WO2024089099A1 - Method for countering a flooding of an anode of a fuel cell stack - Google Patents

Method for countering a flooding of an anode of a fuel cell stack Download PDF

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WO2024089099A1
WO2024089099A1 PCT/EP2023/079775 EP2023079775W WO2024089099A1 WO 2024089099 A1 WO2024089099 A1 WO 2024089099A1 EP 2023079775 W EP2023079775 W EP 2023079775W WO 2024089099 A1 WO2024089099 A1 WO 2024089099A1
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fuel cell
flooding
drain
cell unit
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Silvia Calvo Zueco
Mark Hellmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04552—Voltage of the individual fuel cell

Definitions

  • the invention relates to a method for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack of a fuel cell unit, in particular of a fuel cell vehicle.
  • the invention further relates to a fuel cell unit, a fuel cell system and a fuel cell vehicle.
  • a fuel cell unit stationary or mobile
  • a fuel cell system e.g. a fuel cell vehicle
  • an electrochemical conversion of two reactants of two operating media into electrical energy and heat takes place.
  • the fuel cell comprises at least one membrane electrode unit (MEA: Membrane Electrode Assembly).
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • the fuel cell is usually designed with a large number of membrane electrode units arranged in a stack and bipolar plates arranged between them (fuel cell stack or stack with a plurality of individual fuel cells).
  • the object of the invention is achieved by a method for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack of a fuel cell unit, in particular of a fuel cell vehicle; and by means of a fuel cell unit, a fuel cell system or a fuel cell vehicle.
  • a current operating procedure of the fuel cell unit is carried out by a control unit for the fuel cell unit, wherein if a risk exists or if flooding of the anode is diagnosed, a reactive purge-drain routine is set up in the operating procedure, by means of which avoiding or freeing the flooding of the anode is prioritized and countered by a countermeasure.
  • the control unit is in particular a control unit of a fuel cell system to which the fuel cell unit belongs.
  • the operating method can be designed as a normal operating method or another operating method of the fuel cell unit.
  • the operating method can be designed as an anode operating method of an anode supply of the fuel cell unit.
  • the anode operating method can be supported in processing the reactive purge-drain routine by another operating method, e.g. an operating method of a cathode, of the fuel cell unit.
  • the fuel cell unit in particular the anode supply of the fuel cell unit, is prioritized in such a way operated in such a way that an impending (local) flooding of the anode is avoided or the (locally) flooded anode is freed of water present in it.
  • the method for countering flooding of the anode includes two aspects, namely avoiding a flooding risk and freeing an existing flooding.
  • an emergency measure for the fuel cell stack can be initiated. Such an emergency measure can be minimal operation of the fuel cell unit, battery operation of the fuel cell vehicle, possibly with a shutdown of the fuel cell unit, etc.
  • a preventive purge-drain strategy can be part of a global strategy of the operating procedure of the fuel cell unit.
  • the reactive purge-drain strategy cannot be part of a global strategy of the operating procedure of the fuel cell unit.
  • the reactive purge-drain routine can be set up in the operating procedure based on the reactive purge-drain strategy. - In the operating procedure, for example, consumption, performance, NVH of the fuel cell unit are prioritized and avoiding flooding of the anode is initially secondary, but of course not unimportant.
  • the operating procedure established up to that point or another operating procedure of the fuel cell unit can be carried out.
  • the effect of flooding the anode is characterized by a collapse of the cell voltages of the fuel cell stack, which can be diagnosed, for example, by cell voltage monitoring.
  • Flooding is usually also accompanied by increased pressure losses in an anode-side flow field of the fuel cell stack, which can be detected by pressure difference measurements.
  • This means that the presence of the risk or the diagnosis of flooding of the anode can be detected or sensed by observing, in particular a collapse, of cell voltages of the fuel cell stack, by an anode-side pressure loss, in particular an anode-side flow field pressure loss, of the fuel cell stack, etc.
  • the countermeasure to avoid or relieve anode flooding may be to send a forced drain request; to open an anode supply drain valve; to increase air mass flow in the cathode; to reduce, prevent or stop recirculation in the anode supply; to supply hydrogen only via a jet pump bypass; and/or to close a recirculation valve.
  • the countermeasure to avoid or free the flooding of the anode can consist of reducing the speed of the fluid conveying device, switching off the fluid conveying device, and/or closing a recirculation valve.
  • the above countermeasures can of course also be taken in this case.
  • the anode supply can have exactly one, at least one, exactly two or at least two hydrogen metering valves; a hydrogen metering valve in a jet pump bypass; none, exactly one or at least one jet pump; an anode recirculation path and/or a recirculation valve on/in the anode recirculation path.
  • the recirculation valve can be provided upstream or downstream of a fluid conveying device, of course only if present. This means that the anode supply can have no or one fluid conveying device on/in the anode recirculation path. If in particular no recirculation valve is provided, it is preferred that a fluid impeller of the fluid conveying device cannot be overflowed or can only be overflowed with a significantly increased pressure loss, as is the case with a Roots blower, for example.
  • a feature can be positive, i.e. present, or negative, i.e. absent.
  • a negative feature is not explicitly explained as a feature unless it is important according to the invention that it is absent. This means that the invention actually made and not one constructed by the prior art consists in omitting this feature.
  • the absence of a feature (negative feature) in an exemplary embodiment shows that the feature may be optional (to a person skilled in the art).
  • Fig. 1 shows a simplified block diagram of an embodiment of a fuel cell unit for a fuel cell system of a fuel cell vehicle
  • Fig. 2 shows a possible flow chart of a method according to the invention for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack of the fuel cell unit
  • Figs. 3 to 6 each show a simplified block diagram of an embodiment of an anode supply for a fuel cell stack of a fuel cell unit of the fuel cell system.
  • the invention is explained in more detail using a method - see Fig. 2 - for counteracting flooding of an anode 140 of a fuel cell stack 10 of a fuel cell unit 1, in particular for a low-temperature polymer electrolyte fuel cell system of a fuel cell vehicle, i.e. a motor vehicle having a fuel cell or a fuel cell system.
  • a fuel cell vehicle i.e. a motor vehicle having a fuel cell or a fuel cell system.
  • the drawing only shows those sections of the fuel cell system which are necessary for understanding the invention.
  • Fig. 1 shows the fuel cell unit 1 according to an embodiment, with at least one, in particular a plurality of electrochemical individual fuel cells 11 (individual cells 11) bundled into a fuel cell stack 10, which are accommodated in a preferably fluid-tight stack housing 16.
  • Each individual cell 11 comprises an electrode chamber 12 designed as an anode chamber 12 and an electrode chamber 13 designed as a cathode chamber 13, which are spatially and electrically separated from one another by a membrane of a membrane electrode unit 15.
  • a bipolar plate 14 is arranged, which serves, among other things, to supply/discharge operating media 3, 5 into an anode chamber 12 of a first individual cell 11 and a cathode chamber 13 of a directly adjacent second individual cell 11 and also realizes an electrically conductive connection between these individual cells 11, 11.
  • the cathode chambers 13 and, if applicable, their common inflow area or their electrodes form a cathode 130 and the anode chambers 12 and, if applicable, their common inflow area or their electrodes form an anode 140 of the fuel cell stack 10.
  • the fuel cell unit 1 To supply the fuel cell stack 10 with its actual operating media 3 (anode operating medium, actual fuel), 5 (cathode operating medium, usually air), the fuel cell unit 1 has an anode supply 20 and a cathode supply 30.
  • the anode supply 20 comprises in particular: a fuel reservoir 23 for the anode operating medium 3 (flowing in); an anode supply path 21 with a pressure reducer, a shut-off valve and/or a metering valve 27 (exemplary) and a jet pump 24 (jet pump 24, ejector 24); an anode exhaust gas path 22 for an anode exhaust gas medium 4 (flowing out, usually into the environment 2); preferably a fuel recirculation path 25 with a fluid conveying device 26 located therein; if necessary, a water separator and if necessary, a water tank.
  • the cathode supply 30 comprises in particular: a cathode supply path 31 for the cathode operating medium 5 (flowing in, usually from the environment 2), preferably with a fluid conveying device 33; a cathode exhaust gas path 32 for a cathode exhaust gas medium 6 (flowing out, usually into the environment 2), preferably with a turbine 34, in particular for the fluid conveying device 33; preferably a moisture exchanger 36, in particular a gas-to-gas humidifier 36; if necessary, a cathode-side stack bypass 35 (wastegate 35) between the cathode supply path 31 and the cathode exhaust gas path 22, with a bypass valve 37; if necessary, a water separator and if necessary, a water tank.
  • the fuel cell unit 1 further comprises in particular a cooling medium supply 40 of a thermal system, in particular of the fuel cell vehicle, through which the fuel cell stack 10 can be integrated into a cooling circuit in a heat-transferring manner for temperature control, preferably by means of its bipolar plates 14 (cooling medium paths 43).
  • the cooling medium supply 40 comprises a cooling medium inlet path 41 and a cooling medium outlet path 42.
  • the cooling medium 7 (flowing in), 8 (flowing out) circulating in the cooling medium supply 40 is preferably conveyed by means of at least one cooling medium conveying device 44.
  • the fuel cell system comprises peripheral system components, such as a control unit, which can be one of the fuel cell vehicle itself.
  • anode supply 20 with active recirculation fluid conveying device 26, in particular hydrogen recirculation blower 26
  • passive recirculation with active and passive recirculation, with one or more points for discharging anode condensate, with separate or combined purge and drain valves, etc.
  • An anode supply 20 with passive recirculation is generally equipped with a jet pump 24 (see Fig. 1 of the anode recirculation path 25 without the fluid conveying device 26).
  • a primary mass flow of a hydrogen metering valve (27) is used to convey a secondary mass flow (recirculation mass flow).
  • anode supplies 20 with one or more arrangements of hydrogen metering valves (27) and jet pumps 24.
  • a further hydrogen metering valve can be provided with which hydrogen can be fed directly to the anode supply 20.
  • a recirculation valve can be provided with which recirculation through the anode recirculation path 25 can be prevented. - See also Fig. 3 to 6 below.
  • the anode supply 20 should be operated in such a way that (local) flooding of the anode 140 is avoided (e.g. through a conservative purge-drain strategy, etc.), which generally leads to a compromise between system performance, efficiency and service life of the fuel cell stack 10. Due to the diverse operating states of mobile fuel cell systems in particular, an adequate system reaction must be provided for the rare event of flooding occurring in order to avoid increased degradation of the fuel cell stack 10. This compromise can be deviated from and the service life performance indicator can therefore be prioritized.
  • a control unit distinguishes between a preventive purge-drain strategy (conventional purge-drain strategy) and a reactive purge-drain strategy (forced drain request / fast drain).
  • the preventive purge-drain strategy is represented in an operating method or reference operating method, in particular a normal operating method, of the fuel cell unit 1 or the anode supply 20 or is established in at least a time segment thereof.
  • avoiding or stopping the flooding of the anode 140 is prioritized when the risk of flooding is high or very high or when the flooding of the anode 140 is already taking place or has been diagnosed.
  • the control unit prioritizes avoiding or stopping the flooding of the anode 140 over other control and/or regulation goals such as consumption, performance, NVH (NVH: Noise Vibration Harshness), etc.
  • the following countermeasures i.e. measures to avoid or free the flooding of the anode 140, can be taken in the reactive path 202 - see also Fig. 2 and its explanations as well as Figs. 3 to 6 - of the purge-drain strategy, for example.
  • a countermeasure it is possible to reduce, prevent or shut off recirculation in the anode supply 20. This reduces or prevents water transport from an anode outlet to an anode inlet, whereby anode moisture can be quickly reduced.
  • hydrogen can be supplied via a bypass hydrogen metering valve 122 instead of via a hydrogen metering valve 120 of a jet pump 130.
  • a recirculation valve 152 can be closed, of course only if present.
  • a recirculation valve 152 can be closed, of course only if present.
  • one advantage of the invention is in particular an extension of the service life of a fuel cell stack 10. Furthermore, the invention has a positive effect on hydrogen consumption because, in comparison with the prior art, drain processes can be triggered at longer intervals or at longer time intervals in the normal operating method 201 and hydrogen losses, which are generally unavoidable during a drain, can thus be reduced.
  • Fig. 2 shows a possible embodiment of the method 200 for counteracting flooding of the anode 140.
  • the method 200 operates as a known operating method 201, e.g. as a normal operating method 201, wherein the anode 140 is operated conventionally, i.e. e.g. purge and drain within certain time windows and depending on a load of the fuel cell stack 10, etc.
  • the preventive purge-drain strategy is shown in Fig. 2 with solid connecting lines and the reactive purge-drain strategy with dashed connecting lines.
  • an anode state is monitored or estimated in relation to the water present there (amount of liquid water).
  • a subsequent (second) step 221 it is checked whether the water present in the anode 140 is within a target range. If this is the case (yes: +), the query is terminated and the method returns. If this is not the case (no: -), the method continues in an optional (third) step 231.
  • step 231 it is checked whether the deviation of the water present in the anode 140 represents a minor or acceptable deviation. If this is the case (yes: +), then in a subsequent (fourth) step 241, a control/regulation of the drain valve 160 can be adjusted (intervals, time intervals of opening/closing, etc.). In the chronological sequence, the The method then returns. Instead of completing step 241, the method can alternatively return directly from step 231. - Steps 211, 221, 231, 241 are preferably carried out as part of the preventive purge-drain strategy.
  • step 231 If it is recognized in step 231 that the deviation of the water present in the anode 140 is not a minor or acceptable deviation (no: -), the reactive purge-drain strategy is set up (dashed connecting line 202 starting from step 231).
  • a step 212 parallel to the operating method 201 can be set up in the method 200, in which a flooding of the anode 140 can be diagnosed or detected (e.g. by cell voltage monitoring, pressure difference measurement, etc. see above). In both cases, but especially in the latter, rapid countermeasures are initiated.
  • the method 200 for counteracting flooding of the anode 140 proceeds to the (countermeasure) step 222, in which the high risk of flooding of the anode 140 is eliminated/avoided, or a flooded anode 140 is freed of liquid water present therein; see above.
  • the method can return, i.e. the operating method 201, in particular the normal operating method 201, can be set up again.
  • the preventive path leads to the sending of a forced drain request in the event of a high risk of or a diagnosed (detected/sensed) flooding of the anode 140, i.e. it flows into the reactive path (dashed connecting lines).
  • the anode supplies 20 that can be used, for example, differ in the number of hydrogen metering valves 120, 122, they can be equipped with or without a fluid conveying device 26, they can be designed with or without a recirculation valve 152, whereby the position of the recirculation valve 152 can vary if necessary. See Figs. 3 to 6, whereby other combinations are of course possible.
  • Fig. 3 shows an embodiment of an anode supply 20 with a pressure reducer 110 or a pressure regulator 110, two hydrogen metering valves 120, 122 and a single jet pump 130 in the anode supply path 21.
  • the hydrogen metering valve 122 is set up in a jet pump bypass 170, which bypasses the jet pump 130.
  • Recirculation via an anode recirculation line 150 takes place purely passively via the jet pump 130 and depends on a mass flow of the hydrogen metering valve 120 and a selected geometry of the jet pump 130. Furthermore, a recirculation valve 152 is set up on/in the anode recirculation line 150, by means of which the anode recirculation line 150 can be blocked or, if necessary, only partially closed.
  • the embodiment of Fig. 4 extends the embodiment of Fig. 3 by a fluid conveying device 26 in the anode recirculation line 150, wherein the recirculation valve 152 is arranged upstream of the fluid conveying device 26 on/in the anode recirculation line 150.
  • the recirculation valve 152 is arranged downstream of the fluid conveying device 26 on/in the anode recirculation line 150.
  • FIG. 6 shows an anode supply 20 with a pressure reducer 110 or a pressure regulator 110, a single hydrogen metering valve 120 and no jet pump in the anode supply path 21.
  • Recirculation via an anode recirculation line 150 is actively carried out via a fluid conveying device 26.
  • a recirculation valve 152 is set up on/in the anode recirculation line 150, preferably upstream of the fluid conveying device 26.
  • the fluid conveying device 26 can be designed fluidically as a rotary piston compressor, which cannot be overflowed or not without a significant pressure loss.
  • a hydrogen metering valve 122 enables direct metering of fresh hydrogen into an anode circuit without necessarily generating a recirculation flow (e.g. jet pump bypass 170).

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Abstract

The invention relates to a method (200) for countering a flooding of an anode of a fuel cell stack of a fuel cell unit in particular of a fuel cell vehicle, wherein by means of a control device for the fuel cell unit, a current operating method (201) of the fuel cell unit is carried out, and if there is a risk of a flooding of the anode, or a flooding of the anode is diagnosed, a reactive purge-drain routine (202) is set up in the operating method (201) as a result of which an avoiding or freeing of the flooding of the anode is prioritised and is countered by a countermeasure.

Description

Beschreibung Description
Titel Title
Verfahren zum Begegnen einer Flutung einer Anode eines Brennstoffzellenstapels Method for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begegnen einer Flutung einer Anode eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellenaggregats insbesondere eines Brennstoffzellenfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellenaggregat, ein Brennstoffzellensystem und ein Brennstoffzellenfahrzeug. The invention relates to a method for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack of a fuel cell unit, in particular of a fuel cell vehicle. The invention further relates to a fuel cell unit, a fuel cell system and a fuel cell vehicle.
Stand der Technik State of the art
In einer Niedertemperatur-Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle eines Brennstoffzellenaggregats (stationär oder mobil) z. B. eines Brennstoffzellensystems bspw. eines Brennstoffzellenfahrzeugs erfolgt eine elektrochemische Wandlung zweier Reaktanten zweier Betriebsmedien in elektrische Energie und Wärme. Hierbei umfasst die Brennstoffzelle zumindest eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA: Membrane Electrode Assembly). In der Regel ist die Brennstoffzelle mit einer Vielzahl von in einem Stapel angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten und dazwischen angeordneter Bipolarplatten ausgebildet (Brennstoffzellenstapel bzw. Stack mit einer Mehrzahl von Einzel-Brennstoffzellen). In a low-temperature polymer electrolyte fuel cell of a fuel cell unit (stationary or mobile), e.g. a fuel cell system, e.g. a fuel cell vehicle, an electrochemical conversion of two reactants of two operating media into electrical energy and heat takes place. The fuel cell comprises at least one membrane electrode unit (MEA: Membrane Electrode Assembly). The fuel cell is usually designed with a large number of membrane electrode units arranged in a stack and bipolar plates arranged between them (fuel cell stack or stack with a plurality of individual fuel cells).
Aufgabenstellung Task
In einem Betrieb des Brennstoffzellenstapels wird kathodenseitig Wasser produziert, wobei ein Teil des Wassers über die Membran-Elektroden-Einheiten an die Anode des Brennstoffzellenstapels transportiert wird. Hierdurch kann sich flüssiges Wasser in der Anode ansammeln. Größere (lokale) Ansammlungen von Wasser müssen vermieden werden, um das Phänomen Flutung und damit ein Risiko einer Wasserstoffverarmung in der Anode zu vermeiden. Wasserstoffverarmung kann zu schwerwiegender Degradation bis hin zum Ausfall des Brennstoffzellenstapels führen. - Es ist eine Aufgabe der Erfindung, dem Phänomen der (lokalen) Flutung der Anode zu begegnen. When the fuel cell stack is in operation, water is produced on the cathode side, with part of the water being transported to the anode of the fuel cell stack via the membrane electrode units. This can cause liquid water to accumulate in the anode. Larger (local) accumulations of water must be avoided in order to prevent the phenomenon of flooding and thus a To avoid the risk of hydrogen depletion in the anode. Hydrogen depletion can lead to serious degradation and even failure of the fuel cell stack. - It is an object of the invention to counteract the phenomenon of (local) flooding of the anode.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist durch ein Verfahren zum Begegnen einer Flutung einer Anode eines Brennstoffzellenstapels eines Brennstoffzellenaggregats insbesondere eines Brennstoffzellenfahrzeugs; sowie mittels eines Brennstoffzellenaggregats, eines Brennstoffzellensystems oder eines Brennstoffzellenfahrzeugs gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung. The object of the invention is achieved by a method for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack of a fuel cell unit, in particular of a fuel cell vehicle; and by means of a fuel cell unit, a fuel cell system or a fuel cell vehicle. - Advantageous developments, additional features and/or advantages of the invention emerge from the dependent claims and the following description.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Begegnen einer Flutung einer Anode wird durch ein Steuergerät für das Brennstoffzellenaggregat ein aktuelles Betriebsverfahren des Brennstoffzellenaggregats durchgeführt, wobei bei Vorliegen eines Risikos oder bei einem Diagnostizieren einer Flutung der Anode eine reaktive Purge-Drain-Routine im Betriebsverfahren eingerichtet wird, durch welche ein Vermeiden oder ein Befreien der Flutung der Anode priorisiert und durch eine Gegenmaßnahme begegnet wird. Das Steuergerät ist insbesondere ein Steuergerät eines Brennstoffzellensystems, welchem das Brennstoffzellenaggregat zugehörig ist. In the method according to the invention for countering flooding of an anode, a current operating procedure of the fuel cell unit is carried out by a control unit for the fuel cell unit, wherein if a risk exists or if flooding of the anode is diagnosed, a reactive purge-drain routine is set up in the operating procedure, by means of which avoiding or freeing the flooding of the anode is prioritized and countered by a countermeasure. The control unit is in particular a control unit of a fuel cell system to which the fuel cell unit belongs.
Das Betriebsverfahren kann als ein Normalbetriebsverfahren oder ein anderweitiges Betriebsverfahren des Brennstoffzellenaggregats ausgestaltet sein. Dabei kann das Betriebsverfahren als ein Anoden-Betriebsverfahren einer Anodenversorgung des Brennstoffzellenaggregats ausgestaltet sein. Das Anoden-Betriebsverfahren kann beim Abarbeiten der reaktiven Purge-Drain-Routine durch ein anderweitiges Betriebsverfahren, z. B. ein Betriebsverfahren einer Kathode, des Brennstoffzellenaggregats unterstützt werden. The operating method can be designed as a normal operating method or another operating method of the fuel cell unit. The operating method can be designed as an anode operating method of an anode supply of the fuel cell unit. The anode operating method can be supported in processing the reactive purge-drain routine by another operating method, e.g. an operating method of a cathode, of the fuel cell unit.
D. h. im erfindungsgemäßen Verfahren wird das Brennstoffzellenaggregat, insbesondere die Anodenversorgung des Brennstoffzellenaggregats, derart priori- siert betrieben, dass eine drohende (lokale) Flutung der Anode vermieden bzw. die (lokal) geflutete Anode von darin vorliegendem Wasser befreit wird. D. h ferner, dass das Verfahren zum Begegnen der Flutung der Anode zwei Aspekte beinhaltet, nämlich ein Vermeiden eines Flutungsrisikos und ein Befreien einer vorliegenden Flutung. That is, in the method according to the invention, the fuel cell unit, in particular the anode supply of the fuel cell unit, is prioritized in such a way operated in such a way that an impending (local) flooding of the anode is avoided or the (locally) flooded anode is freed of water present in it. This also means that the method for countering flooding of the anode includes two aspects, namely avoiding a flooding risk and freeing an existing flooding.
Innerhalb der reaktiven Purge-Drain-Routine kann bei Vorliegen keiner Flutung der Anode ein Vermeiden eines Risikos der Flutung der Anode priorisiert sein. Ferner kann in der reaktiven Purge-Drain-Routine ein Befreien einer Flutung der Anode gegenüber einem Vermeiden eines Risikos einer Flutung der Anode priorisiert sein. Des Weiteren kann bei einer Vorhersage einer extensiven Flutung der Anode eine Notfallmaßnahme für den Brennstoffzellenstapel eingeleitet werden. Solch eine Notfallmaßnahme kann ein Minimalbetrieb des Brennstoffzellenaggregats, ein Batteriebetrieb des Brennstoffzellenfahrzeugs ggf. unter einem Herunterfahren des Brennstoffzellenaggregats etc. sein. Within the reactive purge-drain routine, if there is no flooding of the anode, avoiding a risk of flooding of the anode can be prioritized. Furthermore, in the reactive purge-drain routine, freeing anode flooding can be prioritized over avoiding a risk of flooding of the anode. Furthermore, if extensive flooding of the anode is predicted, an emergency measure for the fuel cell stack can be initiated. Such an emergency measure can be minimal operation of the fuel cell unit, battery operation of the fuel cell vehicle, possibly with a shutdown of the fuel cell unit, etc.
Bei dem Verfahren kann zwischen einer präventiven Purge-Drain-Strategie und einer reaktiven Purge-Drain-Strategie für die Anode unterschieden werden. Hierbei kann die präventive Purge-Drain-Strategie Teil einer globalen Strategie des Betriebsverfahrens des Brennstoffzellenaggregats sein. Ferner kann die reaktive Purge-Drain-Strategie kein Teil einer globalen Strategie des Betriebsverfahrens des Brennstoffzellenaggregats sein. Darüber hinaus kann aufgrund der reaktiven Purge-Drain-Strategie die reaktive Purge-Drain-Routine im Betriebsverfahren eingerichtet werden. - Im Betriebsverfahren sind z. B. Verbrauch, Performanz, NVH des Brennstoffzellenaggregats priorisiert und ein Vermeiden der Flutung der Anode zunächst sekundär, aber natürlich nicht unwichtig. In the process, a distinction can be made between a preventive purge-drain strategy and a reactive purge-drain strategy for the anode. The preventive purge-drain strategy can be part of a global strategy of the operating procedure of the fuel cell unit. Furthermore, the reactive purge-drain strategy cannot be part of a global strategy of the operating procedure of the fuel cell unit. In addition, the reactive purge-drain routine can be set up in the operating procedure based on the reactive purge-drain strategy. - In the operating procedure, for example, consumption, performance, NVH of the fuel cell unit are prioritized and avoiding flooding of the anode is initially secondary, but of course not unimportant.
Zeitlich nach einem Vermeiden eines Risikos und/oder zeitlich nach einem Befreien einer Flutung der Anode kann das bis dato eingerichtete Betriebsverfahren oder ein anderweitiges Betriebsverfahren des Brennstoffzellenaggregats durchgeführt werden. After a risk has been avoided and/or after flooding of the anode has been cleared, the operating procedure established up to that point or another operating procedure of the fuel cell unit can be carried out.
Es wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass der Effekt der Flutung der Anode sich dadurch auszeichnet, dass Zellspannungen des Brennstoffzellenstapels einbrechen, was z. B. durch Zellspanungsüberwachung diagnostiziert wer- den kann. Flutung geht in der Regel auch mit erhöhten Druckverlusten in einem anodenseitigen Flussfeld des Brennstoffzellenstapels einher, was durch Druckdifferenzmessungen erfassbar ist. D. h. das Vorliegen des Risikos oder das Diagnostizieren der Flutung der Anode kann durch ein Beobachten, insbesondere ein Einbrechen, von Zellspannungen des Brennstoffzellenstapels, durch einen anodenseitigen Druckverlust, insbesondere einen anodenseitigen Flussfelddruckverlust, des Brennstoffzellenstapels, etc. detektiert oder sensiert werden. It was found within the scope of the invention that the effect of flooding the anode is characterized by a collapse of the cell voltages of the fuel cell stack, which can be diagnosed, for example, by cell voltage monitoring. Flooding is usually also accompanied by increased pressure losses in an anode-side flow field of the fuel cell stack, which can be detected by pressure difference measurements. This means that the presence of the risk or the diagnosis of flooding of the anode can be detected or sensed by observing, in particular a collapse, of cell voltages of the fuel cell stack, by an anode-side pressure loss, in particular an anode-side flow field pressure loss, of the fuel cell stack, etc.
Die Gegenmaßnahme zum Vermeiden oder Befreien der Flutung der Anode kann im Senden einer forcierten Drain-Anforderung; im Öffnen eines Drain-Ventils der Anodenversorgung; im Erhöhen eines Luftmassenstroms in der Kathode; im Reduzieren, Verhindern oder Abstellen einer Rezirkulation in der Anodenversorgung; im Zuführen von Wasserstoff lediglich über einen Strahlpumpenbypass; und/oder im Schließen eines Rezirkulationsventils bestehen. The countermeasure to avoid or relieve anode flooding may be to send a forced drain request; to open an anode supply drain valve; to increase air mass flow in the cathode; to reduce, prevent or stop recirculation in the anode supply; to supply hydrogen only via a jet pump bypass; and/or to close a recirculation valve.
Ferner kann bei einer Anodenversorgung mit einer Fluid-Fördereinrichtung am/im Anoden-Rezirkulationspfad die Gegenmaßnahme zum Vermeiden oder Befreien der Flutung der Anode im Absenken einer Drehzahl der Fluid-Fördereinrichtung, im Abschalten der Fluid-Fördereinrichtung, und/oder im Schließen eines Rezirkulationsventils bestehen. Obige Gegenmaßnahmen können dabei natürlich ebenfalls getroffen werden. Furthermore, in the case of an anode supply with a fluid conveying device on/in the anode recirculation path, the countermeasure to avoid or free the flooding of the anode can consist of reducing the speed of the fluid conveying device, switching off the fluid conveying device, and/or closing a recirculation valve. The above countermeasures can of course also be taken in this case.
Die Anodenversorgung kann genau ein, wenigstens ein, genau zwei oder wenigstens zwei Wasserstoffdosierventile; ein Wasserstoffdosierventil in einem Strahlpumpenbypass; keine, genau eine oder wenigstens eine Strahlpumpe; einen Anoden-Rezirkulationspfad und/oder ein Rezirkulationsventil am/im Anoden- Rezirkulationspfad aufweisen. Hierbei kann das Rezirkulationsventil stromaufwärts oder stromabwärts einer Fluid-Fördereinrichtung, natürlich nur soweit vorhanden, vorgesehen sein. D. h. die Anodenversorgung kann keine oder eine Fluid-Fördereinrichtung am/im Anoden-Rezirkulationspfad aufweisen. Ist insbesondere kein Rezirkulationsventil vorgesehen, so ist es bevorzugt, dass ein Fluidlaufrad der Fluid-Fördereinrichtung nicht oder nur mit deutlich erhöhtem Druckverlust überströmt werden kann, wie z. B. bei einem Rootsgebläse. The anode supply can have exactly one, at least one, exactly two or at least two hydrogen metering valves; a hydrogen metering valve in a jet pump bypass; none, exactly one or at least one jet pump; an anode recirculation path and/or a recirculation valve on/in the anode recirculation path. The recirculation valve can be provided upstream or downstream of a fluid conveying device, of course only if present. This means that the anode supply can have no or one fluid conveying device on/in the anode recirculation path. If in particular no recirculation valve is provided, it is preferred that a fluid impeller of the fluid conveying device cannot be overflowed or can only be overflowed with a significantly increased pressure loss, as is the case with a Roots blower, for example.
Kurzbeschreibung der Figuren Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Bei der Erfindung kann ein Merkmal positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal ggf. (Fachmann) optional ist. - In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) der Zeichnung zeigen: Short description of the characters The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the attached schematic and not to scale drawing. In the invention, a feature can be positive, i.e. present, or negative, i.e. absent. In this specification, a negative feature is not explicitly explained as a feature unless it is important according to the invention that it is absent. This means that the invention actually made and not one constructed by the prior art consists in omitting this feature. The absence of a feature (negative feature) in an exemplary embodiment shows that the feature may be optional (to a person skilled in the art). - In the purely exemplary figures (Fig.) of the drawing show:
Die Fig. 1 in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Ausführungsform eines Brennstoffzellenaggregats für ein Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, die Fig. 2 ein mögliches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Begegnen einer Flutung einer Anode eines Brennstoffzellenstapels des Brennstoffzellenaggregats, und die Fig. 3 bis 6 jeweils in einem vereinfachten Blockschaltbild eine Ausführungsform einer Anodenversorgung für einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellenaggregats des Brennstoffzellensystems. Fig. 1 shows a simplified block diagram of an embodiment of a fuel cell unit for a fuel cell system of a fuel cell vehicle, Fig. 2 shows a possible flow chart of a method according to the invention for counteracting flooding of an anode of a fuel cell stack of the fuel cell unit, and Figs. 3 to 6 each show a simplified block diagram of an embodiment of an anode supply for a fuel cell stack of a fuel cell unit of the fuel cell system.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand eines Verfahrens - vgl. die Fig. 2 - zum Begegnen einer Flutung einer Anode 140 eines Brennstoffzellenstapels 10 eines Brennstoffzellenaggregats 1 insbesondere für ein Niedertemperatur-Polymerelektrolyt- Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs, d. h. eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Brennstoffzelle bzw. ein Brennstoffzellensystem, näher erläutert. In der Zeichnung sind nur diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellensystems dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. The invention is explained in more detail using a method - see Fig. 2 - for counteracting flooding of an anode 140 of a fuel cell stack 10 of a fuel cell unit 1, in particular for a low-temperature polymer electrolyte fuel cell system of a fuel cell vehicle, i.e. a motor vehicle having a fuel cell or a fuel cell system. The drawing only shows those sections of the fuel cell system which are necessary for understanding the invention.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abge- leitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondre kann die Erfindung auch auf ein anderes mobiles oder ein stationäres Brennstoffzellenaggregat 1 bzw. Brennstoffzellensystem angewendet sein. Although the invention has been described and illustrated in detail by preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments disclosed. Other variations may be derived therefrom. without departing from the scope of the invention. In particular, the invention can also be applied to another mobile or stationary fuel cell unit 1 or fuel cell system.
Die Fig. 1 zeigt das Brennstoffzellenaggregat 1 gemäß einer Ausführungsform, mit wenigstens einer, insbesondere einer Vielzahl von zu einem Brennstoffzellenstapel 10 gebündelten elektrochemischen Einzel-Brennstoffzellen 11 (Einzelzellen 11), die in einem bevorzugt fluiddichten Stapelgehäuse 16 untergebracht sind. Jede Einzelzelle 11 umfasst einen als Anodenraum 12 ausgebildeten Elektrodenraum 12 und einen als Kathodenraum 13 ausgebildeten Elektrodenraum 13, die von einer Membran einer Membran-Elektroden-Einheit 15 räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind. Fig. 1 shows the fuel cell unit 1 according to an embodiment, with at least one, in particular a plurality of electrochemical individual fuel cells 11 (individual cells 11) bundled into a fuel cell stack 10, which are accommodated in a preferably fluid-tight stack housing 16. Each individual cell 11 comprises an electrode chamber 12 designed as an anode chamber 12 and an electrode chamber 13 designed as a cathode chamber 13, which are spatially and electrically separated from one another by a membrane of a membrane electrode unit 15.
Zwischen zwei direkt zueinander benachbarten Membran-Elektroden-Einheiten 15, 15 inkl. eines betreffenden Anodenraums 12 und Kathodenraums 13 ist jeweils eine Bipolarplatte 14 angeordnet, welche u. a. einer Hinführung/Abführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und darüber hinaus eine elektrisch leitende Verbindung zwischen diesen Einzelzellen 11 , 11 realisiert. - Die Kathodenräume 13 und ggf. deren gemeinsamer Zuflussbereich bzw. deren Elektroden bilden dabei eine Kathode 130 und die Anodenräume 12 und ggf. deren gemeinsamer Zuflussbereich bzw. deren Elektroden bilden dabei eine Anode 140 des Brennstoffzellenstapels 10. Between two directly adjacent membrane electrode units 15, 15 including a respective anode chamber 12 and cathode chamber 13, a bipolar plate 14 is arranged, which serves, among other things, to supply/discharge operating media 3, 5 into an anode chamber 12 of a first individual cell 11 and a cathode chamber 13 of a directly adjacent second individual cell 11 and also realizes an electrically conductive connection between these individual cells 11, 11. - The cathode chambers 13 and, if applicable, their common inflow area or their electrodes form a cathode 130 and the anode chambers 12 and, if applicable, their common inflow area or their electrodes form an anode 140 of the fuel cell stack 10.
Zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels 10 mit seinen eigentlichen Betriebsmedien 3 (Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff), 5 (Kathoden-Be- triebsmedium, meist Luft) weist das Brennstoffzellenaggregat 1 eine Anodenversorgung 20 und eine Kathodenversorgung 30 auf. To supply the fuel cell stack 10 with its actual operating media 3 (anode operating medium, actual fuel), 5 (cathode operating medium, usually air), the fuel cell unit 1 has an anode supply 20 and a cathode supply 30.
Die Anodenversorgung 20 umfasst insbesondere: einen Brennstoffspeicher 23 für das Anoden-Betriebsmedium 3 (hinströmend); einen Anoden-Versorgungs- pfad 21 mit einem Druckminderer, einem Absperrventil und/oder einem Dosierventil 27 (beispielhaft) und einer Strahlpumpe 24 (Jet-Pump 24, Ejektor 24); einen Anoden-Abgaspfad 22 für ein Anoden-Abgasmedium 4 (abströmend, meist in die Umgebung 2); bevorzugt einen Brennstoff-Rezirkulationspfad 25 mit einer darin befindlichen Fluid-Fördereinrichtung 26; ggf. einen Wasserabscheider und ggf. einen Wasserbehälter. The anode supply 20 comprises in particular: a fuel reservoir 23 for the anode operating medium 3 (flowing in); an anode supply path 21 with a pressure reducer, a shut-off valve and/or a metering valve 27 (exemplary) and a jet pump 24 (jet pump 24, ejector 24); an anode exhaust gas path 22 for an anode exhaust gas medium 4 (flowing out, usually into the environment 2); preferably a fuel recirculation path 25 with a fluid conveying device 26 located therein; if necessary, a water separator and if necessary, a water tank.
Die Kathodenversorgung 30 umfasst insbesondere: einen Kathoden-Versor- gungspfad 31 für das Kathoden-Betriebsmedium 5 (hinströmend, meist aus der Umgebung 2), mit bevorzugt einer Fluid-Fördereinrichtung 33; einen Kathoden- Abgaspfad 32 für ein Kathoden-Abgasmedium 6 (abströmend, meist in die Umgebung 2), mit bevorzugt einer Turbine 34, insbesondere für die Fluid-Fördereinrichtung 33; bevorzugt einen Feuchteübertrager 36, insbesondere einen Gas-zu- Gas-Befeuchter 36; ggf. einen kathodenseitigen Stapelbypass 35 (Wastegate 35) zwischen dem Kathoden-Versorgungspfad 31 und dem Kathoden-Abgaspfad 22, mit einem Bypassventil 37; ggf. einen Wasserabscheider und ggf. einen Wasserbehälter. The cathode supply 30 comprises in particular: a cathode supply path 31 for the cathode operating medium 5 (flowing in, usually from the environment 2), preferably with a fluid conveying device 33; a cathode exhaust gas path 32 for a cathode exhaust gas medium 6 (flowing out, usually into the environment 2), preferably with a turbine 34, in particular for the fluid conveying device 33; preferably a moisture exchanger 36, in particular a gas-to-gas humidifier 36; if necessary, a cathode-side stack bypass 35 (wastegate 35) between the cathode supply path 31 and the cathode exhaust gas path 22, with a bypass valve 37; if necessary, a water separator and if necessary, a water tank.
Das Brennstoffzellenaggregat 1 umfasst ferner insbesondere eine Kühlmediumversorgung 40 eines Thermalsystems insbesondere des Brennstoffzellenfahrzeugs, durch welche hindurch der Brennstoffzellenstapel 10 bevorzugt mittels seiner Bipolarplatten 14 (Kühlmediumpfade 43) in einen Kühlkreislauf wärmeübertragend zum Temperieren einbindbar ist. Die Kühlmediumversorgung 40 umfasst einen Kühlmedium-Zulaufpfad 41 und einen Kühlmedium-Ablaufpfad 42. Eine Förderung des in der Kühlmediumversorgung 40 zirkulierenden Kühlmediums 7 (hinströmend), 8 (abströmend) erfolgt bevorzugt mittels wenigstens einer Kühlmedium-Fördereinrichtung 44. The fuel cell unit 1 further comprises in particular a cooling medium supply 40 of a thermal system, in particular of the fuel cell vehicle, through which the fuel cell stack 10 can be integrated into a cooling circuit in a heat-transferring manner for temperature control, preferably by means of its bipolar plates 14 (cooling medium paths 43). The cooling medium supply 40 comprises a cooling medium inlet path 41 and a cooling medium outlet path 42. The cooling medium 7 (flowing in), 8 (flowing out) circulating in the cooling medium supply 40 is preferably conveyed by means of at least one cooling medium conveying device 44.
Das Brennstoffzellensystem umfasst neben dem Brennstoffzellenaggregat 1 periphere Systemkomponenten, wie z. B. ein Steuergerät, welches eines des Brennstoffzellenfahrzeugs selbst sein kann. In addition to the fuel cell unit 1, the fuel cell system comprises peripheral system components, such as a control unit, which can be one of the fuel cell vehicle itself.
Es sind verschiedene Topologien für eine Anodenversorgung 20, oft auch als Hydrogensystem 20 bezeichnet, eines Brennstoffzellenaggregats 1 bekannt, wie z. B. Anodenversorgungen 20 mit aktiver Rezirkulation (Fluid-Fördereinrichtung 26, insbesondere Wasserstoff-Rezirkulationsgebläse 26), mit passiver Rezirkulation, mit aktiver und passiver Rezirkulation, mit einer oder mehreren Stellen zur Abführung von Anodenkondensat, mit getrennten oder kombinierten Purge- und Drainventilen etc. Eine Anodenversorgung 20 mit passiver Rezirkulation ist in der Regel mit einer Strahlpumpe 24 ausgestattet (vgl. Fig. 1 der Anoden-Rezirkulationspfad 25 ohne die Fluid-Fördereinrichtung 26). Ein Primär-Massenstrom eines Wasserstoffdosierventils (27) wird dabei genutzt, einen Sekundär-Massenstrom (Rezirkulations- Massenstrom) zu fördern. Hierbei gibt es Anodenversorgungen 20 mit einer oder mehreren Anordnungen von Wasserstoffdosierventilen (27) und Strahlpumpen 24. Hierbei kann ein weiteres Wasserstoffdosierventil vorgesehen sein, mit welchem Wasserstoff direkt der Anodenversorgung 20 zugeführt werden kann. Zusätzlich kann ein Rezirkulationsventil vorgesehen sein, mit welchem die Rezirkulation durch den Anoden-Rezirkulationspfad 25 hindurch verhindert werden kann. - Vgl. auch unten zu den Fig. 3 bis 6. Various topologies for an anode supply 20, often also referred to as a hydrogen system 20, of a fuel cell unit 1 are known, such as anode supplies 20 with active recirculation (fluid conveying device 26, in particular hydrogen recirculation blower 26), with passive recirculation, with active and passive recirculation, with one or more points for discharging anode condensate, with separate or combined purge and drain valves, etc. An anode supply 20 with passive recirculation is generally equipped with a jet pump 24 (see Fig. 1 of the anode recirculation path 25 without the fluid conveying device 26). A primary mass flow of a hydrogen metering valve (27) is used to convey a secondary mass flow (recirculation mass flow). There are anode supplies 20 with one or more arrangements of hydrogen metering valves (27) and jet pumps 24. A further hydrogen metering valve can be provided with which hydrogen can be fed directly to the anode supply 20. In addition, a recirculation valve can be provided with which recirculation through the anode recirculation path 25 can be prevented. - See also Fig. 3 to 6 below.
Grundsätzlich soll ein Betrieb der Anodenversorgung 20 derart erfolgen, dass eine (lokale) Flutung der Anode 140 vermieden wird (z. B. durch eine konservative Purge-Drain-Strategie etc.), was in der Regel zu einem Kompromiss aus einer Systemperformanz, einem Wirkungsgrad und einer Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 10 führt. Aufgrund der vielfältigen Betriebszustände von insbesondere mobilen Brennstoffzellensystemen muss für den seltenen Fall einer auftretenden Flutung eine adäquate Systemreaktion vorgesehen sein, um eine erhöhte Degradation des Brennstoffzellenstapels 10 zu vermeiden. Dabei kann von diesem Kompromiss abgewichen werden und dadurch die Leistungskennzahl Lebensdauer priorisiert werden. In principle, the anode supply 20 should be operated in such a way that (local) flooding of the anode 140 is avoided (e.g. through a conservative purge-drain strategy, etc.), which generally leads to a compromise between system performance, efficiency and service life of the fuel cell stack 10. Due to the diverse operating states of mobile fuel cell systems in particular, an adequate system reaction must be provided for the rare event of flooding occurring in order to avoid increased degradation of the fuel cell stack 10. This compromise can be deviated from and the service life performance indicator can therefore be prioritized.
Es soll also eine aufgetretene oder (mit hoher Wahrscheinlichkeit) auftretende Flutung der Anode 140 möglichst schnell mittels einer oder mehrerer Gegenmaßnahmen beendet werden. - Gemäß der Erfindung wird durch ein Steuergerät (FCCU: Fuel Cell Control Unit) zwischen einer präventiven Purge-Drain-Strategie (conventional purge-drain-strategy) und einer reaktiven Purge-Drain-Strategie (forced drain request / fast drain) unterschieden. Die präventive Purge-Drain- Strategie ist dabei in einem Betriebsverfahren bzw. Referenzbetriebsverfahren, insbesondere einem Normalbetriebsverfahren, des Brennstoffzellenaggregats 1 bzw. der Anodenversorgung 20 repräsentiert bzw. wenigstens einem zeitlichen Abschnitt davon etabliert. Bei der reaktiven Purge-Drain-Strategie wird das Vermeiden oder Abstellen der Flutung der Anode 140 priorisiert, wenn ein Risiko der Flutung hoch bzw. sehr hoch ist oder die Flutung der Anode 140 bereits stattfindet bzw. diagnostiziert ist. Hierdurch wird das Vermeiden oder Befreien der Flutung der Anode 140 durch das Steuergerät gegenüber anderen Steuerungs- und/oder Regelungszielen wie z. B. Verbrauch, Performanz, NVH (NVH: Noise Vibration Harshness) etc. priorisiert. Flooding of the anode 140 that has occurred or is likely to occur (with high probability) should therefore be stopped as quickly as possible by means of one or more countermeasures. - According to the invention, a control unit (FCCU: Fuel Cell Control Unit) distinguishes between a preventive purge-drain strategy (conventional purge-drain strategy) and a reactive purge-drain strategy (forced drain request / fast drain). The preventive purge-drain strategy is represented in an operating method or reference operating method, in particular a normal operating method, of the fuel cell unit 1 or the anode supply 20 or is established in at least a time segment thereof. With the reactive purge-drain strategy, avoiding or stopping the flooding of the anode 140 is prioritized when the risk of flooding is high or very high or when the flooding of the anode 140 is already taking place or has been diagnosed. This means that the control unit prioritizes avoiding or stopping the flooding of the anode 140 over other control and/or regulation goals such as consumption, performance, NVH (NVH: Noise Vibration Harshness), etc.
Folgende Gegenmaßnahmen, d. h. Maßnahmen zum Vermeiden oder Befreien der Flutung der Anode 140, können im reaktiven Pfad 202 - vgl. auch die Fig. 2 und deren Erläuterungen sowie die Fig. 3 bis 6 - der Purge-Drain-Strategie beispielsweise getroffen werden. The following countermeasures, i.e. measures to avoid or free the flooding of the anode 140, can be taken in the reactive path 202 - see also Fig. 2 and its explanations as well as Figs. 3 to 6 - of the purge-drain strategy, for example.
Senden einer forcierten Drain-Anforderung an das Steuergerät und/oder Öffnen eines Drain-Ventils 160 durch das Steuergerät. Hierbei kann, je nach einem Betriebszustand der Kathodenversorgung 30, eine ggf. schnelle Erhöhung eines Luftmassenstroms in der Kathode 130 erforderlich sein, um günstige Verdünnungsbedingungen für Wasserstoff im Abgas 4, 6 sicherzustellen. Dies kann z. B. durch ein Entdrosseln des Kathodenpfads und/oder ein Öffnen von Drosselklappen in der Kathodenversorgung 30 etc. durchgeführt werden. Sending a forced drain request to the control unit and/or opening a drain valve 160 by the control unit. Depending on the operating state of the cathode supply 30, a possibly rapid increase in an air mass flow in the cathode 130 may be necessary in order to ensure favorable dilution conditions for hydrogen in the exhaust gas 4, 6. This can be carried out, for example, by de-throttling the cathode path and/or opening throttle valves in the cathode supply 30, etc.
Ferner ist es als eine Gegenmaßnahme möglich, eine Rezirkulation in der Anodenversorgung 20 zu reduzieren, verhindern oder abzustellen. Hierdurch wird ein Wassertransport von einem Anodenaus- zu einem Anodeneintritt reduziert bzw. verhindert, wodurch eine Anodenfeuchte schnell abgesenkt werden kann. Des Weiteren kann ein Zuführen von Wasserstoff über ein Bypass-Wasserstoffdosier- ventil 122 statt über ein Wasserstoffdosierventil 120 einer Strahlpumpe 130 erfolgen. Darüber hinaus kann, natürlich nur falls vorhanden, ein Rezirkulationsventil 152 geschlossen werden. Furthermore, as a countermeasure, it is possible to reduce, prevent or shut off recirculation in the anode supply 20. This reduces or prevents water transport from an anode outlet to an anode inlet, whereby anode moisture can be quickly reduced. Furthermore, hydrogen can be supplied via a bypass hydrogen metering valve 122 instead of via a hydrogen metering valve 120 of a jet pump 130. In addition, a recirculation valve 152 can be closed, of course only if present.
Bei einem Brennstoffzellenaggregat 1 mit einer Fluid-Fördereinrichtung 26 im Anoden-Rezirkulationspfad 150 ist es möglich, eine Drehzahl der Fluid-Fördereinrichtung 26 abzusenken oder die Fluid-Fördereinrichtung 26 insbesondere dann abzuschalten, wenn deren Fluidlaufrad nicht oder nur mit deutlich erhöhtem Druckverlust überströmt werden kann, wie z. B. bei einem Rootsgebläse. Dar- über hinaus kann, natürlich nur falls vorhanden, ein Rezirkulationsventil 152 geschlossen werden. In a fuel cell unit 1 with a fluid conveying device 26 in the anode recirculation path 150, it is possible to reduce the speed of the fluid conveying device 26 or to switch off the fluid conveying device 26, in particular when the fluid impeller cannot be overflowed or can only do so with a significantly increased pressure loss, such as in the case of a Roots blower. In addition, a recirculation valve 152 can be closed, of course only if present.
Durch Vermeiden eines Flutens der Anode 140 bzw. durch wenigstens eine schnelle Gegenmaßnahme um ein länger anhaltendes Fluten der Anode 140 zu verhindern, liegt ein Vorteil der Erfindung insbesondere in einer Verlängerung einer Lebensdauer eines Brennstoffzellenstapels 10. Ferner wirkt sich die Erfindung positiv auf einen Wasserstoff-Verbrauch aus, weil im Vergleich mit dem Stand der Technik mit längeren Intervallen bzw. in längeren zeitlichen Abständen Drain-Vorgänge im Normalbetriebsverfahren 201 ausgelöst werden können und dadurch Wasserstoff-Verluste, welche in der Regel bei einem Drain unvermeidbar sind, reduziert werden können. By avoiding flooding of the anode 140 or by at least one quick countermeasure to prevent prolonged flooding of the anode 140, one advantage of the invention is in particular an extension of the service life of a fuel cell stack 10. Furthermore, the invention has a positive effect on hydrogen consumption because, in comparison with the prior art, drain processes can be triggered at longer intervals or at longer time intervals in the normal operating method 201 and hydrogen losses, which are generally unavoidable during a drain, can thus be reduced.
Die Fig. 2 stellt eine mögliche Ausführungsform des Verfahrens 200 zum Begegnen einer Flutung der Anode 140 dar. Zunächst arbeitet das Verfahren 200 als ein bekanntes Betriebsverfahren 201 , z. B. als Normalbetriebsverfahren 201 , wobei die Anode 140 herkömmlich betrieben wird, d. h. z. B. Purge (Spülen) und Drain (Entleeren) innerhalb bestimmter Zeitfenster und abhängig von einer Last des Brennstoffzellenstapels 10, etc. Hierbei sind in der Fig. 2 die präventive Pur- ge-Drain-Strategie mit durchgezogenen und die reaktive Purge-Drain-Strategie mit gestrichelten Verbindungslinien dargestellt. Fig. 2 shows a possible embodiment of the method 200 for counteracting flooding of the anode 140. First, the method 200 operates as a known operating method 201, e.g. as a normal operating method 201, wherein the anode 140 is operated conventionally, i.e. e.g. purge and drain within certain time windows and depending on a load of the fuel cell stack 10, etc. In this case, the preventive purge-drain strategy is shown in Fig. 2 with solid connecting lines and the reactive purge-drain strategy with dashed connecting lines.
Im Rahmen des Verfahrens 200 als bekanntes Betriebsverfahren 201 wird in einem (ersten) Schritt 211 ein Anodenzustand in Bezug auf dort vorliegendes Wasser überwacht bzw. abgeschätzt (Menge des flüssigen Wassers). In einem darauf folgenden (zweiten) Schritt 221 wird überprüft, ob das in der Anode 140 vorliegende Wasser innerhalb eines Zielbereichs liegt. Ist dies der Fall (ja: +), so ist die Abfrage beendet und das Verfahren kehrt zurück. Ist dies nicht der Fall (nein: -) so fährt das Verfahren in einem optionalen (dritten) Schritt 231 fort. As part of the method 200 as a known operating method 201, in a (first) step 211 an anode state is monitored or estimated in relation to the water present there (amount of liquid water). In a subsequent (second) step 221 it is checked whether the water present in the anode 140 is within a target range. If this is the case (yes: +), the query is terminated and the method returns. If this is not the case (no: -), the method continues in an optional (third) step 231.
In diesem Schritt 231 wird überprüft, ob die Abweichung des in der Anode 140 vorliegenden Wassers eine geringfügige bzw. eine akzeptable Abweichung darstellt. Ist dies der Fall (ja: +), so kann in einem darauf folgenden (vierten) Schritt 241 eine Steuerung/Regelung des Drainventils 160 angepasst werden (Intervalle, zeitliche Abstände des Öffnens/Schließens etc.). In der zeitlichen Folge kehrt das Verfahren dann zurück. Statt den Schritt 241 zu absolvieren, kann das Verfahren alternativ von Schritt 231 auch direkt zurückkehren. - Die Schritte 211, 221, 231, 241 erfolgen dabei bevorzugt im Rahmen der präventiven Purge-Drain-Strategie. In this step 231, it is checked whether the deviation of the water present in the anode 140 represents a minor or acceptable deviation. If this is the case (yes: +), then in a subsequent (fourth) step 241, a control/regulation of the drain valve 160 can be adjusted (intervals, time intervals of opening/closing, etc.). In the chronological sequence, the The method then returns. Instead of completing step 241, the method can alternatively return directly from step 231. - Steps 211, 221, 231, 241 are preferably carried out as part of the preventive purge-drain strategy.
Wird im Schritt 231 erkannt, dass die Abweichung des in der Anode 140 vorliegenden Wassers keine geringfügige bzw. keine akzeptable Abweichung darstellt (nein: -), so wird die reaktive Purge-Drain-Strategie eingerichtet (gestrichelte Verbindungslinie 202 ausgehend von Schritt 231). Zusätzlich dazu kann in der reaktiven Purge-Drain-Strategie ein zum Betriebsverfahren 201 paralleler Schritt 212 im Verfahren 200 eingerichtet sein, in welchem eine Flutung der Anode 140 diagnostiziert bzw. detektiert werden kann (z. B. durch Zellspanungsüberwachung, Druckdifferenzmessung etc. vgl. oben). In beiden Fällen, jedoch insbesondere in zweiterem, werden schnelle Gegenmaßnahmen eingeleitet. If it is recognized in step 231 that the deviation of the water present in the anode 140 is not a minor or acceptable deviation (no: -), the reactive purge-drain strategy is set up (dashed connecting line 202 starting from step 231). In addition, in the reactive purge-drain strategy, a step 212 parallel to the operating method 201 can be set up in the method 200, in which a flooding of the anode 140 can be diagnosed or detected (e.g. by cell voltage monitoring, pressure difference measurement, etc. see above). In both cases, but especially in the latter, rapid countermeasures are initiated.
In beiden Fällen gelangt das Verfahren 200 zum Begegnen einer Flutung der Anode 140 zum (Gegenmaßnahmen-)Schritt 222, in welcher das hohe Risiko einer Flutung der Anode 140 abgestellt/vermieden wird, bzw. eine geflutete Anode 140 von darin vorliegendem flüssigen Wasser befreit wird; vgl. oben. Ist dies erfolgt, so kann das Verfahren zurückkehren, also das Betriebsverfahren 201 , insbesondere das Normalbetriebsverfahren 201 , wieder eingerichtet werden. In both cases, the method 200 for counteracting flooding of the anode 140 proceeds to the (countermeasure) step 222, in which the high risk of flooding of the anode 140 is eliminated/avoided, or a flooded anode 140 is freed of liquid water present therein; see above. Once this has been done, the method can return, i.e. the operating method 201, in particular the normal operating method 201, can be set up again.
Gemäß der Erfindung führt der präventive Pfad (durchgezogene Verbindungslinien) im Falle eines hohen Risikos einer oder einer diagnostizierten (detektier- ten/sensierten) Flutung der Anode 140 zu einem Senden einer forcierten Drain- Anforderung, d. h. er mündet im reaktiven Pfad (gestrichelte Verbindungslinien). Dadurch wird das Vermeiden bzw. Befreien der Flutung im Steuergerät gegenüber anderen Steuerungs- und/oder Regelungszielen (z. B. Verbrauch, Performanz, NVH etc.) priorisiert. According to the invention, the preventive path (solid connecting lines) leads to the sending of a forced drain request in the event of a high risk of or a diagnosed (detected/sensed) flooding of the anode 140, i.e. it flows into the reactive path (dashed connecting lines). This prioritizes the avoidance or elimination of flooding in the control unit over other control and/or regulation goals (e.g. consumption, performance, NVH, etc.).
Die beispielsweise anwendbaren Anodenversorgungen 20 unterscheiden sich z. B. in einer Anzahl der Wasserstoffdosierventile 120, 122, sie können mit oder ohne eine Fluid-Fördereinrichtung 26 ausgerüstet sein, sie können mit oder ohne Rezirkulationsventil 152 ausgebildet sein, wobei ggf. Lage des Rezirkulationsven- tils 152 variieren kann. Vgl. die Fig. 3 bis 6, wobei andere Kombinationen natürlich möglich sind. So zeigt die Fig. 3 eine Ausführungsform einer Anodenversorgung 20 mit einem Druckminderer 110 bzw. einem Druckregler 110, zwei Wasserstoffdosierventilen 120, 122 und einer einzigen Strahlpumpe 130 im Anoden-Versorgungspfad 21. Hierbei ist das Wasserstoffdosierventil 122 in einem Strahlpumpenbypass 170 eingerichtet, welcher die Strahlpumpe 130 bypasst. Eine Rezirkulation über eine Anoden-Rezirkulationsleitung 150 erfolgt rein passiv über die Strahlpumpe 130 und hängt von einem Massenstrom des Wasserstoffdosierventils 120 und einer gewählten Geometrie der Strahlpumpe 130 ab. Ferner ist an/in der Anoden- Rezirkulationsleitung 150 ein Rezirkulationsventil 152 eingerichtet, mittels welchem die Anoden-Rezirkulationsleitung 150 gesperrt bzw. ggf. lediglich teilweise verschlossen werden kann. The anode supplies 20 that can be used, for example, differ in the number of hydrogen metering valves 120, 122, they can be equipped with or without a fluid conveying device 26, they can be designed with or without a recirculation valve 152, whereby the position of the recirculation valve 152 can vary if necessary. See Figs. 3 to 6, whereby other combinations are of course possible. Thus, Fig. 3 shows an embodiment of an anode supply 20 with a pressure reducer 110 or a pressure regulator 110, two hydrogen metering valves 120, 122 and a single jet pump 130 in the anode supply path 21. Here, the hydrogen metering valve 122 is set up in a jet pump bypass 170, which bypasses the jet pump 130. Recirculation via an anode recirculation line 150 takes place purely passively via the jet pump 130 and depends on a mass flow of the hydrogen metering valve 120 and a selected geometry of the jet pump 130. Furthermore, a recirculation valve 152 is set up on/in the anode recirculation line 150, by means of which the anode recirculation line 150 can be blocked or, if necessary, only partially closed.
Die Ausführungsform der Fig. 4 erweitert die Ausführungsform der Fig. 3 durch eine Fluid-Fördereinrichtung 26 in der Anoden-Rezirkulationsleitung 150, wobei das Rezirkulationsventil 152 stromaufwärts der Fluid-Fördereinrichtung 26 an/in der Anoden-Rezirkulationsleitung 150 eingerichtet ist. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist ggü. der Ausführungsform der Fig. 4 das Rezirkulationsventil 152 stromabwärts der Fluid-Fördereinrichtung 26 an/in der Anoden-Rezirkulationsleitung 150 eingerichtet. The embodiment of Fig. 4 extends the embodiment of Fig. 3 by a fluid conveying device 26 in the anode recirculation line 150, wherein the recirculation valve 152 is arranged upstream of the fluid conveying device 26 on/in the anode recirculation line 150. In the embodiment of Fig. 5, compared to the embodiment of Fig. 4, the recirculation valve 152 is arranged downstream of the fluid conveying device 26 on/in the anode recirculation line 150.
Die Ausführungsform der Fig. 6 zeigt eine Anodenversorgung 20 mit einem Druckminderer 110 bzw. einem Druckregler 110, einem einzigen Wasserstoffdosierventil 120 und keiner Strahlpumpe im Anoden-Versorgungspfad 21. Eine Rezirkulation über eine Anoden-Rezirkulationsleitung 150 erfolgt aktiv über eine Fluid-Fördereinrichtung 26. Ferner ist an/in der Anoden-Rezirkulationsleitung 150 bevorzugt stromaufwärts der Fluid-Fördereinrichtung 26 ein Rezirkulationsventil 152 eingerichtet. Die Fluid-Fördereinrichtung 26 kann dabei fluidisch als ein Drehkolbenverdichter ausgebildet sein, welcher nicht bzw. nicht ohne einen signifikanten Druckverlust überströmt werden kann. The embodiment of Fig. 6 shows an anode supply 20 with a pressure reducer 110 or a pressure regulator 110, a single hydrogen metering valve 120 and no jet pump in the anode supply path 21. Recirculation via an anode recirculation line 150 is actively carried out via a fluid conveying device 26. Furthermore, a recirculation valve 152 is set up on/in the anode recirculation line 150, preferably upstream of the fluid conveying device 26. The fluid conveying device 26 can be designed fluidically as a rotary piston compressor, which cannot be overflowed or not without a significant pressure loss.
Für ein Abstellen einer Rezirkulation (und damit einer Flutungsursache) in einer Anodenversorgung 20 mit einer Fluid-Fördereinrichtung 26 ist es vorteilhaft, wenn die Fluid-Fördereinrichtung 26 nicht bzw. nicht ohne einen signifikanten Druckverlust (bevorzugt größer 200 mbar im Nennpunkt) überströmt werden kann. Im Bereich einer Strahlpumpe 130 ist es vorteilhaft, wenn ein Wasserstoffdosierventil 122 ein direktes Zudosieren von frischem Wasserstoff in einen Anodenkreis ermöglicht, ohne zwangsläufig einen Rezirkulationsstrom zu erzeugen (z. B. Strahlpumpenbypass 170). To stop recirculation (and thus a cause of flooding) in an anode supply 20 with a fluid conveying device 26, it is advantageous if the fluid conveying device 26 is not overflowed or not overflowed without a significant pressure loss (preferably greater than 200 mbar at the nominal point). In the area of a jet pump 130, it is advantageous if a hydrogen metering valve 122 enables direct metering of fresh hydrogen into an anode circuit without necessarily generating a recirculation flow (e.g. jet pump bypass 170).

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren (200) zum Begegnen einer Flutung einer Anode (140) eines Brennstoffzellenstapels (10) eines Brennstoffzellenaggregats (1) insbesondere eines Brennstoffzellenfahrzeugs, wobei durch ein Steuergerät für das Brennstoffzellenaggregat (1) ein aktuelles Betriebsverfahren (201) des Brennstoffzellenaggregats (1) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines Risikos oder bei einem Diagnostizieren einer Flutung der Anode (140) eine reaktive Purge-Drain-Routine (202) im Betriebsverfahren (201) eingerichtet wird, durch welche ein Vermeiden oder ein Befreien der Flutung der Anode (140) priorisiert und durch eine Gegenmaßnahme begegnet wird. 1. Method (200) for counteracting flooding of an anode (140) of a fuel cell stack (10) of a fuel cell unit (1), in particular of a fuel cell vehicle, wherein a current operating method (201) of the fuel cell unit (1) is carried out by a control unit for the fuel cell unit (1), characterized in that if a risk exists or if flooding of the anode (140) is diagnosed, a reactive purge-drain routine (202) is set up in the operating method (201), by means of which avoiding or freeing the flooding of the anode (140) is prioritized and counteracted by a countermeasure.
2. Verfahren (200) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass 2. Method (200) according to the preceding claim, characterized in that
• das Betriebsverfahren (201) als ein Normalbetriebsverfahren (201) oder ein anderweitiges Betriebsverfahren (201) des Brennstoffzellenaggregats (1) ausgestaltet ist, • the operating method (201) is designed as a normal operating method (201) or another operating method (201) of the fuel cell unit (1),
• das Betriebsverfahren (201) als ein Anoden-Betriebsverfahren einer Anodenversorgung (20) des Brennstoffzellenaggregats (1) ausgestaltet ist, und/oder • the operating method (201) is designed as an anode operating method of an anode supply (20) of the fuel cell unit (1), and/or
• ein/das Anoden-Betriebsverfahren beim Abarbeiten der reaktiven Purge- Drain-Routine (202) durch ein anderweitiges Betriebsverfahren des Brennstoffzellenaggregats (1) unterstützt wird. • a/the anode operating method is supported by another operating method of the fuel cell unit (1) when executing the reactive purge-drain routine (202).
3. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der reaktiven Purge-Drain-Routine (202): 3. Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that within the reactive purge-drain routine (202):
• bei Vorliegen keiner Flutung der Anode (140) ein Vermeiden eines Risikos der Flutung der Anode (140) priorisiert ist, • ein Befreien einer Flutung der Anode (140) gegenüber einem Vermeiden eines Risikos einer Flutung der Anode (140) priorisiert ist, oder • in the absence of flooding of the anode (140), avoiding the risk of flooding of the anode (140) is prioritized, • freeing the anode (140) from flooding is prioritized over avoiding a risk of flooding the anode (140), or
• bei einer Vorhersage einer extensiven Flutung der Anode (140) eine Notfallmaßnahme für den Brennstoffzellenstapel (10) eingeleitet wird. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer präventiven Purge-Drain-Strategie und einer reaktiven Purge-Drain-Strategie für die Anode (140) unterschieden wird, wobei: • if extensive flooding of the anode (140) is predicted, an emergency measure is initiated for the fuel cell stack (10). Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that a distinction is made between a preventive purge-drain strategy and a reactive purge-drain strategy for the anode (140), wherein:
• die präventive Purge-Drain-Strategie Teil einer globalen Strategie des Betriebsverfahrens des Brennstoffzellenaggregats (1) ist, • the preventive purge-drain strategy is part of a global strategy of the operating procedure of the fuel cell unit (1),
• die reaktive Purge-Drain-Strategie kein Teil einer globalen Strategie des Betriebsverfahrens des Brennstoffzellenaggregats (1) ist, und/oder• the reactive purge-drain strategy is not part of a global strategy of the operating procedure of the fuel cell unit (1), and/or
• aufgrund der reaktiven Purge-Drain-Strategie die reaktive Purge-Drain- Routine (202) im Betriebsverfahren (201) eingerichtet wird. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich nach einem Vermeiden eines Risikos und/oder zeitlich nach einem Befreien einer Flutung der Anode (140) das bis dato eingerichtete Betriebsverfahren (201) oder ein anderweitiges Betriebsverfahren des Brennstoffzellenaggregats durchgeführt wird. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen des Risikos oder das Diagnostizieren der Flutung der Anode (140) durch ein Beobachten, insbesondere ein Einbrechen, von Zellspannungen des Brennstoffzellenstapels (10), und/oder durch einen anodenseitigen Druckverlust, insbesondere einen anodenseitigen Flussfelddruckverlust, des Brennstoffzellenstapels (10), detektiert oder sen- siert wird. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmaßnahme zum Vermeiden oder Befreien der Flutung der Anode (140) im: • based on the reactive purge-drain strategy, the reactive purge-drain routine (202) is set up in the operating method (201). Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that after avoiding a risk and/or after freeing flooding of the anode (140), the operating method (201) set up to that point or another operating method of the fuel cell unit is carried out. Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the presence of the risk or the diagnosis of flooding of the anode (140) is detected or sensed by observing, in particular a collapse, of cell voltages of the fuel cell stack (10), and/or by an anode-side pressure loss, in particular an anode-side flow field pressure loss, of the fuel cell stack (10). Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the countermeasure for avoiding or freeing the flooding of the anode (140) in:
• Senden einer forcierten Drain-Anforderung, • Sending a forced drain request,
• Öffnen eines Drain-Ventils (160) der Anodenversorgung (20), • Erhöhen eines Luftmassenstroms in der Kathode, • Opening a drain valve (160) of the anode supply (20), • Increasing air mass flow in the cathode,
• Reduzieren, Verhindern oder Abstellen einer Rezirkulation in der Anodenversorgung (20), • Reducing, preventing or stopping recirculation in the anode supply (20),
• Zuführen von Wasserstoff lediglich über einen Strahlpumpenbypass (170), und/oder • Supplying hydrogen only via a jet pump bypass (170), and/or
• Schließen eines Rezirkulationsventils (152) besteht. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anodenversorgung (20) mit einer Fluid-Fördereinrichtung (26) am/im Anoden-Rezirkulationspfad die Gegenmaßnahme zum Vermeiden oder Befreien der Flutung der Anode (140) im: • closing a recirculation valve (152). Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of an anode supply (20) with a fluid conveying device (26) on/in the anode recirculation path, the countermeasure for avoiding or freeing the flooding of the anode (140) in:
• Absenken einer Drehzahl der Fluid-Fördereinrichtung (26), • Reducing the speed of the fluid conveying device (26),
• Abschalten der Fluid-Fördereinrichtung (26), und/oder • Switching off the fluid conveying device (26), and/or
• Schließen eines Rezirkulationsventils (152) besteht. Verfahren (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenversorgung (20): • Closing a recirculation valve (152). Method (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the anode supply (20):
• genau ein, wenigstens ein, genau zwei oder wenigstens zwei Wasserstoffdosierventile (120, 122), • exactly one, at least one, exactly two or at least two hydrogen metering valves (120, 122),
• ein Wasserstoffdosierventil (122) in einem Strahlpumpenbypass (170),• a hydrogen metering valve (122) in a jet pump bypass (170),
• keine, genau eine oder wenigstens eine Strahlpumpe (130), • none, exactly one or at least one jet pump (130),
• einen Anoden-Rezirkulationspfad (150), • an anode recirculation path (150),
• ein Rezirkulationsventil (152) am/im Anoden-Rezirkulationspfad (150), und/oder • a recirculation valve (152) on/in the anode recirculation path (150), and/or
• keine oder eine Fluid-Fördereinrichtung (26) am/im Anoden-Rezirkulationspfad (150) aufweist. Brennstoffzellenaggregat (1), Brennstoffzellensystem oder Brennstoffzellenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Brennstoffzellenaggregat (1), das Brennstoffzellensystem oder das Brennstoffzellenfahrzeug ein Verfahren (200) zum Begegnen einer Flutung einer Anode (140) seines Brennstoffzellenstapels (10), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist und/oder durchgeführt wird. • has no or one fluid conveying device (26) on/in the anode recirculation path (150). Fuel cell unit (1), fuel cell system or fuel cell vehicle, characterized in that the fuel cell unit (1), the fuel cell system or the fuel cell vehicle implements a method (200) for counteracting a Flooding of an anode (140) of its fuel cell stack (10) is feasible and/or carried out according to one of the preceding claims.
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