WO2013079148A1 - Method for operating a fuel cell system, and fuel cell system - Google Patents

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WO2013079148A1
WO2013079148A1 PCT/EP2012/004616 EP2012004616W WO2013079148A1 WO 2013079148 A1 WO2013079148 A1 WO 2013079148A1 EP 2012004616 W EP2012004616 W EP 2012004616W WO 2013079148 A1 WO2013079148 A1 WO 2013079148A1
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cell system
air
air conveyor
turbine
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Andreas Knoop
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Daimler Ag
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    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a fuel cell system according to the further defined in the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to the use of such a method and a fuel cell system.
  • Fuel cell systems are known from the general state of the art. In fuel cells are hydrogen and oxygen or hydrogen and
  • Fuel cell system depending on the location of the vehicle in the course of the season subject to strong temperature fluctuations. In cold outdoor temperatures, especially at temperatures below freezing, this cools
  • the driver can either only move the vehicle after a certain waiting time or must expect a significantly reduced driving performance within the waiting time.
  • the fuel cell system initially gives only a relatively small amount of power due to the low efficiency associated with the low fuel cell temperature. At temperatures below freezing it can In addition, it happens that the surfaces within the fuel cell system are covered with ice, which can further reduce the removal performance.
  • the number of potential users is limited in the warm-up phase.
  • the heating of the cab are usually only power users available whose power consumption is deliberately limited either for energy efficiency reasons and their power consumption can not or only slightly increased.
  • the method according to the invention serves to operate a fuel cell system.
  • the fuel cell system comprises at least one fuel cell and an electric machine and an air conveyor for supplying air from the
  • the electric machine receives electrical power to drive the air conveyor.
  • the inventive method is characterized in that in a normal operating state of the fuel cell system, the air conveying device in a normal direction of rotation and in a
  • the air conveyor is driven in the reverse direction.
  • the concept of the invention now consists in that the air conveying device, the
  • the fuel cell system may be a rotary compressor, is driven in the normal operating state of the fuel cell system in a so-called normal direction of rotation.
  • this normal direction of rotation of the air conveyor this works with codes that are particularly adapted for the normal operating condition.
  • Air conveying device which result from the optimized for the normal direction of rotation impeller geometry. This results, for example, in significantly increased losses of the air conveyor, which manifests itself in particular in increased heating of the air conveyed by the air conveyor. It will thus be during the
  • Warm-up phase allows operation of the air conveyor with significantly increased power dissipation, which additionally heats the conveyed air and thus shortens the warm-up.
  • Fuel cell system having an electric turbocharger with a turbine, wherein the turbine is operated with an exhaust gas flow of the fuel cell.
  • the turbine, the electric machine and the air conveyor of the electric turbocharger may advantageously be arranged on a common shaft.
  • the turbine is typically mechanically coupled to and drives the air conveyor. If the power of the turbine for driving the air conveyor is not sufficient, which is almost always the case in the usual operating conditions, in addition electric power can be provided via the electric machine to drive the air conveyor with sufficient power.
  • An alternative embodiment of the invention provides that the air conveyor is a turbocompressor.
  • the electric machine drives the air-conveying device in the reverse direction of rotation.
  • an electrical consumer can be provided, due to intentionally
  • the air conveying device is a radial compressor.
  • a centrifugal compressor has the advantage that the conveyed air is conveyed in the same direction as in the normal direction of rotation despite a reversal of the direction of rotation. The compression process takes place in this case at a much lower efficiency. Thus increase the electrical power consumption of the electric machine and the
  • the fuel cell system has at least one fuel cell and an electric machine and an air conveying device for supplying air to the fuel cell.
  • the electric machine receives electrical power to drive the air conveyor.
  • the air conveying device is characterized in that it is in a normal operating state of the fuel cell system in a normal direction of rotation and in a warm-up operating state of
  • Fuel cell system is driven in the reverse direction.
  • an electric turbocharger is provided with a turbine, wherein the turbine is operated with an exhaust gas flow of the fuel cell.
  • a turbo compressor can be provided.
  • the air conveying device is characterized in that it is a radial compressor.
  • a reversal of the direction of rotation has no influence on the general direction of the air promotion.
  • the blading of the radial compressor is designed so that in the normal direction of rotation
  • Compression with a first efficiency and in the reverse direction of a compression with a second efficiency is carried out, in particular, it may be provided that the first efficiency is higher than the second efficiency.
  • FIG. 1 shows a schematically indicated first fuel cell system, which is for
  • FIG. 2 shows a schematically indicated second fuel cell system, which is used for
  • FIG. 1 shows a first fuel cell system 1.
  • the fuel cell system 1 is shown in a highly simplified and schematized manner. Only the relevant components for carrying out the invention are shown.
  • the fuel cell system 1 can be any fuel cell system 1.
  • the fuel cell system 1 is arranged in a vehicle 2. This is indicated schematically by the dot-dashed frame.
  • Fuel cell system 1 is a fuel cell 3, which is exemplified here as a PEM fuel cell.
  • the fuel cell 3 essentially has an anode chamber 4 and a cathode chamber 5.
  • the fuel cell 3 is realized as a so-called fuel cell stack or fuel cell stack.
  • Hydrogen is supplied to the anode chamber 4 of the fuel cell, in the present case indicated by the arrow 7.
  • Hydrogen-containing exhaust gas 8 is discharged accordingly from the anode chamber 4.
  • the cathode compartment 5 of the fuel cell 3 is supplied with air via an air conveyor 9.
  • This air conveyor 9 may be formed, for example, as a flow compressor, preferably as a radial compressor. It is part of an electric turbocharger 10.
  • the air conveyor 9 is arranged together with a turbine 11 on a common shaft 12. On this shaft 12, an electric machine 13 is also arranged.
  • a supply air stream is compressed and fed to the cathode compartment 5 of the fuel cell.
  • a supply air stream is compressed and fed to the cathode compartment 5 of the fuel cell.
  • Intercooler, humidifier and the like may be arranged, which are not relevant to the invention and therefore not shown.
  • Exhaust air from the cathode compartment then returns to the environment together with product water via the turbine 11.
  • the pressure energy contained therein and thermal energy is at least partially converted into mechanical power in the region of the turbine 11, which drives the air conveying device 9 via the common shaft 12.
  • the electric machine 13 is arranged on the common shaft 12. This works in the normal operating state as an electric motor and provides the additional power required to drive the
  • Air conveyor 9 already. In special cases, it may also be that in the region of the turbine 11 more power is generated than is required by the air conveyor 9. In these cases, the electric machine 13 can also be operated as a generator in order to provide electrical power in turn.
  • the described arrangement of air conveyor 9, electric motor 13 and turbine 11 will also be described.
  • ETC Electric Turbocharger
  • a burner 14 may optionally be arranged.
  • This burner 14 is preferably designed as a catalytic burner. He is always aware of the exhaust air flow of the
  • Cathode space 5 of the fuel cell 3 flows through. It can also continuously or from time to time exhaust gas from the anode chamber 4 of the fuel cell 3 are supplied, so that the residual hydrogen contained in this exhaust gas burns and
  • FIG. 2 shows, in comparison to FIG. 1, a schematically indicated second
  • a control unit 17 via a bidirectional line 15 to the electric machine 13 in connection.
  • a temperature measurement signal can be used to determine the current operating state, which, for example, the ambient temperature or the temperature of the
  • Determination size for the current operating state of the fuel cell system 1 use. For example, a predetermined by a control unit control variable, which takes into account, for example, control or characteristics of the fuel cell stack or system, conceivable. Even simple quantities, such as the time that has elapsed since the ignition time, may optionally be used alone or in addition.
  • the inventive method for operating the fuel cell system 1 provides that the controller 17 a current operating state of
  • Fuel cell system 1 determined. This can, as already stated, take place as a function of a temperature and / or by other control or characteristic variables. This procedure is shown in the representation of FIG.
  • a first step A the current operating state of the fuel cell system 1 is determined.
  • a selection step B it is decided whether the current operating state is on
  • the measured temperature can be compared with a predetermined limit temperature. But it can too
  • the history recorded in the control unit can be used. If the current operating condition is a warm-up operating condition, then in a step C the compressor is operated in the reverse direction, i.
  • step A Normal operating state is provided. Thereafter, the process starts again with step A. If the compressor is already operated in the reverse direction, no activity takes place in step C and it jumps back directly into step A. Will be at
  • Interrogation step B determines that the warm-up operation state is completed or is to be terminated because, for example, the measured temperature is greater than the predetermined limit temperature or corresponding control signals of the controller present, in a step D, the direction of rotation of the compressor is reversed, i. it is operated in the normal direction of rotation. Again, with the appropriate query applies that the step is passed through even with the correct direction of rotation of the compressor, without causing an action.
  • control unit 17 This method can be stored, for example, in the control unit 17.
  • the control device 17 may be a central control device.
  • the control unit 17 may also be designed as a locally arranged control unit.
  • Blading is usually optimized for one direction of rotation. Nevertheless, the of The air conveyed by the centrifugal compressor is conveyed in the "right" direction, but is advantageously heated by the losses that occur to a large extent as heat in that, even if the direction of rotation is reversed, the air continues to move in the direction of
  • Fuel cell stack can be done. However, this is always the case with centrifugal compressors of conventional design.

Abstract

The invention relates to a method for operating a fuel cell system (1), comprising at least one fuel cell (3), an electrical machine (13), and an air conveying device (9) for supplying air to the fuel cell (3), wherein the electrical machine (13) stores electrical power in order to drive the air conveying device (9). The invention is characterized in that in a normal operating state of the fuel cell system (1), the air conveying device (9) is powered in a normal rotational direction, and in a warm-up state of operation of the fuel cell system (1), the air conveying device (9) is powered in the reverse rotational direction.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems sowie Brennstoffzellensystem  Method for operating a fuel cell system and fuel cell system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Verfahrens sowie ein Brennstoffzellensystem. The invention relates to a method for operating a fuel cell system according to the further defined in the preamble of claim 1. The invention also relates to the use of such a method and a fuel cell system.
Brennstoffzellensysteme sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. In Brennstoffzellen werden Wasserstoff und Sauerstoff oder Wasserstoff- und Fuel cell systems are known from the general state of the art. In fuel cells are hydrogen and oxygen or hydrogen and
sauerstoffhaltige Gase mit vergleichsweise hohem Wirkungsgrad in elektrische Energie umgesetzt. Derartige Brennstoffzellensysteme eignen sich unter bestimmten oxygen-containing gases with relatively high efficiency converted into electrical energy. Such fuel cell systems are suitable under certain
Voraussetzungen als primäre Energiequelle für Fahrzeuge. Dabei kann das Requirements as a primary source of energy for vehicles. It can do that
Brennstoffzellensystem je nach Einsatzort des Fahrzeugs im jahreszeitlichen Verlauf starken Temperaturschwankungen unterliegen. Bei kalten Außentemperaturen, insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, kühlt das Fuel cell system depending on the location of the vehicle in the course of the season subject to strong temperature fluctuations. In cold outdoor temperatures, especially at temperatures below freezing, this cools
Brennstoffzellensystem ab und muss nach einer längeren Betriebspause vor einem erneuten Normalbetrieb während eines Aufwärmbetriebs im Rahmen eines Gefrierstarts oder Kaltstarts erst wieder auf Betriebstemperatur gebracht werden. Fuel cell system and must be brought back to operating temperature after a long break before a normal normal operation during a warm-up during a freeze start or cold start again.
Dies hat zur Folge, dass direkt nach dem Starten des Brennstoffzellensystems dem Fahrzeug nicht die volle Leistung des Brennstoffzellensystems zur Verfügung steht und gegebenenfalls nicht für ein Fortbewegen des Fahrzeugs ausreicht. Somit kann der Fahrer das Fahrzeug entweder erst nach einer gewissen Wartezeit bewegen oder muss innerhalb der Wartezeit mit einer deutlich reduzierten Fahrleistung rechnen. As a result, immediately after the start of the fuel cell system, the full power of the fuel cell system is not available to the vehicle and may not be sufficient for moving the vehicle. Thus, the driver can either only move the vehicle after a certain waiting time or must expect a significantly reduced driving performance within the waiting time.
Während des Aufwärmbetriebs gibt das Brennstoffzellensystem zunächst aufgrund des mit der geringen Brennstoffzellentemperatur verbundenen geringen Wirkungsgrades nur eine relativ geringe Leistung ab. Bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts kann es zudem vorkommen, dass die Oberflächen innerhalb des Brennstoffzellensystems mit Eis belegt sind, was die Entnahmeleistung weiter reduzieren kann. During the warm-up operation, the fuel cell system initially gives only a relatively small amount of power due to the low efficiency associated with the low fuel cell temperature. At temperatures below freezing it can In addition, it happens that the surfaces within the fuel cell system are covered with ice, which can further reduce the removal performance.
Es fällt allerdings aufgrund des verringerten Wirkungsgrades der Brennstoffzellen im Aufwärmbetrieb eine nennenswerte thermische Verlustleistung an, die maßgeblich zur Eigenerwärmung des Brennstoffzellensystems beiträgt. Eine Möglichkeit zur Verkürzung der Aufwärmbetriebsphase besteht nun darin, während dieser Phase eine möglichst hohe Leistungsabnahme für das Brennstoffzellensystem zur Verfügung zu stellen, solange die abgegebene Leistung noch nicht für die Speisung des Antriebsmotors ausreicht. However, due to the reduced efficiency of the fuel cells in the warm-up mode, a significant thermal power loss occurs, which contributes significantly to the self-heating of the fuel cell system. One way to shorten the Aufwärmbetriebsphase is now to provide as high a power loss for the fuel cell system during this phase, as long as the output power is not sufficient for the supply of the drive motor.
Die Zahl möglicher Leistungsabnehmer ist in der Aufwärmbetriebsphase begrenzt. Neben beispielsweise der Heizung der Fahrerkabine stehen in der Regel nur Leistungsabnehmer zur Verfügung, deren Leistungsaufnahme entweder aus Energieeffizienzgründen bewusst begrenzt ist und deren Leistungsaufnahme nicht oder nur gering erhöht werden kann. The number of potential users is limited in the warm-up phase. In addition to, for example, the heating of the cab are usually only power users available whose power consumption is deliberately limited either for energy efficiency reasons and their power consumption can not or only slightly increased.
Es ist aus der WO 2009010113 A1 bekannt, bei einem Brennstoffzellensystem in der Zuführleitung zwischen einem Kompressor und dem Kathodenraum der Brennstoffzelle ein Strömungswiderstandselement anzuordnen sowie ein zweites It is known from WO 2009010113 A1 to arrange a flow resistance element in a fuel cell system in the supply line between a compressor and the cathode space of the fuel cell and a second
Strömungswiderstandselement in einer Bypassleitung anzuordnen, die eine von dem Kathodenraum der Brennstoffzelle wegführende Abführleitung mit der Zuführleitung verbindet. Durch diese Kathodenanordnung und -ausgestaltung kann zwar die To arrange flow resistance element in a bypass line which connects a leading away from the cathode compartment of the fuel cell discharge line with the supply line. Through this cathode arrangement and design, while the
Aufwärmphase der Brennstoffzelle beim Kaltstart reduziert werden. Allerdings erfordert dieses Strömungswiderstandselement nicht unerhebliche konstruktive Eingriffe und zusätzliche Komponenten. Warm-up phase of the fuel cell can be reduced during cold start. However, this flow resistance element requires not inconsiderable structural interventions and additional components.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines It is an object of the invention to provide a method of operating a
Brennstoffzellensystems sowie ein Brennstoffzellensystem anzugeben, bei dem die Aufwärmbetriebsphase verkürzt werden kann und das einfach und kostengünstig realisiert werden kann. Specify fuel cell system and a fuel cell system, in which the warm-up operation phase can be shortened and can be implemented easily and inexpensively.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Die Aufgabe wird auch durch ein Brennstoffzellensystem gemäß Anspruch 5 gelöst. Entsprechende vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen angegeben. In Anspruch 3 ist eine bevorzugte Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren, in Anspruch 10 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem angegeben. Further advantageous embodiments of the method will become apparent from the dependent therefrom dependent claims. The object is also achieved by a fuel cell system according to claim 5. Corresponding advantageous embodiments are specified in the dependent claims. In claim 3 is a preferred Use for the method according to the invention, specified in claim 10, a vehicle with a fuel cell system according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems. Das Brennstoffzellensystem umfasst wenigstens eine Brennstoffzelle sowie eine elektrische Maschine und eine Luftfördereinrichtung zur Luftversorgung von der The method according to the invention serves to operate a fuel cell system. The fuel cell system comprises at least one fuel cell and an electric machine and an air conveyor for supplying air from the
Brennstoffzelle. Die elektrische Maschine nimmt elektrische Leistung auf, um die Luftfördereinrichtung anzutreiben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Normalbetriebszustand des Brennstoffzellensystems die Luftfördereinrichtung in einer normalen Drehrichtung und in einem Fuel cell. The electric machine receives electrical power to drive the air conveyor. The inventive method is characterized in that in a normal operating state of the fuel cell system, the air conveying device in a normal direction of rotation and in a
Aufwärm betriebszustand des Brennstoffzellensystems die Luftfördereinrichtung in der umgekehrten Drehrichtung angetrieben wird. Warm-up operating state of the fuel cell system, the air conveyor is driven in the reverse direction.
Der Erfindungsgedanke besteht nun darin, dass die Luftfördereinrichtung, die The concept of the invention now consists in that the air conveying device, the
beispielsweise ein Rotationsverdichter sein kann, in dem Normalbetriebszustand des Brennstoffzellensystems in einer sogenannten normalen Drehrichtung angetrieben wird. In dieser normalen Drehrichtung der Luftfördereinrichtung arbeitet diese mit Kennzahlen, die für den Normalbetriebszustand besonders angepasst sind. Während des for example, may be a rotary compressor, is driven in the normal operating state of the fuel cell system in a so-called normal direction of rotation. In this normal direction of rotation of the air conveyor this works with codes that are particularly adapted for the normal operating condition. During the
Aufwärmbetriebszustands hingegen wird die Luftfördereinrichtung in der umgekehrten Drehrichtung angetrieben, d.h. in der zur normalen Drehrichtung entgegengesetzten. Mit dieser umgekehrten Drehrichtung ergeben sich andere Kennzahlen der On the other hand, in the warm-up mode, the air conveyor is driven in the reverse direction, i. E. in the opposite direction to the normal direction of rotation. With this reverse direction, other ratios of the result
Luftfördereinrichtung, welche sich aus der für die normale Drehrichtung optimierte Laufradgeometrie ergeben. Dies resultiert beispielsweise in deutlich erhöhten Verlusten der Luftfördereinrichtung, was sich insbesondere in einer verstärkten Erwärmung der von der Luftfördereinrichtung geförderten Luft zeigt. Es wird somit während der Air conveying device, which result from the optimized for the normal direction of rotation impeller geometry. This results, for example, in significantly increased losses of the air conveyor, which manifests itself in particular in increased heating of the air conveyed by the air conveyor. It will thus be during the
Aufwärmphase ein Betrieb der Luftfördereinrichtung mit deutlich erhöhter Verlustleistung ermöglicht, was die geförderte Luft zusätzlich erwärmt und somit die Aufwärmphase verkürzt. Warm-up phase allows operation of the air conveyor with significantly increased power dissipation, which additionally heats the conveyed air and thus shortens the warm-up.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das An advantageous embodiment of the invention provides that the
Brennstoffzellensystem einen elektrischen Turbolader mit einer Turbine aufweist, wobei die Turbine mit einem Abgasstrom der Brennstoffzelle betrieben wird. Die Turbine, die elektrische Maschine und die Luftfördereinrichtung des elektrischen Turboladers können vorteilhafterweise auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sein. Die Turbine ist typischerweise mechanisch mit der Luftfördereinrichtung gekoppelt und treibt diese an. Wenn die Leistung der Turbine zum Antrieb der Luftfördereinrichtung nicht ausreicht, was in den allgemein üblichen Betriebszuständen annährend immer der Fall ist, kann über die elektrische Maschine zusätzlich elektrische Leistung bereitgestellt werden, um die Luftfördereinrichtung mit ausreichender Leistung anzutreiben. Fuel cell system having an electric turbocharger with a turbine, wherein the turbine is operated with an exhaust gas flow of the fuel cell. The turbine, the electric machine and the air conveyor of the electric turbocharger may advantageously be arranged on a common shaft. The turbine is typically mechanically coupled to and drives the air conveyor. If the power of the turbine for driving the air conveyor is not sufficient, which is almost always the case in the usual operating conditions, in addition electric power can be provided via the electric machine to drive the air conveyor with sufficient power.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Luftfördereinrichtung ein Turbokompressor ist. An alternative embodiment of the invention provides that the air conveyor is a turbocompressor.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung treibt in dem According to an embodiment of the invention drives in the
Aufwärmbetriebszustand die elektrische Maschine die Luftfördereinrichtung in der umgekehrten Drehrichtung an. Somit kann neben der vorteilhaften Erwärmung der geförderten Luft durch absichtlich erzeugte thermische Verlustleistung auch noch ein elektrischer Verbraucher bereitgestellt werden, der aufgrund des absichtlich In the warm-up operation state, the electric machine drives the air-conveying device in the reverse direction of rotation. Thus, in addition to the advantageous heating of the conveyed air through deliberately generated thermal power loss also an electrical consumer can be provided, due to intentionally
verschlechterten Wirkungsgrades der in umgekehrter Drehrichtung angetriebenen Luftfördereinrichtung mit maximaler Leistungsaufnahme angesteuert werden kann und somit zusätzlich elektrische Verlustleistung erzeugt.. deteriorated efficiency of the driven in the reverse direction of rotation air conveyor with maximum power consumption can be controlled and thus additionally generates electrical power loss.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung ein Radialverdichter ist. Ein Radialverdichter besitzt den Vorteil, dass die geförderte Luft trotz einer Drehrichtungsumkehrung in die gleiche Richtung wie bei der normalen Drehrichtung gefördert wird. Der Verdichtungsprozess erfolgt in diesem Fall bei einem sehr viel geringeren Wirkungsgrad. Somit steigen die elektrische Aufnahmeleistung der elektrischen Maschine und die According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the air conveying device is a radial compressor. A centrifugal compressor has the advantage that the conveyed air is conveyed in the same direction as in the normal direction of rotation despite a reversal of the direction of rotation. The compression process takes place in this case at a much lower efficiency. Thus increase the electrical power consumption of the electric machine and the
Verdichterauslasstemperatur an. Beide Effekte wirken positiv im Hinblick auf ein schnelles Aufheizen des Brennstoffzellensystems. Compressor outlet temperature on. Both effects have a positive effect with regard to a rapid heating of the fuel cell system.
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist wenigstens eine Brennstoffzelle sowie eine elektrische Maschine und eine Luftfördereinrichtung zur Luftversorgung der Brennstoffzelle auf. Die elektrische Maschine nimmt elektrische Leistung auf, um die Luftfördereinrichtung anzutreiben. Erfindungsgemäß ist die Luftfördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Normalbetriebszustand des Brennstoffzellensystems in einer normalen Drehrichtung und in einem Aufwärmbetriebszustand des The fuel cell system according to the invention has at least one fuel cell and an electric machine and an air conveying device for supplying air to the fuel cell. The electric machine receives electrical power to drive the air conveyor. According to the invention, the air conveying device is characterized in that it is in a normal operating state of the fuel cell system in a normal direction of rotation and in a warm-up operating state of
Brennstoffzellensystems in der umgekehrten Drehrichtung antreibbar ist. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein elektrischer Turbolader mit einer Turbine vorgesehen ist, wobei die Turbine mit einem Abgasstrom der Brennstoffzelle betrieben wird. Alternativ kann auch ein Turboverdichter vorgesehen sein. Fuel cell system is driven in the reverse direction. In one embodiment of the invention it is provided that an electric turbocharger is provided with a turbine, wherein the turbine is operated with an exhaust gas flow of the fuel cell. Alternatively, a turbo compressor can be provided.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Luftfördereinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Radialkompressor ist. Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform hat eine Umkehrung der Drehrichtung keinen Einfluss auf die generelle Richtung der Luftförderung. According to a preferred embodiment, the air conveying device is characterized in that it is a radial compressor. In this particularly preferred embodiment, a reversal of the direction of rotation has no influence on the general direction of the air promotion.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Beschaufelung des Radialkompressors so ausgelegt ist, dass in der normalen Drehrichtung eine In a further preferred embodiment, it is provided that the blading of the radial compressor is designed so that in the normal direction of rotation
Kompression mit einem ersten Wirkungsgrad und in der umgekehrten Drehrichtung eine Kompression mit einem zweiten Wirkungsgrad erfolgt, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass der erste Wirkungsgrad höher als der zweite Wirkungsgrad ist. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform kann allein durch die Umkehrung der Drehrichtung der Wirkungsgrad der Luftfördereinrichtung, insbesondere des Compression with a first efficiency and in the reverse direction of a compression with a second efficiency is carried out, in particular, it may be provided that the first efficiency is higher than the second efficiency. According to this particularly preferred embodiment, the efficiency of the air conveying device, in particular of the
Radialkompressors, verringert und somit die Verlustleistung erreicht werden. Dies führt einerseits zu einer verstärkten Aufwärmung der geförderten Luft und zum anderen verschafft es die Möglichkeit, den Verdichter mit hoher elektrischer Leistung zu betreiben. Dies ermöglicht eine rasche und effiziente Erwärmung des Brennstoffzellensystems. Radial compressors, reduced and thus the power loss can be achieved. On the one hand, this leads to increased heating of the conveyed air and, on the other hand, it makes it possible to operate the compressor with high electrical power. This allows rapid and efficient heating of the fuel cell system.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems ergeben sich aus den weiteren abhängigen Ansprüchen und werden aus dem Ausführungsbeispiel deutlich, das nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist. Further advantageous embodiments of the method according to the invention and the fuel cell system according to the invention will become apparent from the further dependent claims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.
Dabei zeigen: Showing:
Fig 1 ein schematisch angedeutetes erstes Brennstoffzellensystem, welches zur 1 shows a schematically indicated first fuel cell system, which is for
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist; und  Implementation of the method according to the invention is suitable; and
Fig 2 ein schematisch angedeutetes zweites Brennstoffzellensystem, welches zur 2 shows a schematically indicated second fuel cell system, which is used for
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist; und Implementation of the method according to the invention is suitable; and
Fig 3 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 1 zeigt ein erstes Brennstoffzellensystem 1. Das Brennstoffzellensystem 1 ist stark vereinfacht und schematisiert dargestellt. Es sind nur die für die Durchführung der Erfindung relevanten Bauteile dargestellt. Das Brennstoffzellensystem 1 kann 3 shows a flow chart for carrying out the method according to the invention. FIG. 1 shows a first fuel cell system 1. The fuel cell system 1 is shown in a highly simplified and schematized manner. Only the relevant components for carrying out the invention are shown. The fuel cell system 1 can
selbstverständlich über weitere Bauteile und Komponenten verfügen, wie dies bei Brennstoffzellensystemen an sich bekannt und üblich ist. Of course, have more components and components, as is known and customary in fuel cell systems.
Das Brennstoffzellensystem 1 ist in einem Fahrzeug 2 angeordnet. Dieses ist durch den strichpunktierten Rahmen schematisch angedeutet. Der Kern des The fuel cell system 1 is arranged in a vehicle 2. This is indicated schematically by the dot-dashed frame. The core of
Brennstoffzellensystems 1 ist eine Brennstoffzelle 3, welche vorliegend beispielhaft als PEM-Brennstoffzelle ausgebildet ist. Die Brennstoffzelle 3 weist im Wesentlichen einen Anodenraum 4 und einen Kathodenraum 5 auf. Die Brennstoffzelle 3 ist als sogenannter Brennstoffzellenstapel oder Brennstoffzellenstack realisiert. Dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle wird Wasserstoff zugeführt, vorliegend durch den Pfeil 7 angedeutet. Wasserstoffhaltiges Abgas 8 wird entsprechend aus dem Anodenraum 4 abgeführt. Fuel cell system 1 is a fuel cell 3, which is exemplified here as a PEM fuel cell. The fuel cell 3 essentially has an anode chamber 4 and a cathode chamber 5. The fuel cell 3 is realized as a so-called fuel cell stack or fuel cell stack. Hydrogen is supplied to the anode chamber 4 of the fuel cell, in the present case indicated by the arrow 7. Hydrogen-containing exhaust gas 8 is discharged accordingly from the anode chamber 4.
Dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 wird Luft über eine Luftfördereinrichtung 9 zugeführt. Diese Luftfördereinrichtung 9 kann beispielsweise als Strömungsverdichter, vorzugsweise als Radialverdichter ausgebildet sein. Sie ist Teil eines elektrischen Turboladers 10. Die Luftfördereinrichtung 9 ist zusammen mit einer Turbine 11 auf einer gemeinsamen Welle 12 angeordnet. Auf dieser Welle 12 ist außerdem eine elektrische Maschine 13 angeordnet. Über die Luftfördereinrichtung 9 wird ein Zuluftstrom verdichtet und dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle zugeführt. Optional können hier The cathode compartment 5 of the fuel cell 3 is supplied with air via an air conveyor 9. This air conveyor 9 may be formed, for example, as a flow compressor, preferably as a radial compressor. It is part of an electric turbocharger 10. The air conveyor 9 is arranged together with a turbine 11 on a common shaft 12. On this shaft 12, an electric machine 13 is also arranged. About the air conveyor 9, a supply air stream is compressed and fed to the cathode compartment 5 of the fuel cell. Optionally can here
Ladeluftkühler, Befeuchter und dergleichen angeordnet sein, welche für die Erfindung nicht relevant und daher nicht dargestellt sind. Intercooler, humidifier and the like may be arranged, which are not relevant to the invention and therefore not shown.
Abluft aus dem Kathodenraum gelangt zusammen mit Produktwasser über die Turbine 11 dann wieder an die Umgebung. Die in ihr enthaltene Druckenergie und thermische Energie wird im Bereich der Turbine 11 zumindest teilweise in mechanische Leistung umgewandelt, welche über die gemeinsame Welle 12 die Luftfördereinrichtung 9 antreibt. Im Normalfall reicht die von der Turbine 11 erzeugte mechanische Leistung zum Antrieb der Luftfördereinrichtung 9 nicht aus. Deshalb ist auf der gemeinsamen Welle 12 die elektrische Maschine 13 angeordnet. Diese arbeitet im Normalbetriebszustand als Elektromotor und stellt die zusätzliche benötigte Leistung zum Antrieb der Exhaust air from the cathode compartment then returns to the environment together with product water via the turbine 11. The pressure energy contained therein and thermal energy is at least partially converted into mechanical power in the region of the turbine 11, which drives the air conveying device 9 via the common shaft 12. In the normal case, the mechanical power generated by the turbine 11 for driving the air conveyor 9 is not sufficient. Therefore, the electric machine 13 is arranged on the common shaft 12. This works in the normal operating state as an electric motor and provides the additional power required to drive the
Luftfördereinrichtung 9 bereits. In Sonderfällen kann es auch sein, dass im Bereich der Turbine 11 mehr Leistung erzeugt wird, als von der Luftfördereinrichtung 9 benötigt wird. In diesen Fällen kann die elektrische Maschine 13 auch generatorisch betrieben werden, um ihrerseits elektrische Leistung bereitzustellen. Die beschriebene Anordnung aus Luftfördereinrichtung 9, elektrischem Motor 13 und Turbine 11 wird auch Air conveyor 9 already. In special cases, it may also be that in the region of the turbine 11 more power is generated than is required by the air conveyor 9. In these cases, the electric machine 13 can also be operated as a generator in order to provide electrical power in turn. The described arrangement of air conveyor 9, electric motor 13 and turbine 11 will also
zusammenfassend als ETC („Electric Turbocharger", elektrischer Turbolader) bezeichnet. collectively referred to as ETC ("Electric Turbocharger", electric turbocharger).
Im Bereich des Abluftstroms aus dem Kathodenraum 5 der Brennstoffzelle 3 kann optional ein Brenner 14 angeordnet sein. Dieser Brenner 14 ist vorzugsweise als katalytischer Brenner ausgebildet. Er wird immer von dem Abluftstrom des In the region of the exhaust air flow from the cathode compartment 5 of the fuel cell 3, a burner 14 may optionally be arranged. This burner 14 is preferably designed as a catalytic burner. He is always aware of the exhaust air flow of the
Kathodenraums 5 der Brennstoffzelle 3 durchströmt. Ihm kann außerdem kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit Abgas aus dem Anodenraum 4 der Brennstoffzelle 3 zugeführt werden, sodass der in diesem Abgas enthaltene Restwasserstoff verbrennt und Cathode space 5 of the fuel cell 3 flows through. It can also continuously or from time to time exhaust gas from the anode chamber 4 of the fuel cell 3 are supplied, so that the residual hydrogen contained in this exhaust gas burns and
Wasserstoffemissionen an die Umgebung vermieden werden. Dadurch wird der Avoiding hydrogen emissions to the environment. This will be the
Abgasstrom vor der Turbine 11 erwärmt und kann im Bereich der Turbine 11 mehr Leistung abgeben. Exhaust gas stream heated in front of the turbine 11 and can deliver more power in the region of the turbine 11.
Fig 2 zeigt im Vergleich zur Figur 1 ein schematisch angedeutetes zweites FIG. 2 shows, in comparison to FIG. 1, a schematically indicated second
Brennstoffzellensystem, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Bei der Figur 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen wird hier lediglich kurz auf die Unterschiede zu der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform eingegangen. Anstatt einem elektrisch angetriebenen Turbolader mit Turbine ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Turboverdichter bzw. -kompressor 18 vorgesehen. Im weiteren Verlauf wird auf beide Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 gleichermaßen Fuel cell system which is suitable for carrying out the method according to the invention. In the figure 2, like reference numerals designate the same or similar components. To avoid unnecessary repetition, the differences to the embodiment shown in FIG. 1 are briefly discussed here. Instead of an electrically driven turbine turbocharger, a turbocompressor or compressor 18 is provided in the present embodiment. In the further course, the same applies to both embodiments of FIGS. 1 and 2
eingegangen. received.
Ein Steuergerät 17 über eine bidirektionale Leitung 15 mit der elektrischen Maschine 13 in Verbindung. Für das hier beschriebene Verfahren kann zur Bestimmung des momentanen Betriebszustands ein Temperaturmesssignal verwendet werden, das beispielsweise die Umgebungstemperatur oder die Temperatur des A control unit 17 via a bidirectional line 15 to the electric machine 13 in connection. For the method described here, a temperature measurement signal can be used to determine the current operating state, which, for example, the ambient temperature or the temperature of the
Brennstoffzellenstapels wiedergibt. Es ist aber auch möglich, eine andere Fuel cell stack reproduces. But it is also possible, another
Bestimmungsgröße für den momentanen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 1 einzusetzen. Beispielsweise wäre eine durch ein Steuergerät vorgegebene Steuergröße, die beispielsweise Regel- oder Kenngrößen des Brennstoffzellenstapels oder -Systems berücksichtigt, denkbar. Auch einfache Größen wie etwa die seit dem Zündzeitpunkt vergangene Zeit können gegebenenfalls alleine oder zusätzlich herangezogen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Brennstoffzellensystems 1 sieht vor, dass das Steuergerät 17 einen momentanen Betriebszustand des Determination size for the current operating state of the fuel cell system 1 use. For example, a predetermined by a control unit control variable, which takes into account, for example, control or characteristics of the fuel cell stack or system, conceivable. Even simple quantities, such as the time that has elapsed since the ignition time, may optionally be used alone or in addition. The inventive method for operating the fuel cell system 1 provides that the controller 17 a current operating state of
Brennstoffzellensystems 1 bestimmt. Dies kann, wie bereits dargelegt, in Abhängigkeit von einer Temperatur und/oder durch andere Steuer- oder Kenngrößen erfolgen. Dieser Verfahrensablauf ist in der Darstellung der Figur 2 dargestellt. In einem ersten Schritt A wird der momentane Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 1 ermittelt. In einem Auswahlschritt B wird entschieden, ob der momentane Betriebszustand ein Fuel cell system 1 determined. This can, as already stated, take place as a function of a temperature and / or by other control or characteristic variables. This procedure is shown in the representation of FIG. In a first step A, the current operating state of the fuel cell system 1 is determined. In a selection step B, it is decided whether the current operating state is on
Aufwärmbetriebszustand ist. Dabei kann beispielsweise die gemessene Temperatur mit einer vorgegebenen Grenztemperatur verglichen werden. Es kann aber auch Warm-up mode is. In this case, for example, the measured temperature can be compared with a predetermined limit temperature. But it can too
beispielsweise alleine oder zusätzlich die im Steuergerät aufgezeichnete Historie herangezogen werden. Ist der momentane Betriebszustand ein Aufwärmbetriebszustand, so wird in einem Schritt C der Verdichter in umgekehrter Richtung betrieben, d.h. For example alone or in addition the history recorded in the control unit can be used. If the current operating condition is a warm-up operating condition, then in a step C the compressor is operated in the reverse direction, i.
umgekehrt zu der Richtung, die mit optimiertem Wirkungsgrad für den reversed to the direction with optimized efficiency for the
Normalbetriebszustand vorgesehen ist. Daraufhin startet das Verfahren erneut mit Schritt A. Sofern der Verdichter bereits in umgekehrter Richtung betrieben wird, erfolgt im Schritt C keine Aktivität und es wird direkt in den Schritt A zurückgesprungen. Wird beim Normal operating state is provided. Thereafter, the process starts again with step A. If the compressor is already operated in the reverse direction, no activity takes place in step C and it jumps back directly into step A. Will be at
Abfrageschritt B festgestellt, dass der Aufwärmbetriebszustand beendet ist oder beendet werden soll, weil beispielsweise die gemessene Temperatur größer als die vorgegebene Grenztemperatur ist oder entsprechende Steuersignale des Steuergeräts vorliegen, wird in einem Schritt D die Drehrichtung des Verdichters umgekehrt, d.h. er wird in normaler Drehrichtung betrieben. Auch hier gilt bei der entsprechenden Abfrage, dass der Schritt auch bei bereits richtiger Drehrichtung des Verdichters entsprechend durchlaufen wird, ohne dass dadurch eine Aktion erfolgt. Interrogation step B determines that the warm-up operation state is completed or is to be terminated because, for example, the measured temperature is greater than the predetermined limit temperature or corresponding control signals of the controller present, in a step D, the direction of rotation of the compressor is reversed, i. it is operated in the normal direction of rotation. Again, with the appropriate query applies that the step is passed through even with the correct direction of rotation of the compressor, without causing an action.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in dem Steuergerät 17 hinterlegt sein. Es kann sich bei dem Steuergerät 17 um eine zentrale Steuereinrichtung handeln. Gegebenenfalls kann das Steuergerät 17 aber auch als lokal angeordnetes Steuergerät ausgebildet sein. This method can be stored, for example, in the control unit 17. The control device 17 may be a central control device. Optionally, the control unit 17 may also be designed as a locally arranged control unit.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass in dem With the method according to the invention it is achieved that in the
Aufwärmbetriebszustand ohne weitere zusätzliche konstruktive Maßnahmen die dem Brennstoffzellenstapel zugeführte Luft in vorteilhafter Weise erwärmt wird. Dies geschieht über das Umkehren der Drehrichtung des Radialverdichters. Damit geht eine deutliche Verringerung des Wirkungsgrades des Radialverdichters einher, da dessen Aufwärmbetriebszustand without further additional design measures the fuel cell stack supplied air is heated in an advantageous manner. This is done by reversing the direction of rotation of the centrifugal compressor. This is accompanied by a significant reduction in the efficiency of the centrifugal compressor, since its
Beschaufelung normalerweise für eine Drehrichtung optimiert ist. Gleichwohl wird die von dem Radialverdichter geförderte Luft in die„richtige" Richtung befördert, aber eben durch die so auftretenden Verluste, die zum Großteil als Wärme frei werden, vorteilhaft erwärmt. Es muss lediglich bei der Ausgestaltung der Beschaufelung im Zusammenhang mit der Gehäuse- und Einströmgeometrie darauf geachtet werden, dass auch bei einer Umkehr der Drehrichtung nach wie vor eine Förderung der Luft in Richtung Blading is usually optimized for one direction of rotation. Nevertheless, the of The air conveyed by the centrifugal compressor is conveyed in the "right" direction, but is advantageously heated by the losses that occur to a large extent as heat in that, even if the direction of rotation is reversed, the air continues to move in the direction of
Brennstoffzellenstapel erfolgen kann. Dies ist aber bei Radialverdichtern mit üblicher Bauweise stets der Fall. Fuel cell stack can be done. However, this is always the case with centrifugal compressors of conventional design.
Gleichzeitig erlaubt die auftretende starke Verringerung des Wirkungsgrades des Radialverdichters bei einem Betrieb mit umgekehrter Drehrichtung eine maximale Leistungsaufnahme des Radialverdichters. Dieser stellt somit eine maximale At the same time, the strong reduction of the efficiency of the centrifugal compressor occurring during operation in the reverse direction of rotation allows a maximum power consumption of the centrifugal compressor. This therefore represents a maximum
Leistungssenke für den Brennstoffzellenstapel dar und ermöglicht eine deutlich verbesserte Selbsterwärmung der Brennstoffzellen. Somit wird die Aufwärmphase insbesondere bei einem Gefrierstart durch eine einfache Steuerung ohne weitere konstruktive Anpassungen des gesamten Systems entscheidend verkürzt. Power sink for the fuel cell stack and allows a much improved self-heating of the fuel cell. Thus, the warm-up is significantly shortened in particular at a freeze start by a simple control without further structural adjustments of the entire system.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (1), mit wenigstens einer Brennstoffzelle (3) sowie einer elektrischen Maschine (13) und einer Method for operating a fuel cell system (1), with at least one fuel cell (3) and an electric machine (13) and a
Luftfördereinrichtung (9) zur Luftversorgung der Brennstoffzelle (3), wobei die elektrische Maschine (13) elektrische Leistung aufnimmt, um die  Air conveying device (9) for supplying air to the fuel cell (3), wherein the electric machine (13) receives electrical power to the
Luftfördereinrichtung (9) anzutreiben,  To drive air conveyor (9),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in einem Normalbetriebszustand des Brennstoffzellensystems (1) die  in a normal operating state of the fuel cell system (1) the
Luftfördereinrichtung (9) in einer normalen Drehrichtung und  Air conveyor (9) in a normal direction of rotation and
in einem Aufwärmbetriebszustand des Brennstoffzellensystems (1) die  in a warm-up operation state of the fuel cell system (1) the
Luftfördereinrichtung (9) in der umgekehrten Drehrichtung angetrieben wird.  Air conveyor (9) is driven in the reverse direction.
Verfahren nach Anspruch 1 , Method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Brennstoffzellensystem (1) einen elektrischen Turbolader (10) mit einer Turbine (11) aufweist, wobei die Turbine (11) mit einem Abgasstrom der Brennstoffzelle (3) betrieben wird.  the fuel cell system (1) has an electric turbocharger (10) with a turbine (11), wherein the turbine (11) is operated with an exhaust gas stream of the fuel cell (3).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, Method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
in dem Aufwärmbetriebszustand die elektrische Maschine (13) die  in the warm-up operation state, the electric machine (13)
Luftfördereinrichtung (9) in der umgekehrten Drehrichtung antreibt, wobei insbesondere die Luftfördereinrichtung (9) ein Radialverdichter ist.  Air conveyor (9) in the reverse direction of rotation drives, in particular, the air conveyor (9) is a centrifugal compressor.
4. Verwendung des Verfahrens zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in einem Fahrzeug (2), wobei insbesondere das Brennstoffzellensystem (1) elektrische Antriebsleistung für das Fahrzeug (2) bereitstellt. 4. Use of the method for operating a fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 3, in a vehicle (2), wherein in particular the Fuel cell system (1) provides electrical drive power for the vehicle (2).
5. Brennstoffzellensystem (1), mit wenigstens einer Brennstoffzelle (3) sowie einer elektrischen Maschine (13) und einer Luftfördereinrichtung (9) zur Luftversorgung der Brennstoffzelle (3), wobei die elektrische Maschine (13) elektrische Leistung aufnimmt, um die Luftfördereinrichtung (9) anzutreiben, wobei die 5. Fuel cell system (1), with at least one fuel cell (3) and an electric machine (13) and an air conveyor (9) for supplying air to the fuel cell (3), wherein the electric machine (13) receives electrical power to the air conveyor ( 9), the
Luftfördereinrichtung  Air conveyor
dadurch gekennzeichnet ist, dass  characterized in that
sie in einem Normalbetriebszustand des Brennstoffzellensystems (1) in einer normalen Drehrichtung und  in a normal operating state of the fuel cell system (1) in a normal rotational direction and
in einem Aufwärmbetriebszustand des Brennstoffzellensystems (1) in der umgekehrten Drehrichtung antreibbar ist.  in a warm-up operation state of the fuel cell system (1) is drivable in the reverse direction of rotation.
6. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5, 6. Fuel cell system according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein elektrischer Turbolader (10) mit einer Turbine (11) vorgesehen ist, wobei die Turbine (11) mit einem Abgasstrom der Brennstoffzelle (3) betrieben wird.  an electric turbocharger (10) with a turbine (11) is provided, wherein the turbine (11) is operated with an exhaust gas stream of the fuel cell (3).
7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 5 oder 6, 7. Fuel cell system according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Luftfördereinrichtung ein Radialkompressor ist.  the air conveyor is a radial compressor.
8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 7 8. Fuel cell system according to claim 7
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Beschaufelung des Radialkompressors so ausgelegt ist, dass in der normalen Drehrichtung eine Kompression mit einem ersten Wirkungsgrad und in der umgekehrten Drehrichtung eine Kompression mit einem zweiten Wirkungsgrad erfolgt.  the blading of the radial compressor is designed so that in the normal direction of rotation compression with a first efficiency and in the reverse direction of a compression with a second efficiency takes place.
9. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 8, 9. Fuel cell system according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der erste Wirkungsgrad höher als der zweite Wirkungsgrad ist.  the first efficiency is higher than the second efficiency.
10. Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9. 10. Vehicle with a fuel cell system according to one of claims 5 to 9.
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