conveyor on.
  • blowers and gas jet pumps or the combination thereof are known from the prior art.
  • gas jet pump as
  • Recirculation conveyor has the decisive advantage that it can be operated with the typically pressurized fuel, for example hydrogen from a compressed gas storage.
  • the recirculation of the exhaust gas can be done comparatively energy-saving.
  • the fresh fuel as a propellant stream flows to a chamber with the recirculated exhaust gas, which is typically followed by a venturi.
  • the anode exhaust gas is then conveyed through the propellant gas stream and fed via the anode gas supply line to the anode chamber.
  • an anode circuit typically has a drain line with a shutter or a drain valve.
  • a drain line with a shutter or a drain valve.
  • About the drain line for example, from time to time or as a function of a hydrogen or nitrogen concentration in the anode circuit gas and possibly water drained so as to
  • a drain line for the gas and a drain line for the water can be provided. It is also possible to provide only one discharge line, which then preferably branches off in the region of a water separator from the recirculation line, in order to discharge the water from the anode circulation first and, if necessary, the gas when it is discharged.
  • Freezing freeze and block essential functionalities of the fuel cell and the fuel cell system In particular, the freezing of the fuel cell itself is critical to a successful restart. It is known from the general state of the art that a fuel cell which is as dry as possible has a better starting capability. Therefore, the fuel cell can be purged when switching off the system with air from an air conveyor to water from the
  • DE 103 08 473 A1 describes the purging of the fuel cell with air from a compressed air source in order to realize this without the operation of the air conveyor.
  • DE 11 204 001 726 T5 also describes the possibility of using nitrogen for this purpose.
  • the object of the present invention is now to provide an anode circuit of a fuel cell system or a method for preparing a fuel cell system with such an anode circuit to a resistance, which avoids the disadvantages mentioned above.
  • anode circuit with the features in the characterizing part of claim 1.
  • a method with the features in the characterizing part of claim 4 solves this problem.
  • Advantageous embodiments of the anode circuit and / or of the method result from the remaining dependent claims.
  • Gas jet pump switchable either with a fuel source or a purge gas source is connected as a propellant gas stream source.
  • the gas jet pump can take over the promotion of the anode exhaust gas in regular operation, either alone or in addition to an anode recirculation fan. It is connected to the fuel source and the fresh fuel supplied to the anode compartment serves as a propellant gas stream for the gas jet pump.
  • a purge gas source such as an air source, a nitrogen source or the like. So can
  • the fuel purge gas can be metered as a propellant gas stream through the gas jet pump in the anode circuit.
  • the design offers the possibility of flushing both the anode compartment and the entire circuit of the anode recirculation with the purge gas, so as to dry this area, moisture and any water present
  • the gas jet pump is actively operated by the purge gas, so that not only the anode chamber itself, but also the recirculation line is flushed accordingly.
  • the fuel cell is prepared for a restart by flowing through a purge gas.
  • the supply of the purge gas takes place according to the invention from a purge gas source in the region of the gas jet pump, in such a way that the purge gas forms the propellant gas stream of the gas jet pump.
  • the inventive method thus allows the flushing of the anode compartment as well as the flushing of the
  • Recirculation line and the anode gas supply line This will be a safe drying or blowing out liquid water from the entire anode circuit, so that the fuel cell on the anode side is ideally prepared for a later restart.
  • the method according to the invention can be carried out either when the fuel cell system is switched off or else in a separate procedure which prepares the fuel cell system for a restart. For example, such a procedure may be temperature controlled during standstill of the
  • Fuel cell system done The fuel cell system is, if the temperature falls below a predetermined threshold and must therefore be expected to restart at temperatures below freezing point, woken up briefly and prepared for re-start with a suitable procedure.
  • the inventive method can be used to dry the anode side accordingly.
  • a compressed gas storage in particular when it is filled with the compressed gas during operation of the fuel cell system, represents a very simple and inexpensive flushing gas source.
  • the compressed gas container may be formed as a compressed air reservoir. This is filled during normal operation of the fuel cell by the compressor with compressed air and can then be used in the inventive method as a purge gas source.
  • the advantage is given in particular if the method is carried out independently of the operation of the fuel cell system. In this case, it is particularly advantageous if the purge gas source, the purge gas without additional
  • Purge gas source an air conveyor can be used. This can be the
  • Be air delivery of the fuel cell system which then, for example, at a reduced speed, to save energy, can be operated.
  • this may also be a separate air conveying device, which is used exclusively for this method and optionally a start of the fuel cell system.
  • Such an air conveyor can in particular as
  • a valve device is alternately opened and closed alternately in a discharge line connected to the recirculation line during the supply of the purge gas.
  • this pulsed operation is of particular advantage. It allows good functionality of the gas jet pump whenever the valve device is closed, since then an immediate recirculation of the gas flow in the recirculation line can take place. Only if the
  • Valve device is opened, the gas flow is blown off. Another advantage is that, in the phases in which the valve device is closed, a higher pressure is built up, which is then degraded again in the phases in which the valve device is open. Due to these pressure fluctuations between low and high pressure, it is very well possible to remove liquid water from the area of
  • Preparing the fuel cell for a restart is preferably suitable for fuel cells or fuel cell systems, which often have to be turned off and restarted. This is especially true if occasionally temperatures below freezing also occur for the restart. In these
  • the fuel cell 3 which should be constructed as a stack of PEM fuel cells, as a so-called fuel cell stack.
  • the fuel cell 3 has an anode compartment 4 and a cathode compartment 5.
  • the cathode compartment 5 of the fuel cell 3 is fed in a manner known per se via an air conveyor 6 air as an oxygen supplier. Unused exhaust air passes to the cathode compartment 5 of the fuel cell 3 from the fuel cell system 1.
  • the anode compartment 4 of the fuel cell 3, hydrogen is supplied from a compressed gas storage 7.
  • Gas jet pump 9 After the gas jet pump 9, the hydrogen passes via an anode gas supply line 10 into the anode compartment 4. From the exit of the anode compartment 4 exhaust gas is recirculated via a recirculation line 11 into the region of the gas jet pump 9. This structure is also referred to as an anode circuit or anode loop.
  • the gas jet pump 9 is driven in the regular operation of the fresh hydrogen as a propellant gas stream and by pulse exchange and / or negative pressure effects of the exhaust gas flow from the recirculation line 11 is conveyed and mixed with the fresh hydrogen through the anode gas supply line 10 into the anode compartment 4 of the fuel cell.
  • Embodiment serves to a drain line 12 with a drain valve 13. These are connected by means of a water separator 14 with the recirculation line 11. As a result, liquid water is separated in the exhaust gas stream and collects in the water separator 14. After the valve device 14, for example in
  • the water first flows through the drain line 12 from. Thereafter, a certain amount of gas still flows with, for example, until the valve device time-controlled and / or in dependence on the hydrogen or nitrogen concentration in the recirculation line 11 is closed again.
  • this structure referred to as a combined drain / purge, so that exclusively water is drained via a drain line as the drain line and only gas is discharged via a purge line as a drain line.
  • the anode side of the fuel cell system 1 is comparatively dry.
  • the anode side of the fuel cell system 1 is purged with a purge gas to expel water and moist residual gases from the anode side.
  • the purge gas source 15 can be connected via a suitable valve means 16 so with the gas jet pump 9, that the purge gas serves as a propellant gas stream and both the anode chamber 4 of the fuel cell 3 and the region of the anode gas supply line 10 and the
  • Circulation line 11 flushed through accordingly. Ideally, this is the
  • Valve device 13 is opened. This may either be continuous or periodic so that the valve means is closed over time for a certain time and then opened again for a certain time. As already explained above, the flow through the entire recirculation line 11 and the discharge of
  • the structure is very simple and efficient and allows the preparation of the fuel cell 3 for an efficient restart either immediately when the engine shuts off
  • Fuel cell system or in a separate process routine for the preparation of the restart which can be started, for example, depending on the ambient temperature when needed at standstill of the fuel cell system 1.
  • air or stored nitrogen is suitable as purge gas, wherein the use of air due to unrestricted availability in the environment of the fuel cell system 1 is to be preferred.
  • purge gas source 15 different purge gas sources can be used.
  • the purge gas source 15 may preferably supply air as purge gas. It may be in the simplest embodiment, the air conveyor 6 of the fuel cell system 1, which is connected via suitable line elements and valves so that at least a partial gas flow of the normal air supply device 6 provides the propellant gas stream for the gas jet pump 9. Preferably, another partial gas flow of the air supply device 6 can then flush through the cathode compartment 5 of the fuel cell 3.
  • a compressed gas storage as purge gas source 15. This could in principle be filled with air or with nitrogen, which is then supplied externally. Alternatively, it would also be conceivable and particularly efficient possible to fill the compressed gas storage with air, which during operation of the fuel cell system 1 via the air conveyor 6 in the
  • Compressed gas storage is promoted.
  • the structure would have the advantage that it is very energy efficient when flushing the anode side.
  • a compressed gas storage can either a conventional compressed gas storage, as it is known from the field of air pressure technology, are used. It would also be conceivable to use an already existing volume on board the vehicle as compressed gas storage, for example a spare wheel, in which case the filling during operation would be crucial, since otherwise there is the danger that the spare wheel will not be usable if necessary.
  • Another option would be a separate secondary fan or a
  • a such own secondary fan for example, be constructed as a 12 V blower. This can then, without the high-voltage energy must be activated in the fuel cell system 1, for example, operated from the on-board battery for the already existing electrical system. This is also a comparatively energy-efficient operation for purging the anode side of the fuel cell system 1 is possible.
  • Unattended operation prevents what constitutes a security advantage.
  • this can also be used elsewhere, for example for air supply of the fuel cell system 1 in the start case, as a fan, for example, in the context of stationary air conditioning of the vehicle 2 or the like.

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Abstract

The invention relates to a method for preparing a fuel cell (3) of a fuel cell system (1) for a restart, said fuel cell system (1) comprising an anode circuit including a recirculation line (11) and an anode gas supply line (10). The recirculation line (10) and the anode recirculation line (11) are joined by means of at least one gas jet pump (9). In said method, a purge gas flows through at least one anode chamber (4) of the fuel cell (3). The invention is characterized in that the purge gas is fed from a purge gas source (15) in the area of the gas jet pump (9) in such a way that the purge gas forms the propellant gas stream of the gas jet pump (9). The invention further relates to an anode circuit which is used to carry out the disclosed method.

Description

Anodenkreislauf und Verfahren zum Vorbereiten eines Wiederstarts  Anode circuit and method for preparing to restart
Die Erfindung betrifft einen Anodenkreislauf für ein Brennstoffzellensystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vorbereiten einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems auf einen Wiederstart, nach der im Oberbegriff von Anspruch 4 näher definierten Art. The invention relates to an anode circuit for a fuel cell system according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art Furthermore, the invention relates to a method for preparing a fuel cell of a fuel cell system to a restart, according to the closer defined in the preamble of claim 4.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Brennstoffzellensysteme mit From the general state of the art are fuel cell systems with
Brennstoffzellen, beispielsweise in PE -Brennstoffzellentechnologie, allgemein bekannt. Bei solchen Brennstoffzellensystemen sind sogenannte Anodenkreisläufe oder Fuel cells, for example in PE fuel cell technology, well known. In such fuel cell systems so-called anode circuits or
Anodenloops sehr verbreitet. Sie bestehen aus einer Rezirkulationsleitung, welche Abgas aus einem Anodenraum der Brennstoffzelle zu einer Anodengaszuleitung zurückführt. Durch diese wird das rezirkulierte Abgas dann zusammen mit frischem Brennstoff für die Brennstoffzelle wieder in den Anodenraum geleitet. Um Druckverluste im Anodenraum selbst und im Bereich der Rezirkulationsleitung auszugleichen, weist ein solcher Anode loops very common. They consist of a recirculation line, which recirculates exhaust gas from an anode compartment of the fuel cell to an anode gas supply line. Through this, the recirculated exhaust gas is then passed together with fresh fuel for the fuel cell back into the anode compartment. To compensate for pressure losses in the anode chamber itself and in the recirculation line, has such
Anodenkreislauf typischerweise eine Rezirkulationsfördereinrichtung auf. Dabei sind sowohl Gebläse als auch Gasstrahlpumpen oder die Kombination hiervon aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere die Verwendung einer Gasstrahlpumpe als Anodenkreislauf typically a recirculation conveyor on. Both blowers and gas jet pumps or the combination thereof are known from the prior art. In particular, the use of a gas jet pump as
Rezirkulationsfördereinrichtung hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass diese mit dem typischerweise unter Druck stehenden Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher, betrieben werden kann. Die Rezirkulation des Abgases kann so vergleichsweise energiesparend erfolgen. Der frische Brennstoff als Treibgasstrom strömt dazu in eine Kammer mit dem rezirkulierten Abgas ein, an welche sich typischerweise eine Venturidüse anschließt. Durch Impulsaustausch zwischen dem Treibgasstrom und dem Abgas und/oder den im Bereich des Venturirohrs aufgebauten Unterdruck wird das Anodenabgas dann durch den Treibgasstrom gefördert und über die Anodengaszuleitung dem Anodenraum zugeführt. Recirculation conveyor has the decisive advantage that it can be operated with the typically pressurized fuel, for example hydrogen from a compressed gas storage. The recirculation of the exhaust gas can be done comparatively energy-saving. The fresh fuel as a propellant stream flows to a chamber with the recirculated exhaust gas, which is typically followed by a venturi. By exchanging pulses between the propellant gas stream and the exhaust gas and / or the negative pressure built up in the region of the venturi tube, the anode exhaust gas is then conveyed through the propellant gas stream and fed via the anode gas supply line to the anode chamber.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ferner ist es so, dass sich in einem solchen Anodenkreislauf mit der Zeit inerte Gase und Wasser anreichern. Die Wasserstoffkonzentration fällt dadurch. Um dem CONFIRMATION COPY Furthermore, inert gases and water accumulate over time in such an anode circuit over time. The hydrogen concentration drops thereby. To the
entgegenzuwirken, weist ein Anodenkreislauf typischerweise eine Ablassleitung mit einer Blende oder einem Ablassventil auf. Über die Ablassleitung wird beispielsweise von Zeit zu Zeit oder in Abhängigkeit einer Wasserstoff- oder Stickstoffkonzentration in dem Anodenkreislauf Gas und gegebenenfalls Wasser abgelassen, um so die counteract, an anode circuit typically has a drain line with a shutter or a drain valve. About the drain line, for example, from time to time or as a function of a hydrogen or nitrogen concentration in the anode circuit gas and possibly water drained so as to
Wasserstoffkonzentration in dem Anodenkreislauf wieder anzuheben und die Raise hydrogen concentration in the anode circuit again and the
Performance der Brennstoffzelle zu verbessern. Dabei können jeweils eine Ablassleitung für das Gas und eine Ablassleitung für das Wasser vorgesehen sein. Es ist auch möglich lediglich eine Ablassleitung vorzusehen, welche dann vorzugsweise im Bereich eines Wasserabscheiders aus der Rezirkulationsleitung abzweigt, um im Bedarfsfall zuerst das Wasser und, wenn dieses ausgetragen ist, Gas aus dem Anodenkreislauf abzulassen. Improve performance of the fuel cell. In each case, a drain line for the gas and a drain line for the water can be provided. It is also possible to provide only one discharge line, which then preferably branches off in the region of a water separator from the recirculation line, in order to discharge the water from the anode circulation first and, if necessary, the gas when it is discharged.
Ein Problem bei Brennstoffzellen, insbesondere PEM-Brennstoffzellen, ist der Start der Brennstoffzelle beziehungsweise des Brennstoffzellensystems. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Start bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts erfolgen muss. Da im Bereich der Brennstoffzelle und des Brennstoffzellensystems flüssiges Produktwasser während des Betriebs entsteht, kann dieses bei Temperaturen unterhalb des A problem with fuel cells, especially PEM fuel cells, is the start of the fuel cell or the fuel cell system. This is especially true if the start must be done at temperatures below freezing. Since liquid product water is generated during operation in the area of the fuel cell and the fuel cell system, it can be heated at temperatures below that
Gefrierpunkts einfrieren und wesentliche Funktionalitäten der Brennstoffzelle und des Brennstoffzellensystems blockieren. Insbesondere ist das Einfrieren der Brennstoffzelle selbst kritisch für einen erfolgreichen Wiederstart. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es dabei bekannt, dass eine möglichst trockene Brennstoffzelle eine bessere Startfähigkeit aufweist. Daher kann die Brennstoffzelle beim Abschalten des Systems mit Luft aus einer Luftfördereinrichtung gespült werden, um Wasser aus den Freezing freeze and block essential functionalities of the fuel cell and the fuel cell system. In particular, the freezing of the fuel cell itself is critical to a successful restart. It is known from the general state of the art that a fuel cell which is as dry as possible has a better starting capability. Therefore, the fuel cell can be purged when switching off the system with air from an air conveyor to water from the
Strömungskanälen zu entfernen. Dies ist gemäß der DE 10 2006 046 104 A1 Remove flow channels. This is according to DE 10 2006 046 104 A1
beispielsweise auch auf der Anodenseite der Brennstoffzelle möglich, um diese bestmöglichst auf einen späteren Wiederstart vorzubereiten. Ein vergleichbarer Aufbau wird auch in der US 2010/0151291 A1 beschrieben. In beiden Fällen wird dabei die Luftfördereinrichtung der Brennstoffzelle zum Spülen der Anodenseite verwendet. For example, on the anode side of the fuel cell possible in order to prepare them as best as possible for a later restart. A comparable structure is also described in US 2010/0151291 A1. In both cases, the air conveyor of the fuel cell is used to rinse the anode side.
Die DE 103 08 473 A1 beschreibt das Spülen der Brennstoffzelle mit Luft aus einer Druckluftquelle, um dies auch ohne den Betrieb der Luftfördereinrichtung realisieren zu können. Die DE 11 204 001 726 T5 beschreibt außerdem die Möglichkeit, hierfür Stickstoff zu verwenden. Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Anodenkreislauf eines Brennstoffzellensystems beziehungsweise ein Verfahren zum Vorbereiten eines Brennstoffzellensystems mit einem solchen Anodenkreislauf auf einen Wiederstand anzugeben, welches die oben genannten Nachteile vermeidet. DE 103 08 473 A1 describes the purging of the fuel cell with air from a compressed air source in order to realize this without the operation of the air conveyor. DE 11 204 001 726 T5 also describes the possibility of using nitrogen for this purpose. The object of the present invention is now to provide an anode circuit of a fuel cell system or a method for preparing a fuel cell system with such an anode circuit to a resistance, which avoids the disadvantages mentioned above.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Anodenkreislauf mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem löst ein Verfahren mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 diese Aufgabe. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Anodenkreislaufs und/oder des Verfahrens ergeben sich aus den restlichen hiervon jeweils abhängigen Unteransprüchen. This object is achieved by an anode circuit with the features in the characterizing part of claim 1. In addition, a method with the features in the characterizing part of claim 4 solves this problem. Advantageous embodiments of the anode circuit and / or of the method result from the remaining dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Anodenkreislauf ist es vorgesehen, dass die In the anode circuit according to the invention, it is provided that the
Gasstrahlpumpe schaltbar entweder mit einer Brennstoffquelle oder eine Spülgasquelle als Treibgasstromquelle verbindbar ist. Die Gasstrahlpumpe kann im regulären Betrieb entweder alleine oder zusätzlich zu einem Anodenrezirkulationsgebläse die Förderung des Anodenabgases übernehmen. Sie ist dafür mit der Brennstoffquelle verbunden und der frische zugeführte Brennstoff zu dem Anodenraum dient als Treibgasstrom für die Gasstrahlpumpe. Außerdem ist sie schaltbar mit einer Spülgasquelle, beispielsweise einer Luftquelle, einer Stickstoffquelle oder dergleichen verbunden. So kann Gas jet pump switchable either with a fuel source or a purge gas source is connected as a propellant gas stream source. The gas jet pump can take over the promotion of the anode exhaust gas in regular operation, either alone or in addition to an anode recirculation fan. It is connected to the fuel source and the fresh fuel supplied to the anode compartment serves as a propellant gas stream for the gas jet pump. In addition, it is switchably connected to a purge gas source such as an air source, a nitrogen source or the like. So can
beispielsweise zum Vorbereiten eines eventuellen späteren Wiederstarts anstelle des Brennstoffs Spülgas als Treibgasstrom durch die Gasstrahlpumpe in den Anodenkreislauf eindosiert werden. Der Aufbau bietet die Möglichkeit, sowohl den Anodenraum als auch den gesamten Kreislauf der Anodenrezirkulation mit dem Spülgas zu spülen, um so diesen Bereich zu trocknen, Feuchtigkeit und eventuell vorhandenes Wasser For example, for preparing a possible later restart instead of the fuel purge gas can be metered as a propellant gas stream through the gas jet pump in the anode circuit. The design offers the possibility of flushing both the anode compartment and the entire circuit of the anode recirculation with the purge gas, so as to dry this area, moisture and any water present
auszublasen. Dabei wird die Gasstrahlpumpe durch das Spülgas aktiv betrieben, sodass nicht nur der Anodenraum selbst, sondern auch die Rezirkulationsleitung entsprechend gespült wird. blow. In this case, the gas jet pump is actively operated by the purge gas, so that not only the anode chamber itself, but also the recirculation line is flushed accordingly.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es dementsprechend vorgesehen, dass die Brennstoffzelle auf einen Wiederstart vorbereitet wird, indem sie mit einem Spülgas durchströmt wird. Die Zufuhr des Spülgas erfolgt dabei erfindungsgemäß aus einer Spülgasquelle in den Bereich der Gasstrahlpumpe, und zwar so, dass das Spülgas den Treibgasstrom der Gasstrahlpumpe bildet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht so das Durchspülen des Anodenraums ebenso wie das Durchspülen der In the method according to the invention, it is accordingly provided that the fuel cell is prepared for a restart by flowing through a purge gas. The supply of the purge gas takes place according to the invention from a purge gas source in the region of the gas jet pump, in such a way that the purge gas forms the propellant gas stream of the gas jet pump. The inventive method thus allows the flushing of the anode compartment as well as the flushing of the
Rezirkulationsleitung und der Anodengaszuleitung. Damit wird ein sicheres Trocknen beziehungsweise Ausblasen von flüssigem Wasser aus dem gesamten Anodenkreislauf erreicht, sodass die Brennstoffzelle anodenseitig ideal auf einen späteren Wiederstart vorbereitet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei entweder beim Abstellen des Brennstoffzellensystems durchgeführt werden oder auch in einer eigenen Prozedur, welche das Brennstoffzellensystem auf einen Wiederstart vorbereitet. Eine solche Prozedur kann beispielsweise temperaturgesteuert während des Stillstands des Recirculation line and the anode gas supply line. This will be a safe drying or blowing out liquid water from the entire anode circuit, so that the fuel cell on the anode side is ideally prepared for a later restart. The method according to the invention can be carried out either when the fuel cell system is switched off or else in a separate procedure which prepares the fuel cell system for a restart. For example, such a procedure may be temperature controlled during standstill of the
Brennstoffzellensystems erfolgen. Das Brennstoffzellensystem wird dazu, wenn die Temperatur unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt und deshalb mit einem Wiederstart bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts gerechnet werden muss, kurzzeitig aufgeweckt und mit einer geeigneten Prozedur auf den Wiederstart vorbereitet. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, um die Anodenseite entsprechend zu trocknen. Fuel cell system done. The fuel cell system is, if the temperature falls below a predetermined threshold and must therefore be expected to restart at temperatures below freezing point, woken up briefly and prepared for re-start with a suitable procedure. In this case, the inventive method can be used to dry the anode side accordingly.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als Spülgasquelle ein Druckgasspeicher verwendet werden. Ein solcher Druckgasspeicher, insbesondere wenn er während des Betriebs des Brennstoffzellensystems mit dem Druckgas gefüllt wird, stellt eine sehr einfache und günstige Spülgasquelle dar. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention can be used as the purge gas source, a compressed gas storage. Such a compressed gas storage, in particular when it is filled with the compressed gas during operation of the fuel cell system, represents a very simple and inexpensive flushing gas source.
Beispielsweise kann der Druckgasbehälter als Druckluftspeicher ausgebildet sein. Dieser wird während des regulären Betriebs der Brennstoffzelle durch den Kompressor mit Druckluft befüllt und kann dann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Spülgasquelle genutzt werden. Der Vorteil ist insbesondere dann gegeben, wenn das Verfahren unabhängig vom Betrieb des Brennstoffzellensystems durchgeführt wird. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn die Spülgasquelle das Spülgas ohne zusätzlichen For example, the compressed gas container may be formed as a compressed air reservoir. This is filled during normal operation of the fuel cell by the compressor with compressed air and can then be used in the inventive method as a purge gas source. The advantage is given in particular if the method is carried out independently of the operation of the fuel cell system. In this case, it is particularly advantageous if the purge gas source, the purge gas without additional
Energieaufwand bereitstellen kann, wie es bei einem Druckgasspeicher der Fall ist. In diesem Fall ist lediglich Energie zum Ansteuern der entsprechenden Ventile notwendig. Provide energy costs, as is the case with a compressed gas storage. In this case, only energy for driving the corresponding valves is necessary.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann als In an alternative embodiment of the method according to the invention can as
Spülgasquelle eine Luftfördereinrichtung verwendet werden. Dies kann die Purge gas source an air conveyor can be used. This can be the
Luftfördereinrichtung des Brennstoffzellensystems sein, welche dann beispielsweise mit reduzierter Drehzahl, zur Einsparung von Energie, betrieben werden kann. Insbesondere kann dies jedoch auch eine eigene Luftfördereinrichtung sein, welche ausschließlich für dieses Verfahren sowie gegebenenfalls einen Start des Brennstoffzellensystems eingesetzt wird. Eine solche Luftfördereinrichtung kann dabei insbesondere als Be air delivery of the fuel cell system, which then, for example, at a reduced speed, to save energy, can be operated. In particular, however, this may also be a separate air conveying device, which is used exclusively for this method and optionally a start of the fuel cell system. Such an air conveyor can in particular as
Niedervoltluftfördereinrichtung ausgebildet sein, beispielsweise auf der Basis eines 12 oder 24 V-Systems. Der Aufbau hat ebenfalls, vor allem dann, wenn das Verfahren unabhängig vom Abstellen des Brennstoffzellensystems ausgeführt wird, den Niedervoltluftfördereinrichtung be formed, for example on the basis of a 12 or 24 V system. The construction also has, especially if the procedure is performed independently of the shutdown of the fuel cell system, the
entscheidenden Vorteil, dass Energie lediglich aus einer typischerweise ohnehin vorhandenen Bordnetzbatterie benötigt wird. Außerdem wird die Verwendung von hohen Spannungen in dem dann im Normalfall unbeaufsichtigten Brennstoffzellensystem vermieden. Dies ist aus sicherheitstechnischen Aspekten ein entscheidender Vorteil. decisive advantage that energy is only needed from a typical already existing on-board battery. In addition, the use of high voltages in the normally unattended fuel cell system is avoided. This is a decisive advantage for safety reasons.
In einer weiteren sehr günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es außerdem vorgesehen sein, dass eine Ventileinrichtung in einer mit der Rezirkulationsleitung verbundenen Ablassleitung während der Zufuhr des Spülgases im zeitlichen Wechsel abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Neben der prinzipiell auch denkbaren dauerhaften Öffnung der Ventileinrichtung ist dieser gepulste Betrieb von besonderem Vorteil. Er ermöglicht eine gute Funktionalität der Gasstrahlpumpe immer dann, wenn die Ventileinrichtung geschlossen ist, da dann eine umgehende Rezirkulation des Gasstroms in der Rezirkulationsleitung stattfinden kann. Lediglich wenn die In a further very favorable and advantageous embodiment of the method according to the invention, it can also be provided that a valve device is alternately opened and closed alternately in a discharge line connected to the recirculation line during the supply of the purge gas. In addition to the principle conceivable permanent opening of the valve device, this pulsed operation is of particular advantage. It allows good functionality of the gas jet pump whenever the valve device is closed, since then an immediate recirculation of the gas flow in the recirculation line can take place. Only if the
Ventileinrichtung geöffnet ist, wird der Gasstrom abgeblasen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass, in den Phasen, in denen die Ventileinrichtung geschlossen ist, ein höherer Druck aufgebaut wird, welcher dann in den Phasen, in denen die Ventileinrichtung geöffnet ist, wieder abgebaut wird. Durch diese Druckschwankungen zwischen niedrigem und hohem Druck gelingt es sehr gut, flüssiges Wasser aus dem Bereich des Valve device is opened, the gas flow is blown off. Another advantage is that, in the phases in which the valve device is closed, a higher pressure is built up, which is then degraded again in the phases in which the valve device is open. Due to these pressure fluctuations between low and high pressure, it is very well possible to remove liquid water from the area of
Anodenraums und der Rezirkulationsleitung auszublasen. Die Abfuhr von flüssigem Wasser ist dabei deutlich besser, als bei ständig geöffneter Ventileinrichtung und konstantem Druckgefälle. Anodenraums and the recirculation line to blow out. The removal of liquid water is significantly better than with constantly open valve device and constant pressure gradient.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Anodenkreislaufs sowie das Verfahren zum The inventive structure of the anode circuit and the method for
Vorbereiten der Brennstoffzelle auf einen Wiederstart eignet sich vorzugsweise für Brennstoffzellen beziehungsweise Brennstoffzellensysteme, welche häufig abgestellt und wieder gestartet werden müssen. Dies gilt insbesondere dann, wenn für den Wiederstart gelegentlich auch Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts auftreten. In diesen Preparing the fuel cell for a restart is preferably suitable for fuel cells or fuel cell systems, which often have to be turned off and restarted. This is especially true if occasionally temperatures below freezing also occur for the restart. In these
Systemen kann der erfindungsgemäße Anodenkreislauf sowie das erfindungsgemäß durchgeführte Verfahren seine besonderen Vorteile ausspielen. Brennstoffzellen, welche derartigen Bedingungen ausgesetzt sind, werden dabei häufig in Fahrzeugen, beispielsweise Kraftfahrzeugen auf dem Land oder in Wasserfahrzeugen eingesetzt. Insbesondere hier liegt die bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Systems of the anode circuit according to the invention and the method carried out according to the invention can play its particular advantages. Fuel cells which are exposed to such conditions are frequently used in vehicles, for example motor vehicles on land or in water vehicles. In particular, here is the preferred use of the invention
Anodenkreislauf sowie des Verfahrens zum Vorbereiten des Wiederstarts der Anode circuit and the procedure for preparing the restart of the
Brennstoffzelle. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Anodenkreislaufs sowie des Verfahrens zum Vorbereiten einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems auf einen Wiederstart ergeben sich aus den restlichen abhängigen Patentansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Fuel cell. Further advantageous embodiments of the anode circuit according to the invention and of the method for preparing a fuel cell of a fuel cell system to a restart can be found in the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which below
Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben wird. Referring to the figure is described in more detail.
Die einzige beigefügte Figur zeigt einen zur Erläuterung der Erfindung relevanten The sole attached figure shows a relevant to the explanation of the invention
Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug. Detail of a fuel cell system in a vehicle.
In der einzigen beigefügten Figur ist ein Ausschnitt aus einem Brennstoffzellensystem 1 in einem prinzipmäßig angedeuteten Fahrzeug 2 dargestellt. Dabei ist eine In the single attached figure, a detail of a fuel cell system 1 is shown in a vehicle 2 indicated in principle. There is one
Brennstoffzelle 3 zu erkennen, welche als Stapel von PEM-Brennstoffzellen, als sogenannter Brennstoffzellenstack, aufgebaut sein soll. Die Brennstoffzelle 3 weist einen Anodenraum 4 und einen Kathodenraum 5 auf. Dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 wird in an sich bekannter Art und Weise über eine Luftfördereinrichtung 6 Luft als Sauerstofflieferant zugeführt. Unverbrauchte Abluft gelangt nach dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 aus dem Brennstoffzellensystem 1. Dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 wird Wasserstoff aus einem Druckgasspeicher 7 zugeführt. Der To recognize fuel cell 3, which should be constructed as a stack of PEM fuel cells, as a so-called fuel cell stack. The fuel cell 3 has an anode compartment 4 and a cathode compartment 5. The cathode compartment 5 of the fuel cell 3 is fed in a manner known per se via an air conveyor 6 air as an oxygen supplier. Unused exhaust air passes to the cathode compartment 5 of the fuel cell 3 from the fuel cell system 1. The anode compartment 4 of the fuel cell 3, hydrogen is supplied from a compressed gas storage 7. Of the
Wasserstroff strömt über eine Absperr- und Druckregeleinrichtung 8 zu einer Wasserstroff flows through a shut-off and pressure control device 8 to a
Gasstrahlpumpe 9. Nach der Gasstrahlpumpe 9 gelangt der Wasserstoff über eine Anodengaszuleitung 10 in den Anodenraum 4. Vom Ausgang des Anodenraums 4 wird Abgas über eine Rezirkulationsleitung 11 in den Bereich der Gasstrahlpumpe 9 zurückgeführt. Dieser Aufbau wird auch als Anodenkreislauf oder Anodenloop bezeichnet. Die Gasstrahlpumpe 9 wird im regulären Betrieb von dem frischen Wasserstoff als Treibgasstrom angetrieben und durch Impulsaustausch und/oder Unterdruckeffekte wird der Abgasstrom aus der Rezirkulationsleitung 11 gefördert und gelangt vermischt mit dem frischen Wasserstoff durch die Anodengaszuleitung 10 in den Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3. Gas jet pump 9. After the gas jet pump 9, the hydrogen passes via an anode gas supply line 10 into the anode compartment 4. From the exit of the anode compartment 4 exhaust gas is recirculated via a recirculation line 11 into the region of the gas jet pump 9. This structure is also referred to as an anode circuit or anode loop. The gas jet pump 9 is driven in the regular operation of the fresh hydrogen as a propellant gas stream and by pulse exchange and / or negative pressure effects of the exhaust gas flow from the recirculation line 11 is conveyed and mixed with the fresh hydrogen through the anode gas supply line 10 into the anode compartment 4 of the fuel cell. 3
In dem Anodenkreislauf reichert sich mit der Zeit Wasser und Stickstoff, welcher durch die Membranen der Brennstoffzelle 3 aus dem Kathodenraum 5 in den Anodenraum 4 diffundiert, an. Dies führt dazu, dass die Wasserstoffkonzentration in dem In the anode circuit, water and nitrogen, which diffuses through the membranes of the fuel cell 3 from the cathode compartment 5 into the anode compartment 4, accumulates over time. This causes the hydrogen concentration in the
Anodenkreislauf sinkt und deshalb dieser Stickstoff, idealerweise zusammen mit entstandenem Produktwasser, von Zeit zu Zeit oder in Abhängigkeit der Stickstoff oder Wasserstoffkonzentration abgelassen werden muss. In dem hier dargestellten Anodenkreislauf drops and therefore this nitrogen, ideally together with resulting product water, from time to time or depending on the nitrogen or Hydrogen concentration must be drained. In the illustrated here
Ausführungsbeispiel dient dazu eine Ablassleitung 12 mit einem Ablassventil 13. Diese sind mittels eines Wasserabscheiders 14 mit der Rezirkulationsleitung 11 verbunden. Dadurch wird flüssiges Wasser in dem Abgasstrom abgeschieden und sammelt sich in dem Wasserabscheider 14. Nachdem die Ventileinrichtung 14, beispielsweise in Embodiment serves to a drain line 12 with a drain valve 13. These are connected by means of a water separator 14 with the recirculation line 11. As a result, liquid water is separated in the exhaust gas stream and collects in the water separator 14. After the valve device 14, for example in
Abhängigkeit der gesammelten Wassermenge, geöffnet worden ist, strömt zuerst das Wasser durch die Ablassleitung 12 ab. Danach strömt noch eine gewisse Menge an Gas mit ab, beispielsweise bis die Ventileinrichtung zeitgesteuert und/oder in Abhängigkeit der Wasserstoff- oder Stickstoffkonzentration in der Rezirkulationsleitung 11 wieder geschlossen wird. Prinzipiell wäre es auch denkbar, diesen als kombinierten Drain/Purge bezeichneten Aufbau aufzuteilen, sodass über eine Drain-Leitung als Ablassleitung ausschließlich Wasser und über eine Purge-Leitung als Ablassleitung ausschließlich Gas abgelassen wird. Depending on the amount of water collected has been opened, the water first flows through the drain line 12 from. Thereafter, a certain amount of gas still flows with, for example, until the valve device time-controlled and / or in dependence on the hydrogen or nitrogen concentration in the recirculation line 11 is closed again. In principle, it would also be conceivable to divide this structure, referred to as a combined drain / purge, so that exclusively water is drained via a drain line as the drain line and only gas is discharged via a purge line as a drain line.
Um das Brennstoffzellensystem 1 nun ideal auf einen später bevorstehenden Wiederstart vorbereiten zu können, ist es entscheidend, dass insbesondere die Anodenseite des Brennstoffzellensystems vergleichsweise trocken ist. Dafür wird die Anodenseite des Brennstoffzellensystems 1 mit einem Spülgas gespült, um Wasser und feuchte Restgase aus der Anodenseite auszutreiben. Bei dem hier dargestellten Aufbau des In order to be able to ideally prepare the fuel cell system 1 for a later upcoming restart, it is crucial that in particular the anode side of the fuel cell system is comparatively dry. For this, the anode side of the fuel cell system 1 is purged with a purge gas to expel water and moist residual gases from the anode side. In the structure of the illustrated here
Brennstoffzellensystems 1 dient dafür eine Spülgasquelle 15. Die Spülgasquelle 15 kann über eine geeignete Ventileinrichtung 16 so mit der Gasstrahlpumpe 9 verbunden werden, dass das Spülgas als Treibgasstrom dient und sowohl den Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 als auch den Bereich der Anodengaszuleitung 10 und der The purge gas source 15 can be connected via a suitable valve means 16 so with the gas jet pump 9, that the purge gas serves as a propellant gas stream and both the anode chamber 4 of the fuel cell 3 and the region of the anode gas supply line 10 and the
Rezirkulationsleitung 11 entsprechend durchspült. Idealerweise ist dafür die Circulation line 11 flushed through accordingly. Ideally, this is the
Ventileinrichtung 13 geöffnet. Dies kann entweder kontinuierlich sein oder periodisch, sodass die Ventileinrichtung über die Zeit für eine gewisse Zeit geschlossen und dann für eine gewisse Zeit wieder geöffnet ist. Wie oben bereits erläutert kann dadurch die Durchströmung der gesamten Rezirkulationsleitung 11 sowie der Austrag von Valve device 13 is opened. This may either be continuous or periodic so that the valve means is closed over time for a certain time and then opened again for a certain time. As already explained above, the flow through the entire recirculation line 11 and the discharge of
Feuchtigkeit und Wasser verbessert werden. Moisture and water are improved.
Der Aufbau ist sehr einfach und effizient und erlaubt die Vorbereitung der Brennstoffzelle 3 auf einen effizienten Wiederstart entweder unmittelbar beim Abstellen des The structure is very simple and efficient and allows the preparation of the fuel cell 3 for an efficient restart either immediately when the engine shuts off
Brennstoffzellensystems oder in einer eigenen Verfahrensroutine zur Vorbereitung des Wiederstarts, welche beispielsweise in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur bei Bedarf im Stillstand des Brennstoffzellensystems 1 gestartet werden kann. Als Spülgas eignet sich dabei insbesondere Luft oder gespeicherter Stickstoff, wobei die Verwendung von Luft augrund der uneingeschränkten Verfügbarkeit in der Umgebung des Brennstoffzellensystems 1 zu bevorzugen ist. Fuel cell system or in a separate process routine for the preparation of the restart, which can be started, for example, depending on the ambient temperature when needed at standstill of the fuel cell system 1. In particular, air or stored nitrogen is suitable as purge gas, wherein the use of air due to unrestricted availability in the environment of the fuel cell system 1 is to be preferred.
Als Spülgasquelle 15 können verschiedene Spülgasquellen eingesetzt werden. Die Spülgasquelle 15 kann vorzugsweise Luft als Spülgas liefern. Sie kann in der einfachsten Ausführungsform die Luftfördereinrichtung 6 des Brennstoffzellensystems 1 sein, welche über geeignete Leitungselemente und Ventile so verschaltet ist, dass zumindest ein Teilgasstrom der normalen Luftversorgungseinrichtung 6 den Treibgasstrom für die Gasstrahlpumpe 9 bereitstellt. Vorzugsweise kann dann ein anderer Teilgasstrom der Luftversorgungseinrichtung 6 den Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 durchspülen. As purge gas source 15 different purge gas sources can be used. The purge gas source 15 may preferably supply air as purge gas. It may be in the simplest embodiment, the air conveyor 6 of the fuel cell system 1, which is connected via suitable line elements and valves so that at least a partial gas flow of the normal air supply device 6 provides the propellant gas stream for the gas jet pump 9. Preferably, another partial gas flow of the air supply device 6 can then flush through the cathode compartment 5 of the fuel cell 3.
Alternativ dazu wäre es auch möglich, einen Druckgasspeicher als Spülgasquelle 15 einzusetzen. Dieser könnte prinzipiell mit Luft oder auch mit Stickstoff befüllt werden, welcher dann extern zugeführt wird. Alternativ dazu wäre es auch denkbar und besonders effizient möglich, den Druckgasspeicher mit Luft zu befüllen, welche während des Betriebs des Brennstoffzellensystems 1 über die Luftfördereinrichtung 6 in den Alternatively, it would also be possible to use a compressed gas storage as purge gas source 15. This could in principle be filled with air or with nitrogen, which is then supplied externally. Alternatively, it would also be conceivable and particularly efficient possible to fill the compressed gas storage with air, which during operation of the fuel cell system 1 via the air conveyor 6 in the
Druckgasspeicher gefördert wird. Der Aufbau hätte den Vorteil, dass er beim Spülen der Anodenseite sehr energieeffizient ist. Als Druckgasspeicher kann dabei entweder ein herkömmlicher Druckgasspeicher, wie er aus dem Bereich der Luftdrucktechnik bekannt ist, eingesetzt werden. Es wäre auch denkbar, ein ohnehin vorhandenes Volumen an Bord des Fahrzeugs als Druckgasspeicher zu verwenden, beispielsweise ein Reserverad, wobei hier die Befüllung während des Betriebs entscheidend wäre, da ansonsten die Gefahr besteht, dass das Reserverad bei Bedarf nicht verwendbar ist. Compressed gas storage is promoted. The structure would have the advantage that it is very energy efficient when flushing the anode side. As a compressed gas storage can either a conventional compressed gas storage, as it is known from the field of air pressure technology, are used. It would also be conceivable to use an already existing volume on board the vehicle as compressed gas storage, for example a spare wheel, in which case the filling during operation would be crucial, since otherwise there is the danger that the spare wheel will not be usable if necessary.
Eine weitere Möglichkeit wäre ein eigenes Sekundärgebläse oder ein Another option would be a separate secondary fan or a
Sekundärkompressor. Ein solcher könnte beispielsweise eigens für den genannten Zweck vorgehalten werden. Es wäre aber auch denkbar hier einen ohnehin vorhanden Kompressor zu verwenden, z.B. den Kompressor einer Druckluftanlage, den Kompressor eines Reifendrucksystems, den Kompressor eines Systems, welches ein Reserverad ersetzt (Tire-fit) oder dergleichen. Secondary compressor. Such could for example be held specifically for the purpose mentioned. However, it would also be conceivable to use an already existing compressor, e.g. the compressor of a compressed air system, the compressor of a tire pressure system, the compressor of a system which replaces a spare tire (Tire-fit) or the like.
Dieser könnte dann entweder zum Befüllen eines Speichers eingesetzt werden, oder unmittelbar zum Spülen der Anodenseite der Brennstoffzelle 3. Insbesondere kann ein solches eigenes Sekundärgebläse beispielsweise als 12 V-Gebläse aufgebaut sein. Dieses kann dann, ohne dass die Hochvoltenergie in dem Brennstoffzellensystem 1 aktiviert werden muss, beispielsweise aus der Bordbatterie für das ohnehin vorhandene Bordnetz betrieben werden. Damit ist ebenfalls ein vergleichsweise energieeffizienter Betrieb zum Spülen der Anodenseite des Brennstoffzellensystems 1 möglich. Außerdem wird die Beaufschlagung des Hochvoltspannungskreislaufs mit Spannung im This could then be used either for filling a memory, or directly for purging the anode side of the fuel cell 3. In particular, a such own secondary fan, for example, be constructed as a 12 V blower. This can then, without the high-voltage energy must be activated in the fuel cell system 1, for example, operated from the on-board battery for the already existing electrical system. This is also a comparatively energy-efficient operation for purging the anode side of the fuel cell system 1 is possible. In addition, the application of voltage to the high-voltage circuit in the
unbeaufsichtigten Betrieb verhindert, was einen Sicherheitsvorteil darstellt. Um ein solch eigenes Sekundärluftgebläse nicht ausschließlich für diesen Zweck vorhalten zu müssen, kann dieses auch andersweitig genutzt werden, beispielsweise zur Luftversorgung des Brennstoffzellensystems 1 im Startfall, als Gebläse beispielsweise im Rahmen einer Standklimatisierung des Fahrzeugs 2 oder dergleichen. Unattended operation prevents what constitutes a security advantage. In order not to have to hold such a separate secondary air blower exclusively for this purpose, this can also be used elsewhere, for example for air supply of the fuel cell system 1 in the start case, as a fan, for example, in the context of stationary air conditioning of the vehicle 2 or the like.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anodenkreislauf eines Brennstoffzellensystems (1) mit einer 1. anode circuit of a fuel cell system (1) with a
Anodenrezirkulationsleitung (11), welche den Ausgang eines Anodenraums (4) einer Brennstoffzelle (3) mit einer Anodengaszuleitung (10) verbindet, wobei im Bereich der Verbindung eine Gasstrahlpumpe (9) angeordnet ist,  Anoderezirkulationsleitung (11), which connects the output of an anode chamber (4) of a fuel cell (3) with an anode gas supply line (10), wherein in the region of the compound, a gas jet pump (9) is arranged,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Gasstrahlpumpe (9) schaltbar entweder mit einer Brennstoffquelle (7) oder einer Spülgasquelle (15) als Treibgasstromquelle verbindbar ist.  the gas jet pump (9) is switchably connected to either a fuel source (7) or a purge gas source (15) as a propellant gas source.
2. Anodenkreislauf nach Anspruch 1 , 2. Anodenkreislauf according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
aus der Rezirkulationsleitung (11) wenigstens eine Ablassleitung (12) mit einem Ablassventil (13) abzweigt.  from the recirculation line (11) branches off at least one drain line (12) with a drain valve (13).
3. Anodenkreislauf nach Anspruch 2, 3. anode circuit according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Abzweigung im Bereich eines Wasserabscheiders (14) vorgesehen ist.  the branch is provided in the region of a water separator (14).
4. Verfahren zum Vorbereiten einer Brennstoffzelle (3) eines Brennstoffzellensystems (1) auf einen Wiederstart, wobei das Brennstoffzellensystem (1) einen 4. A method for preparing a fuel cell (3) of a fuel cell system (1) on a restart, wherein the fuel cell system (1) a
Anodenkreislauf mit einer Rezirkulationsleitung (11 ) und einer Anodengaszuleitung (10) umfasst, und wobei die Rezirkulationsleitung (10) und die  Anodenkreislauf with a recirculation line (11) and an anode gas supply line (10), and wherein the recirculation line (10) and the
Anodenrezirkulationsleitung (11) mittels wenigstens einer Gasstrahlpumpe (9) zusammengeführt sind, bei welchem zumindest ein Anodenraum (4) der  Anoderezirkulationsleitung (11) are merged by means of at least one gas jet pump (9), wherein at least one anode space (4) of the
Brennstoffzelle (3) mit einem Spülgas durchströmt wird,  Fuel cell (3) is flowed through with a purge gas,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Spülgases aus einer Spülgasquelle (15) im Bereich der characterized in that the supply of the purge gas from a purge gas source (15) in the region of
Gasstrahlpumpe (9) so erfolgt, dass das Spülgas den Treibgasstrom der  Gas jet pump (9) takes place so that the purge gas, the propellant gas flow of the
Gasstrahlpumpe (9) bildet.  Gas jet pump (9) forms.
5. Verfahren nach Anspruch 4, 5. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
als Spülgasquelle (15) ein Druckgasspeicher verwendet wird.  As purge gas source (15) a compressed gas storage is used.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 6. The method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
während des Betriebs des Brennstoffzellensystems (1) in dem Druckgasspeicher Gas gespeichert wird.  is stored in the compressed gas storage gas during operation of the fuel cell system (1).
7. Verfahren nach Anspruch 4, 7. The method according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
als Spülgasquelle eine Luftfördereinrichtung verwendet wird.  As purge gas source, an air conveyor is used.
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
als Luftfördereinrichtung eine eigens zum Bereitstellen des Spülgases verwendete Luftfördereinrichtung neben der Luftfördereinrichtung (6) der Brennstoffzelle (3) verwendet wird.  as an air conveying device, a specially used for providing the purge gas air conveying device next to the air conveying device (6) of the fuel cell (3) is used.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, 9. The method according to any one of claims 4 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Ventileinrichtung (13) in einer mit der Rezirkulationsleitung (11) verbundenen Ablassleitung (12) während der Zufuhr des Spülgases kontinuierlich geöffnet wird.  a valve device (13) is continuously opened in a discharge line (12) connected to the recirculation line (11) during the supply of the purge gas.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, 10. The method according to any one of claims 4 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Ventileinrichtung (13) in einer mit der Rezirkulationsleitung (11) verbundenen Ablassleitung (12) während der Zufuhr des Spülgases im zeitlichen Wechsel abwechselnd geöffnet und geschlossen wird.  a valve device (13) is alternately opened and closed alternately in a discharge line (12) connected to the recirculation line (11) during the supply of the purge gas.
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