Prinzipiell kennt der Stand der Technik zwei verschiedene Ar- ten von PEM-Brennstoffzellensystemen (PEM = Polymer- Elektrolyt-Membran). Man unterscheidet dabei zwischen Brenn- stoffzellensystemen mit einem Gaserzeugungseinrichtung und solchen, welche unmittelbar mit Wasserstoff betrieben werden.

Bei Brennstoffzellensystemen mit Gaserzeugungseinrichtung wird in der Gaserzeugungseinrichtung ein wasserstoffhaltiges Gas zum Betreiben der Brennstoffzelle erzeugt. Im allgemeinen wird dazu eine kohlenwasserstoffhaltige Verbindung, bei- spielsweise Alkohol, Benzin oder Diesel, zusammen mit Wasser und gegebenenfalls Luft in ein wasserstoffreiches Gas und Kohlendioxid umgewandelt.

Bei beiden oben beschriebenen Brennstoffzellensystemen muß die dem Kathodenbereich der PEM-Brennstoffzelle zugeführte Luft, oder ein anderes sauerstoffhaltiges Medium, entspre- chend befeuchtet werden, um die PEM vor der Austrocknung zu bewahren. Zusätzlich muß bei Brennstoffzellensystemen mit ei- ner Gaserzeugungseinrichtung die Wasserbilanz des Brennstoff- zellensystems nach Möglichkeit in sich geschlossen sein, um einerseits die Befeuchtung der PEM sicherzustellen und ande- rerseits ohne andauerndes Nachtanken genügend Wasser für den Betrieb der Gaserzeugungseinrichtung bereitzustellen. Das Wasser dient, insbesondere in flüssiger Form gespeichert,

dann für eine Heissdampfreformierung oder autothermen Refor- mierung der zur Wasserstoffgewinnung eingesetzten kohlenwas- serstoffhaltigen Verbindung in der Gaserzeugungseinrichtung.

In der PEM-Brennstoffzelle selbst wird ein Anodenraum, wel- chem der Wasserstoff oder das wasserstoffhaltige Gas zuge- führt wird, durch die PEM, welche üblicherweise im Rahmen ei- ner Membran-Elektroden-Einheit (MEA-Membrane Elektrode As- sembly) verbaut wird, von dem Kathodenraum getrennt, welchem ein sauerstoffhaltiges Medium, insbesondere Luft, zugeführt wird. In der Brennstoffzelle wird bei den derzeit üblichen Aufbauten gleichzeitig Wasser von der Anodenseite auf die Ka- thodenseite der PEM transportiert. Ebenso entsteht bei der Umsetzung von Wasserstoff und Sauerstoff das Produktwasser.

Dieses Produktwasser wird üblicherweise durch einen Abgas- strom aus dem Kathodenraum abgeführt.

Die US 6,007, 931 sowie die US 6,048, 383 beschreiben nun ent- sprechende Verfahren, bei denen der feuchte Abgasstrom aus dem Kathodenraum durch eine Befeuchtereinrichtung geführt wird, welche über eine für Wasserdampf durchlässige Membran verfügt. Der in dem Abgasstrom enthaltene Wasserdampf kann so durch Membran hindurchtreten und einen in der Befeuchterein- richtung auf der anderen Seite der Membran strömenden Gas- strom befeuchten. Dieser Gasstrom kann dabei insbesondere die im Kathodenraum zugeführte Luft sein.

Bei diesem Verfahren stellt sich nun in dem dem Kathodenraum zuströmenden, zu befeuchtenden Gasstrom ein Taupunkt ein, welcher im wesentlichen von der Temperatur des Kathodenabga- ses, der Übertragungsleistung der Membran und dem Lastpunkt des Brennstoffzellensystems abhängt. Dabei kann es bei höhe- rer Übertragungsleistung jedoch dazu kommen, dass sich in dem zu befeuchtenden, dem Kathodenraum zugeführten Gasstrom der- art hohe Taupunkte einstellen, dass ein zuverlässiger Betrieb der Brennstoffzelle nicht mehr gewährleistet ist. Anstatt ei- ner sinnvollen Befeuchtung kommt es praktisch zu einer Über-

flutung"der PEM bzw. der in ihrem Bereich angeordneten E- lektronen/Katalysatoren und/oder des Kathodenraums, die e- lektrische Leistung der Brennstoffzelle fällt damit ab.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kompakt auszuführende Vorrichtung und ein Ver- fahren zum Befeuchten wenigstens eines Gasstroms, insbesonde- re zu einem Brennstoffzellensystem strömenden Gasstroms, zu schaffen, bei dem die Möglichkeit besteht, den Taupunkt in dem wenigstens einen zu befeuchtenden Gasstrom zu variieren und insbesondere auf einem jeweils vorgegebenen Wert einzu- stellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichnen- den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Ein Verfahren zur Lösung der oben genannten Aufgabe in Kombi- nation mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 14.

Besonders günstige Verwendungen für die oben genannte erfin- dungsgemäße Vorrichtung und gegebenenfalls das oben genannte erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich aus den Ansprüchen 15 oder 16.

Durch die wenigstens eine Bypassleitung lässt sich in beson- ders einfacher und effektiver Weise der Volumenstrom auf zu- mindest einer Seite der für Wasserdampf durchlässigen Membran beeinflussen.

So kann der Volumenstrom, welcher befeuchtet werden soll und den Wasserdampf aufnimmt, variiert werden. Dieser kann dann z. B. mit dem durch die Bypassleitung gelangenden Teil ver- mischt werden, wodurch sich in dem Gemisch der gewünschte Taupunkt einstellen lässt. Eine Variation des Taupunkts wird so durch eine einfache Einrichtung, beispielsweise mittels Proportionalventilen oder dergleichen möglich.

Alternativ dazu kann auch ein Teil des feuchten Gases durch eine Bypassleitung um die Membran herumgeführt werden. Da- durch lässt sich über eine ebenfalls sehr einfache Beeinflus- sung der Volumenströme, z. B. durch eine Ventileinrichtung, die Menge an angebotenem Wasserdampf verändern, wodurch sich auch die Befeuchtung des zu befeuchtenden Gasstroms variierei lässt. Auch so lässt sich mit sehr einfachen Mitteln der Tau- punkt in dem zu befeuchtenden und später z. B. einer Brenn- stoffzelle zugeleiteten Gasstrom beeinflussen.

Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der oben ge- nannten Erfindung wird der feuchte Abgasstrom nach dem Durch- strömen der Befeuchtereinrichtung und/oder der Bypassleitung in eine weitere vergleichbar aufgebaute Befeuchtereinrichtunc zur Befeuchtung eines weiteren Gasstroms geführt. In diesem Aufbau wird sichergestellt, dass die gesamte in dem Abgas- strom vorliegende Feuchte bzw. der Wasserdampf zurückgewonnei und dem System zur Verfügung gestellt wird. Dies wirkt sich beispielsweise bei einem Brennstoffzellensystem besonders po- sitiv auf dessen Wasserbilanz aus, so dass hier auf ein Nach- tanken von Wasser zum Betreiben des Brennstoffzellensystems verzichtet werden kann.

Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der Erfin- dung ist die wenigstens eine Bypassleitung in die Befeuchter- einrichtung selbst integriert.

Dadurch entsteht ein sehr kompakter und platzsparender Auf- bau, welcher insbesondere bei der Verwendung der Erfindung ii einem Brennstoffzellensystem in einem Kraftfahrzeug, Boot o- der dergleichen von besonderem Vorteil ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung lässt sich die erfin- dungsgemäße Vorrichtung auch zum Trocknen eines Gasstroms nutzen.

Dafür ist lediglich eine Umkehrung von"Nutzgasstrom"und "Abgas (Stripgas)-strom notwendig. So kann ein feuchter Gas- strom über einen zuerst trockenen und nach der Befeuchterein- richtung dann feuchten Stripgasstrom in einem genau einstell- baren Verhältnis entfeuchtet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels unter Bezug- nahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1 ein Brennstoffzellensystem in einer erfindungsgemäßen Ausführung ; Fig. 2 ein möglicher Aufbau einer Befeuchtereinrichtung ge- mäß der Erfindung in einer Prinzipdarstellung ; Fig. 3 ein Aufbau der Befeuchtereinrichtung gemäß Fig. 2 mit einer Einrichtung zur Variation des Volumenstroms durch eine Bypassleitung ; Fig. 4 ein weiterer möglicher Aufbau einer Einrichtung zur Variation des Volumenstroms durch die Bypassleitung ; Fig. 5 ein weiterer Alternativer Aufbau einer Einrichtung zur Variation des Volumenstroms durch die Bypasslei- tung ; Fig. 6 ein weiterer möglicher Aufbau einer Befeuchterein- richtung gemäß der Erfindung in einer Prinzipdarstel- lung ; Fig. 7 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Brennstoffzellensystems ; und

Fig. 8 eine weitere alternative Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Brennstoffzellensystems.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Vorrichtung zum Befeuchten eines Gasstroms für ein Brennstoffzellensystem eingehend beschrieben, sie soll damit jedoch nicht auf diesen konkreten Anwendungsfall eingeschränkt sein.

In Fig. 1 ist ein Brennstoffzellensystem 1 dargestellt. Das Brennstoffzellensystem 1 weist wenigstens eine Brennstoffzel- le 2 auf, welche als einzelne Zelle oder insbesondere als ein aus mehreren Einzelzellen bestehender Brennstoffzellenstack aufgebaut sein kann. Die Brennstoffzelle 2 weist eine Proto- nen leitende Membran 3, insbesondere eine PEM, auf, welche einen Anodenraum 4 von einem Kathodenraum 5 der Brennstoff- zelle 2 trennt. In der Brennstoffzelle 2 wird nun aus einem wasserstoffhaltigen Medium, welches dem Anodenraum 4 zuge- führt wird und einem sauerstoffhaltigen Medium, welches dem Kathodenraum 5 zugeführt wird, elektrische Leistung in an sich bekannter Weise erzeugt. Für die hier dargestellten Vor- richtungen zur Befeuchtung spielt dabei weder diese elektri- sche Leistung noch die Art und Weise, auf welche das wasser- stoffhaltige Medium erzeugt und/oder zugeführt wird, eine Rolle.

Beispielhaft ist bei dem hier dargestellten Brennstoffzellen- system 1 eine optionale Gaserzeugungseinrichtung 6 angedeu- tet, in welcher aus einer Kohlenstoff und Wasserstoff aufwei- senden Verbindung zusammen mit Wasser und gegebenenfalls ei- nem sauerstoffhaltigen Medium ein wasserstoffreiches Gas er- zeugt wird. Die Funktionsweise der Erfindung ist prinzipiell jedoch auch bei anderen Brennstoffzellensystemen 1, bei- spielsweise bei solchen, welche in einem Tank gespeichertes Wasserstoffgas zugeführt bekommen, möglich.

Im hier dargestellten Brennstoffzellensystem 1 wird das von der Brennstoffzelle 2 erzeugte Produktwasser, üblicherweise

im Bereich des Kathodenraums 5, anfallen. Dieses Produktwas- ser wird dann zusammen mit einem Abgasstrom aus dem Kathoden- raum 5 abgeführt. Gleichzeitig benötigt der Kathodenraum 5 bei der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Mediums, insbesondere Luft, jedoch auch einen definierten Feuchtegehalt bzw. Tau- punkt, um eine Austrocknung der beispielsweise als Polymer- elektrolytmembran aufgebauten Membran 3 zu verhindern.

Der Abgasstrom aus dem Kathodenraum 5 wird daher in eine Be- feuchtereinrichtung 7 geleitet. In dieser Befeuchtereinrich- tung 7 befindet sich wenigstens eine Membran 8, welche für das Abgas an sich undurchlässig und dem in dem Abgas enthal- tenen Wasserdampf durchlässig ist. Derartige Membranen 8 sind aus dem Stand der Technik bekannt und können aus verschiede- nen Polymerwerkstoffen, Hohlfasermembranen oder dergleichen, bestehen. Auf der anderen Seite der Membran 8 strömt ein zu befeuchtender Gasstrom, welcher den durch die Membran 8 ge- langenden Wasserdampf aufnimmt und im hier dargestellten Aus- führungsbeispiel dann dem Kathodenraum 5 als befeuchtete Zu- luft zugeführt wird. Zur Förderung dieses Gasstromes befindet sich vor der Befeuchtereinrichtung 7 eine entsprechende För- dereinrichtung 9, z. B. ein Kompressor. Der Abgasstrom wird, bevor er aus dem Bereich des Kathodenraums 5 in die Befeucht- ereinrichtung 7 gelangt, mittels eines Wärmetauschers 10 ab- gekühlt, so dass ein Teil des Produktwassers auskondensieren kann. Dieser auskondensierte und ein weiterer, von dem Abgas- strom flüssig mitgerissener Teil des Produktwassers der Brennstoffzelle wird zwischen dem Wärmetauscher 10 und der Befeuchtereinrichtung 7 in einem Flüssigkeitsabscheider 11 flüssig abgeschieden. Dieses flüssig abgeschiedene Wasser kann dann für andere Zwecke verwendet werden, worauf in den nachfolgend noch dargestellten Ausführungsbeispielen näher eingegangen wird.

In einem derartigen Brennstoffzellensystem 1 wird somit auf einfache und effektive Weise dafür gesorgt, dass zumindest der wenigstens annähernd größte Teil des in dem Abgasstrom

befindlichen Wassers zurückgewonnen wird. Insbesondere wird ein Teil des in dem Abgasstrom befindlichen Wasserdampfs zur notwendigen Befeuchtung eines Gasstroms, insbesondere der Zu- luft zu dem Kathodenraum 5 genutzt. Nachteilig ist es nun, dass die Übertragung des Wasserdampfes und damit die Befeuch- tung des zu befeuchtenden Gasstroms durch die Größe der Memb- ran 8 fest vorgegeben ist. Um hier jedoch eine wünschenswerte Einstellung des Taupunkts in dem befeuchteten Gasstrom reali- sieren zu können, was bei bestimmten Lastzuständen notwendig ist, um einen zu hohen Wassergehalt um Bereich des Kathoden- raums 5 zu verhindern, da dies der Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle 2 abträglich wäre.

Zur Beeinflussung des Taupunkts des zu befeuchtenden Gas- stroms sieht das hier dargestellte Brennstoffzellensystem 1 nun wenigstens eine von zwei, hier gestrichelt dargestellten, Bypassleitungen 12,13, vor. Prinzipiell ist dabei jede der beiden Bypassleitungen 12,13 alleine in der Lage eine Ein- stellung des Taupunkts in dem zu befeuchtenden Gasstrom mit einfachsten Mitteln zu realisieren. Neben jeder einzelnen der Bypassleitungen 12,13 kann darüber hinaus eine Kombination, also das Vorhandensein von beiden Bypassleitungen 12 und 13 in dem Brennstoffzellensystem 1, vorgesehen sein. Nachfolgend wird die Funktionsweise der Bypassleitungen im einzelnen er- läutert.

Die Bypassleitung 12, welche über eine hier nicht dargestell- te Einrichtung zur Variation des in Ihr strömenden Volumen- stroms verfügt, durch welche der Anteil des Volumenstroms des Abgases, welcher durch die Bypassleitung 12 strömt, einstell- bar ist, funktioniert dabei folgendermaßen. Ein Teil des den Wasserdampf transportierenden Abgasstroms gelangt in die By- passleitung 12, während nur der verbleibende Teil in die Be- feuchtereinrichtung 7 gelangt. Damit lässt sich mit einfachs- ten Mitteln das Angebot an Wasserdampf in der Befeuchterein- richtung 7 variieren, so dass der zu befeuchtende Gasstrom nur den zur Verfügung stehenden Wasserdampf aufnehmen kann

und somit der Taupunkt in dem zu befeuchtenden Gasstrom durch das Angebot an Wasserdampf eingestellt werden kann. Diese Va- riante hat dabei den Nachteil, dass ein Teil des feuchten Ab- gases bei dem Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 1 ungenutzt aus dem Brennstoffzellensystem 1 entweicht und damit auch Wasser ungenutzt an die Umgebung gelangt. Dies kann jedoch durch einen Aufbau, wie er in Fig. 8 nachfolgend beschrieben ist, vermieden werden.

Die alternative oder gegebenenfalls auch zusätzlich verwend- bare Variante mit der Bypassleitung 13 sieht vor, dass nur ein Teil des zu befeuchtenden Gasstroms durch die Befeuchter- einrichtung 7 strömt. Dieser kann dann nach der Befeuchter- einrichtung 7 wieder mit dem durch die Bypassleitung 13 strö- menden und damit trocken bleibenden Gasstrom vermischt wer- den. Durch eine entsprechende Einstellung des Volumenverhält- nisses durch die Bypassleitung 13 einerseits und die Be- feuchtereinrichtung 7 andererseits kann der Taupunkt in dem Gasstrom, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbei- spiel dann in den Kathodenraum 5 eintritt, variiert bzw. ein- gestellt werden.

In Fig. 2 ist nun eine konkrete Ausführungsform der Befeucht- ereinrichtung 7 im Querschnitt dargestellt. Auf die Darstel- lung einer Einrichtung zur Variation der Volumenströme durch den Bereich der Membran 8 einerseits und den Bereich der By- passleitung 12,13 andererseits ist hier noch verzichtet wor- den. Eine derartige Einrichtung ist jedoch vorhanden.

Die Bypassleitung 12,13 (es spielt für die Funktionsweise keine Rolle, welche der Bypassleitungen in der Hier darge- stellten Art ausgebildet ist) ist in die Befeuchtereinrich- tung 7 integriert. Besonders günstig ist dies, wenn die Memb- ran 8 als Bündel von Hohlfasern ausgebildet ist, da dann die Bypassleitung 12,13 einfach als Rohrleitung in das Bündel integriert werden kann. Es sind jedoch auch alle anderen Va- rianten von Membranen 8 denkbar. Auch die geometrische Form

der Befeuchtereinrichtung 7 und/oder der Bypassleitung 12,13 kann annähernd beliebig variiert werden.

Der eine der Gasströme strömt dann vom Eintrittsbereich 14 der Befeuchtereinrichtung 7 zum Austrittsbereich 15 dersel- ben. Der andere strömt durch weitere Leitungselemente 16, welche hier nur prinzipmäßig angedeutet sind, in den Bereich der Membranen 8. Setzt man nun einen höheren Strömungsdruck- verlust für den von dem Eintrittsbereich 14 zu dem Austritts- bereich 15 strömenden Gasstrom im Bereich der Membran 8 als im Bereich der Bypassleitung 12,13 voraus, so wird der Gas- strom überwiegend durch den Bereich der Bypassleitung 12,13 strömen. Aufgrund der großen Oberflächen der Membranen 8 ist dies im allgemeinen immer gegeben.

Um nun eine Steuerung/Regelung der Volumenströme zu errei- chen, wird der Querschnitt der Bypassleitung 12,13 durch ei- ne Einrichtung zur Variation des Volumenstroms verändert. In Fig. 3 ist diese Einrichtung als Ventilstößel 17 dargestellt.

Durch eine Bewegung in axialer Richtung kann der verbleibende Einström-oder Ausströmquerschnitt (Die Strömungsrichtung spielt für die Funktionsweise keine Rolle) in oder aus der Bypassleitung 12,13 zwischen"Geschlossen"und"Offen"stu- fenlos variiert werden. Der dann nicht mehr durch die Bypass- leitung 12,13 strömende restliche Teil des Volumenstroms durchströmt dann den Bereich der Membranen 8 und wird dort befeuchtet oder gibt den in ihm enthaltenen Wasserdampf ab.

In Fig. 4 ist eine weitere der Einrichtung in einer alterna- tiven Ausführungsform dargestellt. Dies ist für eine runde bzw. rohrförmige Ausführung der Befeuchtereinrichtung 7 ge- eignet. Die beiden dargestellten Scheiben 18 mit ihren Öff- nungen 19 werden im Eintritts-oder Austrittsbereich 14,15 konzentrisch in Strömungsrichtung unmittelbar nacheinander angeordnet. Werden Sie nun gegeneinander verdreht, so geben durch die sich unterschiedlich stark überlappenden Öffnungen

19 unterschiedliche Bereiche der Membranen 8 und/oder der By- passleitung 12,13 zur Durchströmung frei.

In Fig. 5 ist eine weitere Möglichkeit einer Einrichtung dar- gestellt, bei der die Variation des durchströmbaren Quer- schnitts über eine auf der Scheibe 18 exzentrisch befestige Blendenscheibe 20 erfolgt, welche in den Bereich des Durch- strömbaren Querschnitts gebracht werden kann. Zur Variation des durchströmbaren Querschnitts im Bereich der Membranen 8, kann hier wieder eine zweite Scheibe im Sinne der Figur 4 Verwendung finden.

Neben diesen hier dargestellten Einrichtungen zur Variation des durchströmbaren Querschnitts können auch alle weiteren Varianten, Kombinationen aus denkbaren und geeigneten Ein- richtung eingesetzt werden, insbesondere Blenden und derglei- chen, welche axial und/oder in ihren Durchmesser variiert werden können. Der besondere Vorteil der Kompakten Bauweise erschließt sich dabei mit allen Ausführungsformen, welche so ausgebildet sind, dass eine Integration in den Eintritts-o- der Austrittsbereich möglich wird.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Befeucht- ereinrichtung 7 dargestellt. Abweichend von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bypassleitung 12, 13 hier exzentrisch angeordnet. Wird die Bypassleitung 12,13 nun gegenüber dem Rest der Befeuchtereinrichtung 7 in Rich- tung der Schwerkraft nach unten angeordnet, so kann sich im Bereich der Befeuchtereinrichtung ggf. sammelndes auskonden- sierendes Wasser durch die Bypassleitung 12,13 ideal ange- führt werden. Das Wasser kann dann durch die Bypassleitung 12,13 selbst oder durch eine optionale Abflussöffnung 21 ab- geführt und dem System wieder zur Verfügung gestellt werden, analog zu dem im Flüssigkeitsabscheider 11 anfallenden Was- ser.

Fig. 7 zeigt eine alternative Variante des Brennstoffzellen- systems 1, wobei hier vergleichbare Bauteile mit den analogen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind. Die Gaserzeugungs- einrichtung 6 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbei- spiel des Brennstoffzellensystems 1 dabei eine notwendige Einrichtung und nicht, wie bei dem oben gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel, als Option zu sehen. Bei dem Brennstoffzellen- system 1 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist dabei ausschließlich die Bypassleitung 13 zur Einstellung des Tau- punkts in dem zu befeuchtenden Gasstrom vorhanden, wobei die- se nach dem oben bereits beschriebenen Prinzip arbeitet. Au- ßerdem wird das in dem Flüssigkeitsabscheider 11 in flüssiger Form abgeschiedene Wasser über eine Leitung 21 wieder der Gaserzeugungseinrichtung 6 zugeführt.

In der Gaserzeugungseinrichtung 6 wird dieses Wasser zusammen mit einer kohlenwasserstoffhaltigen Verbindung, beispielswei- se Benzin, Diesel, Alkohol oder dergleichen, in an sich be- kannter Weise zu einem wasserstoffreichen Gas zum Betreiben der Brennstoffzelle 2 umgesetzt. Zusätzlich zu dem Wasser, welcher über die Leitung 22 der Gaserzeugungseinrichtung 6 zugeführt wird, und der kohlenwasserstoffhaltigen Verbindung, deren Zuführung hier nicht dargestellt ist, wird der Gaser- zeugungseinrichtung 6 ein sauerstoffhaltiges Medium zuge- führt, welches über eine Fördereinrichtung 23 durch eine wei- tere Befeuchtereinrichtung 24 zu der Gaserzeugungseinrichtung 6 gefördert wird. Auch diese weitere Befeuchtereinrichtung 23 ist im Prinzip analog zu der Befeuchtereinrichtung 7 aufge- baut. Auch sie weist vergleichbare Membranen 8 auf, welche lediglich für Wasserdampf durchlässig sind. Die Feuchtigkeit zur Befeuchtung der Zuluft zu der Gaserzeugungseinrichtung 6 stammt dabei ebenfalls von dem Abgasstrom, welcher nach der Befeuchtereinrichtung 7 noch eine gewisse Restfeuchte ent- hält, welche er in der weiteren Befeuchtereinrichtung 24 an die Zuluft zu dem Gaserzeugungssystem 6 abgibt. In diesem Aufbau kann bei durch die Bypassleitung 13 weiterhin gegebe- ner Möglichkeit der Einstellung des Taupunkts in der Zuluft

zu dem Kathodenraum 5 die ideale Ausnutzung der in dem Abgas- strom enthaltenen Feuchte sichergestellt werden. Eine Varia- tion des Taupunkts ist bei der Zuluft zu der Gaserzeugungs- einrichtung 6 dabei nicht notwendig, da hier durch die gere- gelte Zufuhr von flüssigem Wasser die für die ideale Umset- zung der Ausgangsstoffe benötigte Wasseranteil ohnehin nach- träglich eingestellt wird und der Anteil an Wasserdampf in der befeuteten Zuluft nur einen vergleichsweise geringen Teil des benötigten Wassers bereitstellt.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei auch hier die Bezugszeichen von vergleichbar funktio- nierenden Bauelementen analog zu den vorhergehenden Figuren gewählt wurden.

Das in Fig. 8 dargestellte Brennstoffzellensystem 1 weist zum Einstellen des Taupunkts in dem dem Kathodenraum 5 zugeführ- ten Zuluftstrom die oben bereits beschriebene Variante unter Verwendung der Bypassleitung 12 auf. Wie oben bereits er- wähnt, hat diese Variante den prinzipiellen Nachteil, dass ein Teil des feuchten Abgases um die Befeuchtereinrichtung 7 strömt und die in ihm enthaltene Feuchte damit prinzipiell verloren geht. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist dieser Nachteil nun so vermieden, dass der Anteil des Abgas- stroms, welcher durch die Bypassleitung 12 strömt, nicht un- mittelbar mit dem Abgasstrom nach der Befeuchtereinrichtung 7 vermischt wird, sondern dass dazwischen die weitere Befeucht- ereinrichtung 24 angeordnet ist. Die in dem Abgasstrom, wel- cher durch die Bypassleitung 12 strömt, enthaltene Feuchte kann somit in der weiteren Befeuchtereinrichtung 24, analog zu Fig. 7, in die Zuluft für die Gaserzeugungseinrichtung 6 übertragen werden. Analog zu Fig. 7 ist auch hier wieder eine Fördereinrichtung 23 dargestellt, welche für die Förderung der Zuluft zu der Gaserzeugungseinrichtung 6 benötigt wird.

Das Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 8 weist nun eine wei- tere optionale Fördereinrichtung 25 auf. Diese ist notwendig bzw. kann notwendig sein, wenn in der Gaserzeugungseinrich-

tung 6 ein deutlich höherer Druck vorliegt als im Bereich der weiteren Befeuchtereinrichtung 24. In diesem Fall wäre die Fördereinrichtung 23 als Niederdruckverdichter und die För- dereinrichtung 25 dementsprechend als Hochdruckverdichter ausgelegt, um den für die Gaserzeugungseinrichtung 6 gegebe- nenfalls notwendigen Systemdruck sicherzustellen.

Auch bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der annähernd größte Teil der Feuchte in dem Abgasstrom genutzt, um die entsprechenden zu befeuchtenden Gasströme zu befeuch- ten und oder das für die Gaserzeugungseinrichtung 6 benötigte Wasser bereitzustellen.

Neben den hier diskret dargestellten Ausführungsbeispielen sind selbstverständlich auch alle denkbaren und sinnvollen Kombinationen hieraus sowie die Verwendung mit einer Gaser- zeugungseinrichtung 6 oder mit in entsprechenden Speicherein- richtungen gespeichertem Wasserstoff denkbar. Für sämtliche Brennstoffzellensysteme 1 gilt dabei, dass mit dem in dem Ab- gas vorhandenen Wasserdampf eine ideale Befeuchtung von zu befeuchtenden Gasströmen, und hier insbesondere von der Zu- luft zu dem Kathodenraum 5, gewährleistet werden kann, wobei der Taupunkt in diesem Gasstrom frei eingestellt werden kann.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 7 und 8 zeigen darüber hin- aus Möglichkeiten, auch die in dem Abgasstrom verbleibende Restfeuchte zurückzugewinnen, z. B. zum Betreiben der Gaser- zeugungseinrichtung 6, sofern vorhanden.

Aufgrund der besonders kompakten und robusten Bauweise sind die Vorrichtung zum Befeuchten besonders für Brennstoffzel- lensysteme 1 in Fahrzeugen zu Lande, zu Wasser und in der Luft geeignet, und hierbei sowohl für Brennstoffzellensysteme 1, welche Energie zu Antriebszwecken bereitstellen, als ins- besondere auch für als Hilfsenergieerzeuger (APU/Auxiliary Power Unit) genutzte Brennstoffzellensysteme 1.