WO2018033292A1 - Fuel cell device - Google Patents

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WO2018033292A1
WO2018033292A1 PCT/EP2017/066748 EP2017066748W WO2018033292A1 WO 2018033292 A1 WO2018033292 A1 WO 2018033292A1 EP 2017066748 W EP2017066748 W EP 2017066748W WO 2018033292 A1 WO2018033292 A1 WO 2018033292A1
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unit
hydrogen
cell device
solid oxide
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Ralf Brandenburger
Timo Bosch
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention is based on a fuel cell device, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen, with a solid oxide fuel cell unit, a recirculation circuit, which leads to a return of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit to an at least partial mixing with the hydrogen is provided.
  • the fuel cell device has a water separation unit, which is arranged within the recirculation circuit and which is intended to separate water from the anode exhaust gas.
  • a “fuel cell device” is to be understood as meaning, in particular, a device which in particular has a, in particular functional, Component, in particular a construction and / or functional component of a fuel cell system or the entire fuel cell system is formed.
  • a “solid oxide fuel cell unit” is to be understood as meaning in particular a unit having at least one solid oxide fuel cell which is provided with at least one chemical energy of at least one, in particular continuously supplied, fuel gas, in particular hydrogen, and at least one oxidant, in particular oxygen,
  • an anode of the solid oxide fuel cell unit is at least substantially continuously at least substantially more pure
  • a cathode of the solid oxide fuel cell unit is supplied at least substantially continuously with a cathode gas, in particular oxygen, preferably atmospheric oxygen, as an oxidizing agent for operation of the fuel cell device.
  • the at least one solid oxide fuel cell unit comprises a plurality of fuel cells, which are arranged in particular in a fuel cell stack.
  • the fuel cell device has a solid oxide fuel cell unit formed as a solid oxide fuel cell unit.
  • a "recirculation loop” is to be understood as meaning, in particular, a fluid connection which is intended to supply a hydrogen and water-containing anode waste gas from the solid oxide fuel cell unit to a mixing point at which the anode waste gas is mixed with the at least substantially pure hydrogen designed to re-anode-side supply unreacted hydrogen to the solid oxide fuel cell device
  • the total amount of water separated from the anode exhaust gas by the water separation unit during operation of the fuel cell unit corresponds at least substantially and preferably exactly to a total amount of product water produced anode-side during operation of the fuel cell unit.
  • the water separation unit has, in particular, at least one discharge line, which is provided to discharge the separated water at least substantially completely from the fuel cell device.
  • the Wasserabscheidetician represents, in particular next to a cathode outlet with oxygen-poor air, a media outlet of the fuel cell device.
  • the Wasserabscheidetician is in particular between an anode exhaust outlet of the solid oxide fuel cell unit and a mixing point at which the anode exhaust gas is mixed with the at least substantially pure hydrogen, respectively.
  • the Wasserab- separation unit is designed as a condensation unit, which is intended to separate water by condensation from the anode exhaust gas.
  • Fuel gas utilization can be provided.
  • Solid oxide fuel cell unit advantageously dehydrated and the remaining hydrogen of the anode of the solid oxide fuel cell unit are fed back, whereby an advantageous high fuel gas utilization can be achieved. Furthermore, it can be advantageous to dispense with an afterburner for the combustion of unreacted hydrogen in the anode exhaust gas.
  • the fuel cell device has at least one tempering unit, which is intended to temper at least part of the water separation unit.
  • a "tempering unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit which is provided for bringing the water separation unit to a required process temperature by supplying and / or dissipating thermal energy and / or at least substantially maintaining a required process temperature.
  • the temperature control unit is intended to provide the Tempering water separation unit to a process temperature at which condenses the water content of the anode exhaust gas.
  • the temperature control unit is intended to cool at least a portion of the Wasserabscheideech.
  • the temperature control unit is at least partially formed by a heat exchanger.
  • a heat exchanger is to be understood as meaning, in particular, a unit which is intended to transfer heat in the direction of a temperature gradient between at least two, in particular, fluid material flows, in particular in a countercurrent operation, cross flow operation and / or direct current principle
  • the heat-transfer medium is at least partially thermally coupled to the water-separation unit, in particular to a cooling fluid which is supplied in at least one operating state of the temperature-control unit
  • integral should in particular be understood to mean at least materially bonded, for example by a welding process, a K.
  • an advantageously reliable and / or effective separation of water from the anode exhaust gas can be achieved.
  • the fuel cell device has at least one bypass line for a cathode gas supply, which is provided to supply at least a subset of a cathode gas to the water separation unit for a temperature control of the water separation unit.
  • a "bypass line” should be understood in this context, in particular a fluid line, which is intended to at least a portion of a cathode gas flow from a cathode gas supply, which in addition It is provided to supply the cathode gas to a cathode of the solid oxide fuel cell unit, to divert it, to divert it via the water separation unit, in particular via a temperature control unit of the water separation unit, and to supply the cathode to the solid oxide fuel cell unit.
  • cooling of the water separation unit can advantageously be achieved simply.
  • the bypass line has at least one valve which is provided to control and / or regulate a cathode gas volume flow supplied to the water separation unit.
  • the valve is designed as a particular electromagnetic and / or electric motor proportional valve.
  • the valve of the Wasserabscheidetician in particular the temperature control unit of the Wasserabscheidetician, upstream of flow.
  • a cathode gas volume flow supplied to the water separation unit, in particular the temperature control unit of the water separation unit can advantageously be regulated and / or controlled.
  • a cooling effect of the temperature control unit can advantageously be regulated decoupled from a cathode gas volume flow supplied to the cathode of the solid oxide fuel cell unit.
  • Fuel cell device proposed. Thereby, a fuel cell system having improved fuel gas utilization characteristics can be provided.
  • an anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit can advantageously be dehydrated and the remaining hydrogen can be fed back to the anode of the solid oxide fuel cell unit, whereby advantageously high fuel gas utilization can be achieved.
  • it can be advantageous to dispense with an afterburner for the combustion of unreacted hydrogen in the anode exhaust gas.
  • a method for operating a fuel cell device, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen, with a solid oxide fuel cell unit, a recirculation circuit, which leads to a return of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit to a At least partial mixing with the hydrogen is provided, wherein water is separated within the recirculation circuit from the anode exhaust gas.
  • the water is separated by condensation from the anode exhaust gas.
  • the water is separated off by means of a water separation unit formed as a condensation unit, which is tempered, in particular cooled, by means of a supply of a portion of a cathode gas stream.
  • an anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit can advantageously be dewatered and the remaining hydrogen can be fed back to the anode of the solid oxide fuel cell unit, whereby an advantageously high fuel gas utilization can be achieved. Furthermore, it can be advantageous to dispense with an afterburner for the combustion of unreacted hydrogen in the anode exhaust gas.
  • the fuel cell device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the fuel cell device according to the invention may have a different number from a number of individual elements, components and units mentioned herein for fulfilling a mode of operation described herein.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a fuel cell system with a hydrogen fuel cell device having a Wasserabscheideiki for separating water from a recirculated anode exhaust gas. Description of the embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel cell system 28 having a fuel cell device 10.
  • the fuel cell device 10 is intended to be operated with at least substantially pure gaseous hydrogen 36.
  • the fuel cell device 10 has a solid oxide fuel cell unit 12.
  • the solid oxide fuel cell unit 12 is shown here in simplified form as a solid oxide fuel cell 30. However, it is expedient to form a solid oxide fuel cell unit as a fuel cell stack with a multiplicity of solid oxide fuel cells.
  • the solid oxide fuel cell 30 has an anode 32 and a cathode 34.
  • the anode 32, the hydrogen 36 is supplied as fuel gas.
  • the hydrogen 36 is fed via a supply line 40 into the fuel cell system 28.
  • An inflowing volume flow of the hydrogen 36 can be regulated, controlled and / or completely interrupted by means of a valve 42.
  • the valve 42 is electromagnetically actuated.
  • the hydrogen 36 Before entering the anode 32 of the solid oxide fuel cell unit 12, the hydrogen 36 is heated to a process temperature by means of a preheating unit 46.
  • the cathode 34 is a cathode gas 38, in particular atmospheric oxygen supplied.
  • the cathode gas 38 is fed via a further supply line 44 into the fuel cell system 28.
  • the cathode gas 38 is conveyed by means of a compressor 48.
  • the cathode gas 38 Before entering the cathode 34 of the solid oxide fuel cell unit 12, the cathode gas 38 is heated to a process temperature by means of a further preheating unit 50.
  • the fuel cell device 10 has a recirculation circuit 14, which leads to a recycling of a hydrogen and water-containing
  • Anode exhaust gas 56 of the solid oxide fuel cell unit 12 is provided for at least partial mixing with the hydrogen 36.
  • Solid oxide fuel cell unit 12 unreacted hydrogen 54 with the hydrogen to mix 36 and the solid oxide fuel cell unit 12 again on the anode side supply.
  • the fuel cell device 10 has a
  • Compressor 52 which is intended to promote the anode exhaust gas 56 through the recirculation 14.
  • the fuel cell device 10 a Wasserabscheidetician 16, which is disposed within the recirculation 14.
  • the Wasserabscheidetician 16 is intended to separate water from the anode exhaust 56.
  • the Wasserabscheidetician 16 is disposed between an anode exhaust outlet 58 of the solid oxide fuel cell unit 12 and a mixing point 60, at which the hydrogen 54 of the
  • Anodeabgases 56 with the hydrogen 36 is mixed, arranged.
  • the Wasserabscheideiki 16 is formed as a condensation unit 18, which is intended to separate water by condensation from the anode exhaust gas 56.
  • the fuel cell device 10 has a temperature control unit
  • the temperature control unit 20 is provided for tempering the water separation unit 16 to a process temperature at which the water content of the anode exhaust gas 56 condenses out.
  • Temperature control unit 20 is intended to at least part of the
  • the temperature control unit 20 is at least partially formed by a heat exchanger 22.
  • the separated water is discharged via a discharge line 62 from the fuel cell system 28.
  • the fuel cell device 10 has a bypass line 24 for a
  • the bypass line 24 branches off behind the compressor 48 from the supply line 44.
  • the bypass line 24 has a valve 26 which is provided to one of the Wasserabscheidetician
  • valve 26 is designed as a particular electromagnetic and / or electric motor proportional valve.
  • valve 26 of the Wasserabscheidetician 16 in particular the temperature control unit 20 of the Wasserabscheidetician 16, upstream of flow.
  • Anode exhaust 56 is first supplied to the preheating unit 46, wherein the
  • Heating the hydrogen 36 prior to entering the anode 32 thermal energy is transferred from the anode exhaust gas 56 to the hydrogen 36.
  • the anode exhaust gas 56 is supplied to the water separation unit 16, which cools the anode exhaust gas 56 too far that the water condenses out of the anode exhaust gas 56.
  • the condensed water is discharged via the discharge line 62 and the remaining hydrogen 54 is supplied to the mixing point 60.
  • the further preheating unit 50 for heating the cathode gas 38 is supplied with thermal energy via a cathode exhaust gas 64. Remaining thermal energy of the cathode exhaust gas 64 is made available via a heat exchanger 66.

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Abstract

The invention relates to a fuel cell device (10), which is provided for being operated with at least substantially pure hydrogen (36), comprising a solid oxide fuel cell unit (12) and a recirculation circuit (14), which is provided for recirculating a hydrogen- and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit (12) for at least partial mixture with the hydrogen (36). According to the invention, the fuel cell device (10) has a water-separating unit (16), which is arranged within the recirculation circuit (14) and is provided for separating water out of the anode exhaust gas.

Description

Beschreibung  description
Brennstoffzellenvorrichtung fuel cell device
Stand der Technik State of the art
Es ist bereits eine Brennstoffzellenvorrichtung, welche dazu vorgesehen ist, mit zumindest im Wesentlichen reinem Wasserstoff betrieben zu werden, mit einer Festoxidbrennstoffzelleneinheit, einem Rezirkulationskreis, welcher zu einer Rückführung eines Wasserstoff- und wasserhaltigen Anodenabgases der Festo- xidbrennstoffzelleneinheit zu einer zumindest teilweisen Vermischung mit dem Wasserstoff vorgesehen ist, vorgeschlagen worden. It is already a fuel cell device, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen, with a solid oxide fuel cell unit, a recirculation circuit, which leads to a return of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit to an at least partial mixing with the hydrogen is proposed.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffzellenvorrichtung, welche dazu vorgesehen ist, mit zumindest im Wesentlichen reinem Wasserstoff betrieben zu werden, mit einer Festoxidbrennstoffzelleneinheit, einem Rezirkulationskreis, welcher zu einer Rückführung eines Wasserstoff- und wasserhaltigen Anodenabgases der Festoxidbrennstoffzelleneinheit zu einer zumindest teilweisen Vermischung mit dem Wasserstoff vorgesehen ist. The invention is based on a fuel cell device, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen, with a solid oxide fuel cell unit, a recirculation circuit, which leads to a return of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit to an at least partial mixing with the hydrogen is provided.
Es wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung eine Wasserab- scheideeinheit aufweist, welche innerhalb des Rezirkulationskreises angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, Wasser aus dem Anodenabgas abzuscheiden. It is proposed that the fuel cell device has a water separation unit, which is arranged within the recirculation circuit and which is intended to separate water from the anode exhaust gas.
Unter einer„Brennstoffzellenvorrichtung" soll insbesondere eine Vorrichtung ver- standen werden, welche insbesondere einen, insbesondere funktionstüchtigen, Bestandteil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, eines Brennstoffzellensystems oder das gesamte Brennstoffzellensystem ausbildet. Unter einer„Festoxidbrennstoffzelleneinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Festoxidbrennstoffzelle verstan- den werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine chemische Energie zumindest eines, insbesondere kontinuierlich zugeführten, Brenngases, insbesondere Wasserstoff, und zumindest eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, insbesondere in elektrische Energie umzuwandeln. Zum Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung wird einer Anode der Festoxidbrennstoffzelleneinheit zumindest im Wesentlichen kontinuierlich zumindest im Wesentlichen reinerA "fuel cell device" is to be understood as meaning, in particular, a device which in particular has a, in particular functional, Component, in particular a construction and / or functional component of a fuel cell system or the entire fuel cell system is formed. In this context, a "solid oxide fuel cell unit" is to be understood as meaning in particular a unit having at least one solid oxide fuel cell which is provided with at least one chemical energy of at least one, in particular continuously supplied, fuel gas, in particular hydrogen, and at least one oxidant, in particular oxygen, For operation of the fuel cell device, an anode of the solid oxide fuel cell unit is at least substantially continuously at least substantially more pure
Wasserstoff als Brenngas zugeführt. Einer Kathode der Festoxidbrennstoffzel- leneinheit wird zu einem Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ein Kathodengas, insbesondere Sauerstoff, vorzugsweise Luftsauerstoff, als Oxidationsmittel zugeführt. Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Festoxidbrennstoffzelleneinheit eine Vielzahl von Brennstoffzellen, welche insbesondere in einem Brennstoffzellenstack angeordnet sind. Die Brennstoffzellen Vorrichtung weist eine als Festoxidbrennstoffzelleneinheit ausgebildete Festoxidbrennstoffzelleneinheit auf. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Da- runter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Hydrogen supplied as fuel gas. A cathode of the solid oxide fuel cell unit is supplied at least substantially continuously with a cathode gas, in particular oxygen, preferably atmospheric oxygen, as an oxidizing agent for operation of the fuel cell device. Preferably, the at least one solid oxide fuel cell unit comprises a plurality of fuel cells, which are arranged in particular in a fuel cell stack. The fuel cell device has a solid oxide fuel cell unit formed as a solid oxide fuel cell unit. The term "provided" should be understood to mean, in particular, specially programmed, designed and / or equipped.The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills this specific function in at least one application and / or Operating condition fulfilled and / or executes.
Unter einem„Rezirkulationskreis" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fluidverbindung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein Wasserstoff- und wasserhaltiges Anodenabgas der Festoxidbrennstoffzelleneinheit einer Mischstelle zuzuführen, an welcher das Anodenabgas mit dem zumindest im Wesentlichen reinen Wasserstoff vermischt wird. Insbesondere ist der Rezirkulationskreis dazu vorgesehen, der Festoxidbrennstoffzellenvorrichtung nicht umgesetzten Wasserstoff erneut anodenseitig zuzuführen. Insbesondere ist dieIn this context, a "recirculation loop" is to be understood as meaning, in particular, a fluid connection which is intended to supply a hydrogen and water-containing anode waste gas from the solid oxide fuel cell unit to a mixing point at which the anode waste gas is mixed with the at least substantially pure hydrogen designed to re-anode-side supply unreacted hydrogen to the solid oxide fuel cell device
Mischung des Anodenabgases und des Wasserstoffs dazu vorgesehen, der Festoxidbrennstoffzelleneinheit anodenseitig zugeführt zu werden. Unter einer „Wasserabscheideeinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine physikalisch-technische und/oder chemische Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, dampfförmiges und/oder disperses Wasser zumindest zu einem Großteil aus einem gasförmigen Volumenstrom abzuscheiden. Die während eines Betriebs der Brennstoffzelleneinheit durch die Wasserabscheideeinheit aus dem Anodenabgas abgeschiedene Gesamtwassermenge entspricht zumindest im Wesentlichen und vorzugsweise exakt einer Gesamt- menge eines während des Betriebs der Brennstoffzelleneinheit anodenseitig erzeugten Produktwassers. Die Wasserabscheideeinheit weist insbesondere zumindest eine Abführleitung auf, welche dazu vorgesehen ist, das abgeschiedene Wasser zumindest im Wesentlichen vollständig aus der Brennstoffzellenvorrichtung auszuleiten. Die Wasserabscheideeinheit stellt, insbesondere neben einem Kathodenausgang mit sauerstoffarmer Luft, einen Medienauslass der Brennstoffzellenvorrichtung dar. Die Wasserabscheideeinheit ist insbesondere zwischen einem Anodenabgasauslass der Festoxidbrennstoffzelleneinheit und einer Mischstelle, an welcher das Anodenabgas mit dem zumindest im Wesentlichen reinen Wasserstoff vermischt wird, angeordnet. Vorzugsweise ist die Wasserab- scheideeinheit als eine Kondensationseinheit ausgebildet ist, welche dazu vorgesehen ist, Wasser durch Kondensation aus dem Anodenabgas abzuscheiden. Mixture of the anode exhaust gas and the hydrogen provided to be supplied to the solid oxide fuel cell unit on the anode side. A "Wasserabscheideeinheit" should be understood in this context, in particular a physical-technical and / or chemical entity, which is particularly intended to vapor and / or disperse water at least to a large extent to separate off from a gaseous volumetric flow. The total amount of water separated from the anode exhaust gas by the water separation unit during operation of the fuel cell unit corresponds at least substantially and preferably exactly to a total amount of product water produced anode-side during operation of the fuel cell unit. The water separation unit has, in particular, at least one discharge line, which is provided to discharge the separated water at least substantially completely from the fuel cell device. The Wasserabscheideeinheit represents, in particular next to a cathode outlet with oxygen-poor air, a media outlet of the fuel cell device. The Wasserabscheideeinheit is in particular between an anode exhaust outlet of the solid oxide fuel cell unit and a mixing point at which the anode exhaust gas is mixed with the at least substantially pure hydrogen, respectively. Preferably, the Wasserab- separation unit is designed as a condensation unit, which is intended to separate water by condensation from the anode exhaust gas.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße By such a configuration, a generic
Brennstoffzellenvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Fuel cell device with improved properties in terms
Brenngasausnutzung bereitgestellt werden. Insbesondere bei einem Betrieb einer Festoxidbrennstoffzelleneinheit kann das Anodenabgas der Fuel gas utilization can be provided. In particular, in an operation of a solid oxide fuel cell unit, the anode exhaust gas of the
Festoxidbrennstoffzelleneinheit vorteilhaft entwässert und der verbleibende Wasserstoff der Anode der Festoxidbrennstoffzelleneinheit wieder zugeführt werden, wodurch eine vorteilhaft hohe Brenngasausnutzung erreicht werden kann. Ferner kann vorteilhaft auf einen Nachbrenner zur Verbrennung von nicht umgesetztem Wasserstoff im Anodenabgas verzichtet werden. Solid oxide fuel cell unit advantageously dehydrated and the remaining hydrogen of the anode of the solid oxide fuel cell unit are fed back, whereby an advantageous high fuel gas utilization can be achieved. Furthermore, it can be advantageous to dispense with an afterburner for the combustion of unreacted hydrogen in the anode exhaust gas.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellen Vorrichtung zumindest eine Temperiereinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wasserabscheideeinheit zu temperieren. Unter einer„Temperiereinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Wasserabscheideeinheit durch ein Zuführen und/oder durch ein Abführen von thermischer Energie auf eine benötigte Prozesstemperatur zu bringen und/oder eine benötigte Prozesstemperatur zumindest im Wesent- liehen zu halten. Insbesondere ist die Temperiereinheit dazu vorgesehen, die Wasserabscheideeinheit auf eine Prozesstemperatur zu temperieren, bei welcher der Wasseranteil des Anodenabgases auskondensiert. Vorzugsweise ist die Temperiereinheit dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wasserabscheideeinheit zu kühlen. Vorzugsweise ist die Temperiereinheit zumindest teilweise von einem Wärmeübertrager gebildet. Unter einem„Wärmeübertrager" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Wärme in Richtung eines Temperaturgefälles zwischen zumindest zwei insbesondere fluiden Stoffströmen zu übertragen, insbesondere in einem Gegenstrombetrieb, Kreuzstrombetrieb und/oder Gleichstromprinzip. Der Wärmeübertrager ist insbesondere dazu vorgesehen, Wärme von zumindest einem fluiden Stoffstrom, insbesondere einem Anodenabgas der Festoxidbrenn- stoffzelleneinheit, insbesondere auf ein Kühlfluid, welches in zumindest einem Betriebszustand der Temperiereinheit zugeführt ist, zu übertragen. Die Temperiereinheit ist zumindest teilweise thermisch mit der Wasserabscheideeinheit gekoppelt. Insbesondere ist die Temperiereinheit zumindest teilweise einstückig mit der Wasserabscheideeinheit ausgebildet. Unter„einstückig" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Hierdurch kann ein vorteilhaft zuverlässiges und/oder effektives Abscheiden von Wasser aus dem Anodenabgas erreicht werden. Insbesondere kann durch eine Temperierung der Wasserabscheideeinheit ein vorteilhaft zuverlässiges und/oder effektives Auskondensieren des Wassers aus dem Anodenabgas erreicht werden. It is also proposed that the fuel cell device has at least one tempering unit, which is intended to temper at least part of the water separation unit. In this context, a "tempering unit" is to be understood as meaning, in particular, a unit which is provided for bringing the water separation unit to a required process temperature by supplying and / or dissipating thermal energy and / or at least substantially maintaining a required process temperature. In particular, the temperature control unit is intended to provide the Tempering water separation unit to a process temperature at which condenses the water content of the anode exhaust gas. Preferably, the temperature control unit is intended to cool at least a portion of the Wasserabscheideeinheit. Preferably, the temperature control unit is at least partially formed by a heat exchanger. In this context, a "heat exchanger" is to be understood as meaning, in particular, a unit which is intended to transfer heat in the direction of a temperature gradient between at least two, in particular, fluid material flows, in particular in a countercurrent operation, cross flow operation and / or direct current principle The heat-transfer medium is at least partially thermally coupled to the water-separation unit, in particular to a cooling fluid which is supplied in at least one operating state of the temperature-control unit The term "integral" should in particular be understood to mean at least materially bonded, for example by a welding process, a K. Lifetime process, a Anspritzprozess and / or another, the expert appears to be useful process, and / or advantageously formed in one piece, such as by a production from a cast and / or by a production in a single or multi-component injection method and advantageous from a single blank. As a result, an advantageously reliable and / or effective separation of water from the anode exhaust gas can be achieved. In particular, can be achieved by a temperature of the Wasserabscheideeinheit an advantageously reliable and / or effective condensation of the water from the anode exhaust gas.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung zumin- dest eine Bypassleitung für eine Kathodengaszuführung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, der Wasserabscheideeinheit zu einer Temperierung der Wasserabscheideeinheit zumindest eine Teilmenge eines Kathodengases zuzuführen. Unter einer„Bypassleitung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Fluidleitung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil eines Kathodengasstroms von einer Kathodengaszuleitung, welche dazu vorgesehen ist, das Kathodengas einer Kathode der Festoxidbrennstoffzellenein- heit zuzuführen, abzuzweigen, über die Wasserabscheideeinheit, insbesondere über eine Temperiereinheit der Wasserabscheideeinheit, umzuleiten und der Kathode der Festoxidbrennstoffzelleneinheit zuzuführen. Hierdurch kann vorteil- haft einfach eine Kühlung der Wasserabscheideeinheit erreicht werden. Furthermore, it is proposed that the fuel cell device has at least one bypass line for a cathode gas supply, which is provided to supply at least a subset of a cathode gas to the water separation unit for a temperature control of the water separation unit. A "bypass line" should be understood in this context, in particular a fluid line, which is intended to at least a portion of a cathode gas flow from a cathode gas supply, which in addition It is provided to supply the cathode gas to a cathode of the solid oxide fuel cell unit, to divert it, to divert it via the water separation unit, in particular via a temperature control unit of the water separation unit, and to supply the cathode to the solid oxide fuel cell unit. As a result, cooling of the water separation unit can advantageously be achieved simply.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Bypassleitung zumindest ein Ventil aufweist, welches dazu vorgesehen ist, einen der Wasserabscheideeinheit zugeführten Kathodengasvolumenstrom zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere ist das Ventil als ein insbesondere elektromagnetisch und/oder elektromotorisch Proportionalventil ausgebildet. Insbesondere ist das Ventil der Wasserabscheideeinheit, insbesondere der Temperiereinheit der Wasserabscheideeinheit, strömungstechnisch vorgeschaltet. Hierdurch kann ein der Wasserabscheideeinheit, insbesondere der Temperiereinheit der Wasserabscheideeinheit, zugeführter Kathoden- gasvolumenstrom vorteilhaft geregelt und/oder gesteuert werden. Insbesondere kann eine Kühlwirkung der Temperiereinheit vorteilhaft entkoppelt von einem der Kathode der Festoxidbrennstoffzelleneinheit zugeführten Kathodengasvolumenstrom geregelt werden. Zudem wird ein Brennstoffzellensystem mit zumindest einer erfindungsgemäßenIt is also proposed that the bypass line has at least one valve which is provided to control and / or regulate a cathode gas volume flow supplied to the water separation unit. In particular, the valve is designed as a particular electromagnetic and / or electric motor proportional valve. In particular, the valve of the Wasserabscheideeinheit, in particular the temperature control unit of the Wasserabscheideeinheit, upstream of flow. In this way, a cathode gas volume flow supplied to the water separation unit, in particular the temperature control unit of the water separation unit, can advantageously be regulated and / or controlled. In particular, a cooling effect of the temperature control unit can advantageously be regulated decoupled from a cathode gas volume flow supplied to the cathode of the solid oxide fuel cell unit. In addition, a fuel cell system with at least one invention
Brennstoffzellenvorrichtung vorgeschlagen. Hierdurch kann ein Brennstoffzellensystem mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Brenngasausnutzung bereitgestellt werden. Insbesondere bei einem Betrieb einer Festoxidbrennstoffzellen- einheit kann ein Anodenabgas der Festoxidbrennstoffzelleneinheit vorteilhaft entwässert und der verbleibende Wasserstoff der Anode der Festoxidbrennstoff- zelleneinheit wieder zugeführt werden, wodurch eine vorteilhaft hohe Brenngasausnutzung erreicht werden kann. Ferner kann vorteilhaft auf einen Nachbrenner zur Verbrennung von nicht umgesetztem Wasserstoff im Anodenabgas verzichtet werden. Fuel cell device proposed. Thereby, a fuel cell system having improved fuel gas utilization characteristics can be provided. In particular, during operation of a solid oxide fuel cell unit, an anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit can advantageously be dehydrated and the remaining hydrogen can be fed back to the anode of the solid oxide fuel cell unit, whereby advantageously high fuel gas utilization can be achieved. Furthermore, it can be advantageous to dispense with an afterburner for the combustion of unreacted hydrogen in the anode exhaust gas.
Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenvorrichtung vorgeschlagen, welche dazu vorgesehen ist, mit zumindest im Wesentlichen reinem Wasserstoff betrieben zu werden, mit einer Festoxidbrennstoffzelleneinheit, einem Rezirkulationskreis, welcher zu einer Rückführung eines Wasserstoff- und wasserhaltigen Anodenabgases der Festoxidbrennstoffzelleneinheit zu einer zu- mindest teilweisen Vermischung mit dem Wasserstoff vorgesehen ist, wobei Wasser innerhalb des Rezirkulationskreises aus dem Anodenabgas abgeschieden wird. Insbesondere wird das Wasser durch Kondensation aus dem Anodenabgas abgeschieden. Insbesondere wird das Wasser mittels einer als Kon- densationseinheit ausgebildeten Wasserabscheideeinheit abgeschieden, welche mittels einer Zuführung eines Teils eines Kathodengasstroms temperiert, insbesondere gekühlt, wird. Hierdurch kann ein Anodenabgas der Festoxid brennstoff- zelleneinheit vorteilhaft entwässert und der verbleibende Wasserstoff der Anode der Festoxidbrennstoffzelleneinheit wieder zugeführt werden, wodurch eine vor- teilhaft hohe Brenngasausnutzung erreicht werden kann. Ferner kann vorteilhaft auf einen Nachbrenner zur Verbrennung von nicht umgesetztem Wasserstoff im Anodenabgas verzichtet werden. Furthermore, a method is proposed for operating a fuel cell device, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen, with a solid oxide fuel cell unit, a recirculation circuit, which leads to a return of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit to a At least partial mixing with the hydrogen is provided, wherein water is separated within the recirculation circuit from the anode exhaust gas. In particular, the water is separated by condensation from the anode exhaust gas. In particular, the water is separated off by means of a water separation unit formed as a condensation unit, which is tempered, in particular cooled, by means of a supply of a portion of a cathode gas stream. As a result, an anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit can advantageously be dewatered and the remaining hydrogen can be fed back to the anode of the solid oxide fuel cell unit, whereby an advantageously high fuel gas utilization can be achieved. Furthermore, it can be advantageous to dispense with an afterburner for the combustion of unreacted hydrogen in the anode exhaust gas.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. The fuel cell device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the fuel cell device according to the invention may have a different number from a number of individual elements, components and units mentioned herein for fulfilling a mode of operation described herein.
Zeichnung drawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination.
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems mit einer wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellenvorrichtung, welche eine Wasserabscheideeinheit zum Abscheiden von Wasser aus einem rezirkulierten Anodenabgas aufweist. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Fig. 1 is a schematic representation of a fuel cell system with a hydrogen fuel cell device having a Wasserabscheideeinheit for separating water from a recirculated anode exhaust gas. Description of the embodiment
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems 28 mit einer Brennstoffzellenvorrichtung 10. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 ist dazu vorgesehen, mit zumindest im Wesentlichen reinem gasförmigem Wasserstoff 36 betrieben zu werden. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 weist eine Fest- oxidbrennstoffzelleneinheit 12 auf. Die Festoxidbrennstoffzelleneinheit 12 ist hier vereinfacht als eine Festoxidbrennstoffzelle 30 dargestellt. Zweckmäßig ist je- doch eine Ausbildung einer Festoxidbrennstoffzelleneinheit als ein Brennstoffzellenstack mit einer Vielzahl von Festoxidbrennstoffzellen. Die Festoxid brennstoff- zelle 30 weist eine Anode 32 und eine Kathode 34 auf. Der Anode 32 wird der Wasserstoff 36 als Brenngas zugeführt. Der Wasserstoff 36 wird über eine Versorgungsleitung 40 in das Brennstoffzellensystem 28 eingespeist. Ein einströ- mender Volumenstrom des Wasserstoffs 36 kann mittels eines Ventils 42 geregelt, gesteuert und/oder vollständig unterbrochen werden. Vorzugsweise ist das Ventil 42 elektromagnetisch betätigbar. Vor Eintritt in die Anode 32 der Festoxid- brennstoffzelleneinheit 12 wird der Wasserstoff 36 mittels einer Vorheizeinheit 46 auf eine Prozesstemperatur erwärmt. Der Kathode 34 wird ein Kathodengas 38, insbesondere Luftsauerstoff, zugeführt. Das Kathodengas 38 wir über eine weitere Versorgungsleitung 44 in das Brennstoffzellensystem 28 eingespeist. Das Kathodengas 38 wird mittels eines Verdichters 48 gefördert. Vor Eintritt in die Kathode 34 der Festoxidbrennstoffzelleneinheit 12 wird das Kathodengas 38 mittels einer weiteren Vorheizeinheit 50 auf eine Prozesstemperatur erwärmt. FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel cell system 28 having a fuel cell device 10. The fuel cell device 10 is intended to be operated with at least substantially pure gaseous hydrogen 36. The fuel cell device 10 has a solid oxide fuel cell unit 12. The solid oxide fuel cell unit 12 is shown here in simplified form as a solid oxide fuel cell 30. However, it is expedient to form a solid oxide fuel cell unit as a fuel cell stack with a multiplicity of solid oxide fuel cells. The solid oxide fuel cell 30 has an anode 32 and a cathode 34. The anode 32, the hydrogen 36 is supplied as fuel gas. The hydrogen 36 is fed via a supply line 40 into the fuel cell system 28. An inflowing volume flow of the hydrogen 36 can be regulated, controlled and / or completely interrupted by means of a valve 42. Preferably, the valve 42 is electromagnetically actuated. Before entering the anode 32 of the solid oxide fuel cell unit 12, the hydrogen 36 is heated to a process temperature by means of a preheating unit 46. The cathode 34 is a cathode gas 38, in particular atmospheric oxygen supplied. The cathode gas 38 is fed via a further supply line 44 into the fuel cell system 28. The cathode gas 38 is conveyed by means of a compressor 48. Before entering the cathode 34 of the solid oxide fuel cell unit 12, the cathode gas 38 is heated to a process temperature by means of a further preheating unit 50.
Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 weist einen Rezirkulationskreis 14 auf, welcher zu einer Rückführung eines Wasserstoff- und wasserhaltigen The fuel cell device 10 has a recirculation circuit 14, which leads to a recycling of a hydrogen and water-containing
Anodenabgases 56 der Festoxidbrennstoffzelleneinheit 12 zu einer zumindest teilweisen Vermischung mit dem Wasserstoff 36 vorgesehen ist. Der Anode exhaust gas 56 of the solid oxide fuel cell unit 12 is provided for at least partial mixing with the hydrogen 36. Of the
Rezirkulationskreis 14 ist insbesondere dazu vorgesehen, in der Rezirkulationskreis 14 is provided in particular in the
Festoxidbrennstoffzelleneinheit 12 nicht umgesetzten Wasserstoff 54 mit dem Wasserstoff 36 zu vermischen und der Festoxidbrennstoffzelleneinheit 12 erneut anodenseitig zuzuführen. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 weist einen  Solid oxide fuel cell unit 12 unreacted hydrogen 54 with the hydrogen to mix 36 and the solid oxide fuel cell unit 12 again on the anode side supply. The fuel cell device 10 has a
Verdichter 52 auf, welcher dazu vorgesehen ist, das Anodenabgas 56 durch den Rezirkulationskreis 14 zu fördern. Ferner weist die Brennstoffzellenvorrichtung 10 eine Wasserabscheideeinheit 16 auf, welche innerhalb des Rezirkulationskreises 14 angeordnet ist. Die Wasserabscheideeinheit 16 ist dazu vorgesehen, Wasser aus dem Anodenabgas 56 abzuscheiden. Die Wasserabscheideeinheit 16 ist zwischen einem Anodenabgasauslass 58 der Festoxidbrennstoffzelleneinheit 12 und einer Mischstelle 60 angeordnet, an welcher der Wasserstoff 54 des Compressor 52, which is intended to promote the anode exhaust gas 56 through the recirculation 14. Furthermore, the fuel cell device 10 a Wasserabscheideeinheit 16, which is disposed within the recirculation 14. The Wasserabscheideeinheit 16 is intended to separate water from the anode exhaust 56. The Wasserabscheideeinheit 16 is disposed between an anode exhaust outlet 58 of the solid oxide fuel cell unit 12 and a mixing point 60, at which the hydrogen 54 of the
Anodenabgases 56 mit dem Wasserstoff 36 vermischt wird, angeordnet.  Anodeabgases 56 with the hydrogen 36 is mixed, arranged.
Die Wasserabscheideeinheit 16 ist als eine Kondensationseinheit 18 ausgebildet, welche dazu vorgesehen ist, Wasser durch Kondensation aus dem Anodenabgas 56 abzuscheiden. Die Brennstoffzellen Vorrichtung 10 weist eine TemperiereinheitThe Wasserabscheideeinheit 16 is formed as a condensation unit 18, which is intended to separate water by condensation from the anode exhaust gas 56. The fuel cell device 10 has a temperature control unit
20 auf, welche dazu vorgesehen ist, die Wasserabscheideeinheit 16 zu temperieren. Insbesondere ist die Temperiereinheit 20 dazu vorgesehen, die Wasserabscheideeinheit 16 auf eine Prozesstemperatur zu temperieren, bei welcher der Wasseranteil des Anodenabgases 56 auskondensiert. Die 20, which is intended to temper the Wasserabscheideeinheit 16. In particular, the temperature control unit 20 is provided for tempering the water separation unit 16 to a process temperature at which the water content of the anode exhaust gas 56 condenses out. The
Temperiereinheit 20 ist dazu vorgesehen, zumindest einen Teil der Temperature control unit 20 is intended to at least part of the
Wasserabscheideeinheit 16 zu kühlen. Die Temperiereinheit 20 ist zumindest teilweise von einem Wärmeübertrager 22 gebildet. Das abgeschiedene Wasser wird über eine Abführleitung 62 aus dem Brennstoffzellensystem 28 ausgeleitet. Ferner weist die Brennstoffzellenvorrichtung 10 eine Bypassleitung 24 für eine Wasserabscheideeinheit 16 to cool. The temperature control unit 20 is at least partially formed by a heat exchanger 22. The separated water is discharged via a discharge line 62 from the fuel cell system 28. Furthermore, the fuel cell device 10 has a bypass line 24 for a
Kathodengaszuführung auf, welche dazu vorgesehen ist, der Cathode gas supply, which is intended to, the
Wasserabscheideeinheit 16 zu einer Temperierung zumindest eine Teilmenge des Kathodengases 38 zuzuführen. Die Bypassleitung 24 zweigt hinter dem Verdichter 48 von der Versorgungsleitung 44 ab. Die Bypassleitung 24 weist ein Ventil 26 auf, welches dazu vorgesehen ist, einen der WasserabscheideeinheitWasserabscheideeinheit 16 to supply at least a subset of the cathode gas 38 to a temperature. The bypass line 24 branches off behind the compressor 48 from the supply line 44. The bypass line 24 has a valve 26 which is provided to one of the Wasserabscheideeinheit
16 zugeführten Kathodengasvolumenstrom zu steuern und/oder zu regeln. 16 to control and / or regulate the supplied cathode gas volume flow.
Insbesondere ist das Ventil 26 als ein insbesondere elektromagnetisch und/oder elektromotorisch Proportionalventil ausgebildet. Insbesondere ist das Ventil 26 der Wasserabscheideeinheit 16, insbesondere der Temperiereinheit 20 der Wasserabscheideeinheit 16, strömungstechnisch vorgeschaltet. In particular, the valve 26 is designed as a particular electromagnetic and / or electric motor proportional valve. In particular, the valve 26 of the Wasserabscheideeinheit 16, in particular the temperature control unit 20 of the Wasserabscheideeinheit 16, upstream of flow.
Während eines Betriebs der Brennstoffzellenvorrichtung 10 wird das During operation of the fuel cell device 10, the
Anodenabgas 56 zunächst der Vorheizeinheit 46 zugeführt, wobei zum Anode exhaust 56 is first supplied to the preheating unit 46, wherein the
Erwärmen des Wasserstoffs 36 vor Eintritt in die Anode 32 thermische Energie von dem Anodenabgas 56 auf den Wasserstoff 36 übertragen wird. Daraufhin wird das Anodenabgas 56 der Wasserabscheideeinheit 16 zugeführt, welche das Anodenabgas 56 zu weit kühlt, dass das Wasser aus dem Anodenabgas 56 auskondensiert. Das auskondensierte Wasser wird über die Abführleitung 62 ausgeleitet und der verbleibende Wasserstoff 54 wird der Mischstelle 60 zugeführt. Die weitere Vorheizeinheit 50 zum Erwärmen des Kathodengases 38 wird über ein Kathodenabgas 64 mit thermischer Energie versorgt. Verbleibende thermische Energie des Kathodenabgases 64 wird über einen Wärmeübertrager 66 nutzbar gemacht. Heating the hydrogen 36 prior to entering the anode 32, thermal energy is transferred from the anode exhaust gas 56 to the hydrogen 36. thereupon For example, the anode exhaust gas 56 is supplied to the water separation unit 16, which cools the anode exhaust gas 56 too far that the water condenses out of the anode exhaust gas 56. The condensed water is discharged via the discharge line 62 and the remaining hydrogen 54 is supplied to the mixing point 60. The further preheating unit 50 for heating the cathode gas 38 is supplied with thermal energy via a cathode exhaust gas 64. Remaining thermal energy of the cathode exhaust gas 64 is made available via a heat exchanger 66.

Claims

Ansprüche claims
1. Brennstoffzellenvorrichtung, welche dazu vorgesehen ist, mit zumindest im Wesentlichen reinem Wasserstoff (36) betrieben zu werden, mit einer Fest- oxidbrennstoffzelleneinheit (12), einem Rezirkulationskreis (14), welcher zu einer Rückführung eines Wasserstoff- und wasserhaltigen Anodenabgases der Festoxidbrennstoffzelleneinheit (12) zu einer zumindest teilweisen Vermischung mit dem Wasserstoff (36) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch, eine Wasserabscheideeinheit (16), welche innerhalb des Rezirkula- tionskreises (14) angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, Wasser aus dem Anodenabgas abzuscheiden. A fuel cell device, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen (36), with a solid oxide fuel cell unit (12), a recirculation circuit (14), which leads to a return of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit (FIG. 12) is provided for at least partial mixing with the hydrogen (36), characterized by a Wasserabscheideeinheit (16), which tion within the recirculation (14) is arranged and which is intended to separate water from the anode exhaust gas.
2. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabscheideeinheit (16) als eine Kondensationseinheit (18) ausgebildet ist, welche dazu vorgesehen ist, Wasser durch Kondensation aus dem Anodenabgas abzuscheiden. 2. Fuel cell device according to claim 1, characterized in that the Wasserabscheideeinheit (16) as a condensation unit (18) is formed, which is intended to separate water by condensation from the anode exhaust gas.
3. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest eine Temperiereinheit (20), welche dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wasserabscheideeinheit (16) zu temperieren. 3. Fuel cell device according to claim 1 or 2, characterized by at least one temperature control unit (20), which is intended to temper at least a portion of the Wasserabscheideeinheit (16).
4. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (16) zumindest teilweise von einem Wärmeübertrager (22) gebildet ist. 4. Fuel cell device according to claim 3, characterized in that the temperature control unit (16) is at least partially formed by a heat exchanger (22).
5. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit (20) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der Wasserabscheideeinheit (16) zu kühlen. 5. Fuel cell device according to claim 3 or 4, characterized in that the temperature control unit (20) is provided to cool at least a portion of the Wasserabscheideeinheit (16).
6. Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest eine Bypassleitung (24) für eine Katho- dengaszuführung, welche dazu vorgesehen ist, der Wasserabscheideeinheit (16) zu einer Temperierung zumindest eine Teilmenge eines Kathodengases zuzuführen. 6. Fuel cell device according to one of the preceding claims, characterized by at least one bypass line (24) for a Kathas dengaszuführung, which is intended to supply the Wasserabscheideeinheit (16) to a temperature control at least a subset of a cathode gas.
7. Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (24) zumindest ein Ventil (26) aufweist, welches dazu vorgesehen ist, einen der Wasserabscheideeinheit (16) zugeführten Kathodengasvolumenstrom zu steuern und/oder zu regeln. 7. Fuel cell device according to claim 6, characterized in that the bypass line (24) has at least one valve (26) which is provided to control one of the Wasserabscheideeinheit (16) supplied cathode gas volume flow and / or to regulate.
8. Brennstoffzellensystem mit zumindest einer Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. Fuel cell system with at least one fuel cell device (10) according to one of the preceding claims.
9. Verfahren zum Betrieb einer Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche dazu vorgesehen ist, mit zumindest im Wesentlichen reinem Wasserstoff (36) betrieben zu werden, mit einer Festo- xidbrennstoffzelleneinheit (12), einem Rezirkulationskreis (14), welcher zu einer Rückführung eines Wasserstoff- und wasserhaltigen Anodenabgases der Festoxidbrennstoffzelleneinheit (12) zu einer zumindest teilweisen Vermischung mit dem Wasserstoff (36) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser innerhalb des Rezirkulationskreises (14) aus dem Anodenabgas abgeschieden wird. 9. Method for operating a fuel cell device (10) according to one of claims 1 to 8, which is intended to be operated with at least substantially pure hydrogen (36), with a solid oxide fuel cell unit (12), a recirculation circuit (14) which is provided for a recycling of a hydrogen and water-containing anode exhaust gas of the solid oxide fuel cell unit (12) for at least partial mixing with the hydrogen (36), characterized in that the water within the recirculation circuit (14) is separated from the anode exhaust gas.
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