Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Brennstoffzellenanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruch 1 bzw. 6. Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der

WO 2014/029675 AI bekannt.

Im Betrieb einer Brennstoffzelle muss entstehende Verlustwär ^¬ me aus dem aktiven Bereich der Brennstoffzelle weitgehend entfernt werden, um lokale Überhitzungen (sogenannte "not spots") zu vermeiden. Dies erfolgt am effektivsten durch ein flüssiges Kühlmittel, das die Brennstoffzelle durchströmt.

In einem Brennstoffzellenstapel mit Brennstoffzellen basie ^¬ rend auf der Polymer-Elektrolyt-Membran ( PEM) -Technologie be- finden sich Elektroden an der einer Elektrolyt-Membran bzw. Katalysatorschicht abgewandten Seite im Kontakt mit jeweils einer so genannten Bipolarplatte oder Kühleinheit. Die

Bipolarplatte hat die Aufgabe, die einzelnen Brennstoffzellen (medienseitig) zu trennen, für Stromfluss im Zellenstapel zu sorgen und die Reaktionswärme zu entfernen.

Neben der Stromleitung und der Führung der Reaktanten Wasserstoff und Sauerstoff, erfüllen die Bipolarplatten ihre Kühlfunktion, indem eine Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, durch diese geleitet wird. Wegen seiner hohen spezifischen

Wärmekapazität, der geringen elektrischen Leitfähigkeit, der guten Medienverträglichkeit und der niedrigen Betriebskosten kommt bei PEM-Brennstoffzellen hauptsächlich deionisiertes Wasser (Deionat) als Kühlflüssigkeit zum Einsatz. Die Kühl- flüssigkeit darf nur eine sehr geringe Leitfähigkeit haben und sollte möglichst gasfrei sein, damit sich keine Gasblasen an der Oberfläche der Bipolarplatten festsetzen, da Bereiche mit Gasblasen schlechter gekühlt werden können und daher lo- kal überhitzt werden. Aufgrund physikalischer und konstrukti ^¬ ver Vorgaben ist jedoch nicht auszuschließen, dass auch ursprünglich gasfreie Kühlflüssigkeit bei ihrem Einsatz Gas aufnimmt und mit Blasen versehen ist.

Beispielsweise können durch geringe Leckagen in den Brenn- stoffzellene die Reaktanten Wasserstoff oder Sauerstoff in die Kühlflüssigkeit gelangen. Außerdem sind in Brennstoffzellenanlagen, insbesondere bei einem Einsatz in außenluftunabhängigen Anwendungen wie z.B. an Bord von Unterwasserschiffen (z.B. U-Booten), die Brennstoffzellen oftmals von einem Schutzbehälter umgeben, der mit Stickstoff gefüllt ist, der einen größeren Druck als die Reaktanten in den Brennstoffzellen aufweist. Stickstoff wird auch zum Spülen der Gasräume der Brennstoffzellen, beispielsweise bei einem Abschalten der Brennstoffzellenanlage, ver ^¬ wendet. Somit kann durch geringe Leckagen auch Stickstoff in die Kühlflüssigkeit gelangen.

Aus der WO 2014/029675 AI ist es bereits bekannt, den Gasge ^¬ halt in der Kühlflüssigkeit durch eine Messzelle zu überwa ^¬ chen, in die zumindest eine Teilmenge der Kühlflüssigkeit ge ^¬ fördert wird und in der dann ein Unterdruck eingestellt. Die Teilmenge wird dann mit einem wellenförmigen Messsignal be ^¬ strahlt und ein Trübungswert der Kühlflüssigkeit bestimmt, der dann mit einem Schwellwert verglichen wird.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die mit geringem Apparateaufwand eine gute Überwachung des Gasgehalts der Kühlflüssigkeit und somit der Brennstoffzellenanlage ermögli ^¬ chen . Die Lösung der auf das Verfahren gerichteten Aufgabe gelingt durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und die Lösung der auf die Vorrichtung gerichteten Aufgabe durch eine Vorrich- tung gemäß Patentanspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung kommt eine Messzelle zum Einsatz, die ei- nen ersten Raum und einen zweiten Raum umfasst, die durch eine gasdurchlässige Membran voneinander getrennt sind, wobei die zumindest eine Teilmenge der Kühlflüssigkeit in den ers ^¬ ten Raum gefördert wird und wobei eine thermische Leitfähig ^¬ keit eines Gases oder Gasgemisches in dem zweiten Raum gemes- sen und in Abhängigkeit davon ein Wert für einen Gehalt der Betriebsgase in der Kühlflüssigkeit ermittelt wird.

Derartige Messzellen, manchmal auch als Thermo-Leitfähig- keits-Sensoren bezeichnet, sind an sich bekannt (siehe bei- spielsweise Thermo-Leitfähigkeitssensoren des Herstellers Dextens) . Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, können sie aber besonders nutzbringend für die Überwachung der Kühlflüssigkeit von Brennstoffzellen genutzt werden, wenn Membrane zum Einsatz kommen, die gleichzeitig für zumindest zwei der drei Betriebsgase (d.h. Sauerstoff, Stickstoff, Was ^¬ serstoff) , vorzugsweise für alle drei Betriebsgase, durchläs ^¬ sig sind. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Membran aus einem Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) besteht. Bei den zumindest zwei Betriebsgasen handelt es sich insbesondere um Sauerstoff und Stickstoff.

Weiterhin liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass auch alle drei Betriebsgase (vor allem Sauerstoff und Stickstoff) in etwa die gleiche thermische Wärmeleitfähigkeit besitzen. Somit kann mit einer einzigen Messzelle (d.h. einem einzigen Sensor) und somit geringem Apparateaufwand die Kühlflüssig ^¬ keit gleichzeitig auf zumindest zwei, vorzugsweise alle drei, Betriebsgase überwacht werden. Zwar können die jeweiligen Anteile der Betriebsgase in dem zweiten Raum und somit in der Kühlflüssigkeit nicht unterschieden werden, sondern im Ergebnis ist nur ein einziger „Summen"-Wert für den Gasgehalt der Betriebsgase erhältlich, aber dieser ist für die Überwachung des Gasgehalts in der Kühlflüssigkeit ausreichend. Der Gasgehalt kann dabei aus einem gemessenen Absolutwert der thermischen Leitfähigkeit mit Hilfe von Zuordnungstabellen ermittelt werden. Vorzugsweise werden aber nur Änderungen der thermischen Leitfähigkeit gegenüber einem Referenzwert gemes ^¬ sen und daraus der Gasgehalt abgeleitet. Der Referenzwert kann wiederum durch eine thermische Leitfähigkeit eines Refe ^¬ renzgases definiert werden, dass sich in dem zweiten Raum der Messzelle befindet.

Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass eine direkt quanti ^¬ fizierbare Messung der gelösten Gasanteile in der Kühlflüs ^¬ sigkeit möglich ist. In Abhängigkeit der quantifizierten Gas ^¬ anteile in der Kühlflüssigkeit, des Drucks der Kühlflüssig- keit und der Austrittstemperatur der Kühlflüssigkeit aus den Brennstoffzellen kann dann ein betriebssicherer Zustand, d.h. ein hinsichtlich der Betriebsgase ausreichend untersättigter Zustand der Kühlflüssigkeit in den Brennstoffzellen, überwacht werden.

Wenn der ermittelte Gehalt der Betriebsgase in der Kühlflüs ^¬ sigkeit größer oder gleich einem Schwellwert ist, kann dann eine Sicherheitsreaktion der Brennstoffzellenanlage ausgelöst werden, beispielsweise die elektrische Leistung der Brenn- stoffzellenanlage reduziert oder die Brennstoffzellenanlage abgeschaltet werden.

Vorzugsweise wird der zweite Raum in an eine Dynamik der Kühlflüssigkeit (z.B. hinsichtlich Druck, Temperatur, Durch- fluss) angepassten Zeitintervallen gespült und jeweils zumindest ein Wert für den Gehalt an den zumindest zwei Betriebs ^¬ gasen ermittelt. Es hat sich dabei herausgestellt, dass ein guter Kompromiss bezüglich einfacher Spülregelung und trotzdem guter Genauigkeit der Überwachung dann erzielt werden kann, wenn die Zeitintervalle konstant sind und zwischen 15 und 45 Sekunden betragen. Dynamische Änderungen (einschließ ^¬ lich instationärer Zustände) können sich beispielsweise beim Hochfahren oder bei schnellen Lastwechseln der Brennstoffzel- leanlage ergeben.

Als Spülgas kommt vorzugsweise Kohlendioxidgas C02 zum Ein- satz. In räumlich beengten Anwendungen wie z.B. an Bord von U-Booten kann als Spülgas auch Wasserstoff verwendet werden, da dieser ohnehin für den Betrieb der Brennstoffzellen vorhanden ist. Allerdings kann dann der Wasserstoffgehalt in dem zweiten Raum nicht berücksichtigt werden, was aber in der Praxis praktisch nicht von so großer Bedeutung ist, da erfahrungsgemäß der Gasgehalt vor allem durch den Sauerstoff und den Stickstoff geprägt wird.

Das Spülgas wird im Fall, dass wie vorstehend beschrieben der Gasgehalt anhand von Änderungen der thermischen Leitfähigkeit gegenüber einem Referenzwert ermittelt wird, dann vorzugswei ^¬ se auch als Referenzgas benutzt. Insbesondere eignet sich dann C02 als Spülgas bzw. Referenzgas, da die thermische Leitfähigkeit aller drei Betriebsgase größer als die von C02 ist.

Um die Temperatur der Kühlflüssigkeit bei der Ermittlung des Gasgehalts der Kühlflüssigkeit zu berücksichtigen, wird von Vorteil die Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem ersten Raum gemessen und daraus ein temperaturkompensierter Wert für den Gehalt der zumindest zwei Betriebsgase in der Kühlflüssigkeit ermittelt, wobei hierzu ein Temperatursensor und eine Analy ^¬ seeinheit für die Ermittlung des Gasgehalts verwendet werden, die für eine Funktionsfähigkeit über einen gesamten Betriebs- temperaturbereich der Brennstoffzellen ausgelegt sind.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung einer

Brennstoffzellenanlage, die mit gasförmigem Sauerstoff, Was ^¬ serstoff und Stickstoff als Betriebsgasen betreibbar ist, um- fasst eine Messzelle zur Aufnahme zumindest einer Teilmenge einer Kühlflüssigkeit von Brennstoffzellen der Brennstoffzel ^¬ lenanlage, wobei die Messzelle einen ersten Raum und einen zweiten Raum umfasst, die durch eine gasdurchlässige Membran voneinander getrennt sind, die für zumindest zwei der drei Betriebsgase durchlässig ist, wobei der erste Raum zur Auf ^¬ nahme der zumindest einen Teilmenge der Kühlflüssigkeit aus ^¬ gebildet ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung:

- einen Wärmeleitfähigkeitssensor zur Messung einer thermischen Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Gasgemisches in dem zweiten Raum, vorzugsweise gegenüber einem Referenzwert,

eine Analyse- und Auswerteeinrichtung, die eingerichtet ist, einen Wert für einen Gehalt an den zumindest zwei Be ^¬ triebsgasen in der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der thermischen Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Gasgemisches in dem zweiten Raum zu ermitteln, den ermittelten Gehalt an den zumindest zwei Betriebsgasen in der Kühlflüssigkeit mit einem Schwellwert zu vergleichen und eine Sicherheits ^¬ reaktion der Brennstoffzellenanlage auszulösen, wenn der ermittelte Gehalt an den zumindest zwei Betriebsgasen in der Kühlflüssigkeit größer oder gleich dem Schwellwert ist und

den ermittelten Gehalt an den zumindest zwei Betriebsgasen in der Kühlflüssigkeit mit einem Schwellwert zu verglei ^¬ chen und eine Sicherheitsreaktion der Brennstoffzellenanlage herbeizuführen, wenn der ermittelte Gehalt an den Betriebsgasen in der Kühlflüssigkeit größer oder gleich dem Schwellwert ist.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Spüleinrichtung zur Spülung des zweiten Raumes mit einem Spülgas und die Analyse- und Asuwerteeinrichtung ist eingerichtet, in an eine Dynamik der Kühlflüssigkeit angepassten Zeitintervallen eine Spülung des zweiten Raumes durch die Spüleinrichtung auszulösen und in diesen Zeitintervallen (zeitversetzt zu den Spülungen) jeweils zumindest einen Wert für den Gehalt an den zumindest zwei Betriebsgasen zu ermitteln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Zeitintervalle konstant und betragen zwischen 15 und 45 Sekunden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung einen Temperatursensor zur Messung einer Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem ersten Raum und eine Analyse ^¬ einheit ist eingerichtet, in Abhängigkeit dieser gemessenen Temperatur einen temperaturkompensierten Messwert für den Gasgehalt zu ermitteln.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten ent- sprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung und deren je ^¬ weils korrespondierenden vorteilhaften Ausgestaltungen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Raum eine Eintrittsöffnung für eine Zufuhr von Kühl- flüssigkeit in den ersten Raum und eine Austrittsöffnung für eine Abfuhr von Kühlflüssigkeit aus dem ersten Raum auf, wo ^¬ bei die Eintrittsöffnung mit einer Leitung für eine Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu den Brennstoffzellen und die Aus ^¬ trittsöffnung mit einer Leitung für eine Abfuhr von

Kühlflüssigeit von den Brennstoffzellen verbunden ist. Es kann somit das Druckgefälle zwischen der Leitung für eine Zu ^¬ fuhr von Kühlflüssigkeit zu den Brennstoffzellen und der Leitung für eine Abfuhr von Kühlflüssigeit von den Brennstoff ^¬ zellen für die Förderung der Teilmenge der Kühlflüssigkeit in die Messzelle genutzt werden.

Alternativ kann der erste Raum in eine Leitung für eine Zufuhr von Kühlflüssigkeit zu den Brennstoffzellen oder eine Leitung für eine Abfuhr von Kühlflüssigeit von den Brenn- Stoffzellen integriert sein, beispielsweise durch einen nachträglichen Anbau der Messzelle an die jeweilige Leitung (z.B. durch ein Anflanschen) .

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Dabei sind einander entsprechende Teile mit je ^¬ weils gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: FIG 1 eine Brennstoffzellenanlage mit einer erfindungsgemä ^¬ ßen Überwachungsvorrichtung in einer ersten Anbausituation und

FIG 2 eine zweite Anbausituation für eine erfindungsgemäße

Überwachungsvorrichtung .

FIG 1 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Brennstoffzel- lenanlage 1, die ein Brennstoffzellenmodul 2 umfasst, das ei ^¬ nen Stapel 3a von Brennstoffzellen 3 aufweist, der von einem Schutzgehäuse 4 umgeben ist, das mit Stickstoff N2 als

Schutzgas gefüllt ist. Die Brennstoffzellen 3 des Brennstoff ^¬ zellenstapels 3a sind mit gasförmigem Sauerstoff 02 und Was- serstoff H2 als Reaktanten betreibbar. Eine Wasserstoffzu- fuhrleitung 5 dient zur Zufuhr von Wasserstoff H2 zu dem Brennstoffzellenstapel 3a und eine Wasserstoffabfuhrleitung 6 dient zur Abfuhr von (Rest- ) Wasserstoff aus dem Brennstoff ^¬ zellenstapel 3a. In entsprechender Weise dient eine Sauer- stoffzufuhrleitung 7 zur Zufuhr von Sauerstoff 02 zu dem Brennstoffzellenstapel 3a und eine (Rest-) Sauerstoff ^¬ abfuhrleitung 8 zur Abfuhr von Sauerstoff aus dem Brennstoffzellenstapel 3a. Stickstoff N2 kann auch zum Spülen der Gasräume der Brennstoffzellen 3 zum Einsatz kommen, beispielsweise bei einem Abschalten der Brennstoffzellenanlage 1.

Der Brennstoffzellenstapel 3a wird über einen Kühlflüssig- keitskreislauf 20 gekühlt. Als Kühlflüssigkeit kommt vorzugs ^¬ weise de-ionisiertes Wasser zum Einsatz. Der Kühlflüssig- keitskreislauf 20 umfasst beispielsweise einen Speicher 21 für die Kühlflüssigkeit, eine Förderpumpe 22 für die Kühl ^¬ flüssigkeit, eine Zufuhrleitung 23 zur Zufuhr von Kühlflüs- sigkeit zu dem Brennstoffzellenstapel 3a und eine Abfuhrlei ^¬ tung 24 zur Abfuhr von Kühlflüssigkeit aus dem Brennstoffzel ^¬ lenstapel 3a. Übergreifend gesehen wird die Brennstoffzellenanlage 1 somit mit den drei Betriebsgasen Wasserstoff H2, Sauerstoff 02 und Stickstoff N2 betrieben. Somit können durch geringe Leckagen Wasserstoff, Sauerstoff und/oder Stickstoff in die Kühlflüssigkeit gelangen.

Eine Überwachungsvorrichtung 10 dient zur Überwachung des Gasgehalts der Kühlflüssigkeit und umfasst eine Messzelle 11 zur Aufnahme einer Teilmenge der Kühlflüssigkeit. Die Mess ^¬ zelle 11 umfasst einen ersten Raum 12 und einen zweiten Raum 13, die durch eine gasdurchlässige Polymer-Membran 14 vonei ^¬ nander getrennt sind. Der erste Raum 12 ist zur Aufnahme der Teilmenge der Kühlflüssigkeit ausgebildet und weist hierzu eine Eintrittsöffnung 12a für eine Zufuhr von Kühlflüssigkeit in den ersten Raum 12 und eine Austrittsöffnung 12b für eine Abfuhr von Kühlflüssigkeit aus dem ersten Raum 12 auf. Die Eintrittsöffnung 12a ist hierbei mit der 23 Leitung für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu dem Brennstoffzellenstapel 3a und die Austrittsöffnung 12b ist mit der Leitung 24 für die Abfuhr der Kühlflüssigeit von dem Brennstoffzellenstapel 3a verbunden. Durch ein Druckgefälle zwischen den Leitungen 23 und 24 wird Kühlflüssigkeit durch die Messzelle 11 gefördert. Die Überwachungsvorrichtung 10 umfasst weiterhin einen Temperatursensor 15 zur Messung einer Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem ersten Raum 12, einen Wärmeleitfähigkeitssensor 16 zur Messung einer thermischen Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Gasgemisches in dem zweiten Raum 13 und eine Analyse- und Auswerteeinrichtung 40 mit einer Analyseeinheit 41 und einer Auswerteeinheit 42. Die Analyseeinheit 41 ist dafür eingerichtet, einen Wert für einen Gehalt G an zumindest zwei der drei Betriebsgase (insbesondere Sauerstoff und Stick ^¬ stoff) , vorzugsweise sämtlicher drei Betriebsgase, in der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der thermischen Wärme ^¬ leitfähigkeit des Gases oder Gasgemisches in dem zweiten Raum 13 zu ermitteln. Die Polymer-Membran 14 besteht hierzu aus einem Perfluoral- koxy-Polymer (PFA) , das für zumindest zwei, vorzugsweise alle drei Betriebsgase, durchlässig ist. Während des Betriebs der Brennstoffzellenanlage 1 wird konti ^¬ nuierlich Kühlflüssigkeit durch den ersten Raum 12 der Messzelle 11 gefördert. Ein Teil etwaig in der Kühlflüssigkeit vorhandener Betriebsgase gelangt über die Membran 14 in den zweiten Raum 13 der Messzelle 1. Dort wird durch den Wärme- leitfähigkeitssensor 16 die thermischen Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Gasgemisches in dem zweiten Raum 13 gemessen und ein zugehörige Messwert von der Analyseeinheit 41 er- fasst. Anhand in der Analyseeinheit 41 hinterlegter Kennli ^¬ nien kann dann in Abhängigkeit von der ermittelten thermi- sehen Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Gasgemisches ein Wert für den Gehalt G an den zumindest zwei, vorzugsweise drei, Betriebsgasen in der Kühlflüssigkeit ermittelt werden. Da al ^¬ le drei Betriebsgase in etwa die gleiche thermische Wärme ^¬ leitfähigkeit besitzen, kann somit alleine mit der Messzelle 11 und somit geringem Apparateaufwand die Kühlflüssigkeit gleichzeitig auf alle zumindest zwei, vorzugsweise alle drei, Betriebsgase überwacht werden. Der Gasgehalt kann auch anhand von Änderungen der thermischen Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu der thermischen Wärmeleitfähigkeit eines Referenz- gases, vorzugsweise C02, das sich in dem zweiten Raum 13 be ^¬ findet, ermittelt werden

Um die Temperatur der Kühlflüssigkeit bei der Ermittlung des Gasgehalts der Kühlflüssigkeit zu berücksichtigen, wird durch den Temperatursensor 15 die Temperatur der Kühlflüssigkeit in dem ersten Raum 12 gemessen, der Messwert von der Analyseeinheit 41 erfasst und von dieser daraus ein temperaturkompensierter Wert für den Gehalt der Betriebsgase in der Kühlflüs ^¬ sigkeit ermittelt. Der Temperatursensor 15 und die Analyse- einheit 41 sind für eine Funktionsfähigkeit über einen gesam ^¬ ten Betriebstemperaturbereich der Brennstoffzellen 3 (z.B. über 70°C im Fall von PEM-Brennstoffzellen) ausgelegt. Die Analyseeinheit 41 übergibt den ermittelten Gasgehalt G dann an die Auswerteeinheit 42, die dann in Abhängigkeit des ermittelten Gasgehalts G in der Kühlflüssigkeit, des Drucks p der Kühlflüssigkeit und der Austrittstemperatur T der Kühl- flüssigkeit aus dem Brennstoffzellenmodul 2 einen betriebssi ^¬ cheren Zustand, d.h. einen hinsichtlich der Betriebsgase ausreichend untersättigten Zustand der Kühlflüssigkeit in den Brennstoffzellen, überwacht. Die Überwachungsvorrichtung 10 kann hierzu nicht näher dargestellte Sensoren zur Messung des Drucks p und der Austrittstemperatur T der Kühlflüssigkeit aus dem Brennstoffzellenmodul 2 umfassen, die mit der Auswer ^¬ teeinheit 42 verbunden sind. In der Auswerteeinheit 42 kann dann in Abhängigkeit dieser Messwerte, beispielsweise anhand von Kennlinien, ein Schwellwert S für den Gasgehalt in der Kühlflüssigkeit ermittelt werden, bei dem gerade noch ein hinsichtlich der Betriebsgase ausreichend untersättigten Zustand der Kühlflüssigkeit in den Brennstoffzellen gegeben ist. Der Schwellwert S kann auch in einem Speicher 43 der Auswerteeinheit 42 abgespeichert sein oder abgespeichert wer- den.

Wenn der ermittelte Gehalt G der Betriebsgase in der Kühl ^¬ flüssigkeit größer oder gleich diesem Schwellwert S ist, kann dann von der Auswerteeinheit 42 eine Sicherheitsreaktion der Brennstoffzellenanlage 1 ausgelöst werden, beispielsweise die elektrische Leistung der Brennstoffzellenanlage 1 reduziert oder die Brennstoffzellenanlage 1 abgeschaltet werden.

Die Überwachungsvorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Spül- einrichtung 18 zur Spülung des zweiten Raumes 13 mit einem

Spülgas und die Analyseeinheit 41 ist eingerichtet, in an ei ^¬ ne Dynamik der Kühlflüssigkeit angepassten Zeitintervallen eine Spülung des zweiten Raumes 13 durch die Spüleinrichtung 18 auszulösen und in diesen Zeitintervallen (zeitversetzt zu den Spülungen) jeweils zumindest einen Wert für den Gehalt an den Betriebsgasen zu ermitteln. Die Spüleinrichtung 18 umfasst einen Speicher 19 für das Spülgas, eine Zufuhrleitung 31 für eine Zufuhr des Spülgases zu dem zweiten Raum 13 und eine Abfuhrleitung 32 für eine Abfuhr des Spülgases von dem zweiten Raum 13. Die Analyseeinheit 41 steuert über ein in der Leitung 31 angeordnetes Ventil 33 die Zeitdauer der Zu ^¬ fuhr an Spülgas zu dem zweiten Raum 13 und somit die Spülvor- gänge .

Im Betrieb wird der zweite Raum 13 dann in an eine Dynamik der Kühlflüssigkeit (z.B. hinsichtlich Druck, Temperatur, Durchfluss) angepassten Zeitintervallen gespült und jeweils zumindest ein Wert für den Gehalt G an den Betriebsgasen ermittelt .

Es hat sich dabei herausgestellt, dass ein guter Kompromiss bezüglich einfacher Spülregelung und trotzdem guter Genauig- keit der Überwachung dann erzielt werden kann, wenn die Zeitintervalle konstant sind und zwischen 15 und 45 Sekunden be ^¬ tragen. Dynamische Änderungen (einschließlich instationärer Zustände) können sich beispielsweise beim Hochfahren oder bei schnellen Lastwechseln der Brennstoffzelleanlage ergeben.

Das Spülgas wird im Fall, dass wie vorstehend beschrieben der Gasgehalt anhand von Änderungen der thermischen Leitfähigkeit gegenüber einem Referenzwert ermittelt wird, dann vorzugswei ^¬ se auch als Referenzgas benutzt. Insbesondere eignet sich dann C02 als Spülgas bzw. Referenzgas, da die thermische

Leitfähigkeit aller drei Betriebsgase größer als die von C02 ist .

In räumlich beengten Anwendungen wie z.B. an Bord von U- Booten kann als Spülgas auch Wasserstoff verwendet werden, da dieser ohnehin für den Betrieb der Brennstoffzellen vorhanden ist. Allerdings kann dann der Wasserstoffgehalt in dem zwei ^¬ ten Raum 13 nicht berücksichtigt werden, was aber in der Pra ^¬ xis praktisch nicht von so großer Bedeutung ist, da erfah- rungsgemäß der Gasgehalt G vor allem durch den Sauerstoff und den Stickstoff geprägt wird. Die Analyseeinheit 41 kann sich in unmittelbarer Nähe der Messzelle 11 befinden oder in die Messzelle 11 integriert sein und die Auswerteeinheit 42 räumlich beabstandet von der Messzelle 11 angeordnet sein.

Bei einer in FIG 2 gezeigten zweiten Anbausituation für eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 10 ist der erste Raum 12 direkt in eine Unterseite der Leitung 23 für die Zu ^¬ fuhr von Kühlflüssigkeit zu dem Brennstoffzellenmodul 2 inte griert. Diese Anbausituation eignet sich vor allem für Nachrüstungen. Beispielsweise kann die Messzelle 11 auf einfache Weise an die Leitung 23 angeflanscht werden. Durch die Anord nung des ersten Raumes 12 an der Unterseite der Leitung 23 ist sichergestellt, dass sich kein Gas in dem ersten Raum 12 sammeln und die Messergebnisse verfälschen kann. Alternativ zu der in FIG 2 dargestellten Anbausituation kann der erste Raum 12 auch in die Leitung 24 für die Abfuhr von

Kühlflüssigeit von dem Brennstoffzellenmodul 2 integriert sein .