Verfahren zum Betreiben eines

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren sowie einer Kontrolleinheit zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, einem Brennstoffzellensystem, umfassend eine derartige Kontrolleinheit sowie ein Kraftfahrzeug, umfassend ein solches Brennstoffzellensystem.

Stand der Technik

Wasserstoffbasierte Brennstoffzellensysteme gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, da sie nur Wasser als Abgas emittieren und schnelle Betankungszeiten ermöglichen.

Eine wasserstoffbasierte Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems umfasst hierbei eine Anode, die mit Wasserstoff versorgt wird, eine Kathode, die mit Luft versorgt wird und eine dazwischen platzierte Polymerelektrolyt-Membran, an der Luft und Wasserstoff zu Strom, Wasser und Wärme umgesetzt wird. Mehrere solcher Brennstoffzellen werden in praktischen Anwendungen zu einem sogenannten Stack gestapelt und verschaltet, um die elektrische Spannung zu erhöhen. Da der Brennstoffzellen-Stack in der Regel die teuerste Komponente eines Brennstoffzellensystems ist, gilt es eine Alterung und damit die Degradation des Stacks möglichst zu vermeiden. Zu einer Degradation des Stacks kommt es unter anderem, wenn im abgeschalteten Zustand eines Brennstoffzellensystems Luftsauerstoff in die Anode diffundiert, da der Sauerstoff beim darauffolgenden Start des Brennstoffzellensystems zu ungewünschten Effekten führen kann. Man spricht hierbei von einem Luft-Luft-Start, da sich sowohl auf der Kathodenseite, als auch auf der Anodenseite Sauerstoff befindet. Bei einem solchen Start kommt es meist zum Austrag von Stoffen aus der Elektrolytmembran, zum Beispiel von Kohlenstoff durch sogenannte „Koh lenstoff korrosion“. Der Grad der Schädigung ist dabei abhängig von der Sauerstoffkonzentration in dem Brennstoffzellensystem bzw. auf der Anodenseite eines Brennstoffzellen-Stacks. Da Sauerstoff nur langsam in das System eindiffundiert und die undichteste Stelle meist außerhalb des Stacks ist, diffundiert der Sauerstoff zunächst als erstes zu solchen Zellen, die nahe an den entsprechenden Versorgungsleitungen sind. Entsprechende Zellen erfahren eine höhere Degradation als die, zu denen der Sauerstoff länger hin diffundieren muss und wo der Sauerstoff damit nicht so häufig und einfach hingelangt.

Neben Sauerstoff ruft auch das in der Luft vorhandene Inertgas Stickstoff Schädigungsmechanismen in Brennstoffzellen hervor. Das Inertgas blockiert über die Zelle den Zugang zur aktiven Oberfläche und behindert Transportprozesse von Wasserstoff. Im inaktiven Zustand eines Brennstoffzellensystems kann sich Stickstoff, wie Sauerstoff, anodenseitig in der Gasdiffusionsschicht eines Brennstoffzellensystems anreichern. Nach dem Start des Brennstoffzellensystems behindern beide Gase (O2, N2) den Transport von Wasserstoff innerhalb der Zelle, wodurch sich in diesen Bereichen eine erhöhte Beanspruchung des Stacks ergibt. Die Größe des betroffenen Bereichs ist dabei abhängig vom Füllgrad des Sauerstoffs oder Stickstoffs in dem Brennstoffzellen-Stack.

Die Zelle bzw. die Zellbereiche mit der größten Alterung sind dann limitierend für die Leistung am Ende der Lebensdauer und müssen üblicherweise durch eine größere innere Zellfläche des Brennstoffzellensystems bzw. mehr aktive Beladung kompensiert werden. Diese Maßnahmen sind allerdings unvorteilhaft hinsichtlich des Bauraums, des Gewichtes, der Kosten, der Lebensdauer und der Effizienz.

Offenbarung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs, gemäß einem zweiten Aspekt eine Kontrolleinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie gemäß einem dritten Aspekt ein Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontrolleinheit bzw. dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Kontrolleinheit dient vorzugsweise einer Sicherstellung einer gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb eines Brennstoffzellen-Stacks, insbesondere auf der Anodenseite eines Brennstoffzellen-Stacks. Mit einer gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb eines Brennstoffzellen-Stacks werden die Zellen, bzw. Zellbereiche gleichmäßig beansprucht, so dass sie hinsichtlich ihrer Leistung und Alterung jeweils optimal ausgenutzt werden. Gleichzeitig kann mit der vorgeschlagenen Erfindung die volumetrische und gravimetrische Leistungsdichte eines Brennstoffzellensystems reduziert und Kosten eingespart werden. Über die spezifische erfindungsgemäße Ausgestaltung des gegenständlichen Verfahrens bzw. der gegenständlichen Kontrolleinheit werden die genannten Vorteile zudem insbesondere auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise erreicht. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausnutzung eines in gängigen Systemen zur Wasserstoffrückführung vorhandenen Rezirkulationsgebläses zur zusätzlichen Nutzung für eine gleichmäßige Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb (des anodenseitigen Teils) eines Brennstoffzellen-Stacks, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf einfache und kostengünstige Weise in bereits bestehende Brennstoffzellensysteme integrierbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, umfasst hierbei die Schritte eines Erfassens von Daten zur Bestimmung eines aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems mittels einer Sensoreinheit, eines Bestimmens des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems mittels einer Verarbeitungseinheit auf Basis der erfassten Daten sowie eines Aktivierens eines Rezirkulationsgebläses zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems auf Basis des bestimmten aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems mittels einer Steuereinheit. Unter einem aktuellen Zustand eines Brennstoffzellensystems können im Rahmen der Erfindung neben einem Betriebszustand auch weitere Zustände, wie ein aktueller Qualitätszustand, ein aktueller Dekontaminationszustand (bspw. an Sauerstoff und Stickstoff auf der Anodenseite eines Brennstoffzellen-Stacks) ein Alterungszustand und dergleichen verstanden werden. Unter einem Rezirkulationsgebläse kann im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Mittel verstanden werden, das in Brennstoffzellensystemen zur Rückführung von Wasserstoff auf der Anodenseite eines Brennstoffzellensystems verwendet wird. Es versteht sich, dass damit auch Rezirkulationspumpen oder Strahlpumpen oder dergleichen verstanden werden können. Unter einer Sensoreinheit kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise jedes Mittel verstanden werden, das dazu geeignet ist, Daten zu erfassen, die dazu geeignet sind, einen aktuellen Zustand eines Brennstoffzellensystems zu bestimmen. Hierbei kann unter einer Sensoreinheit vorteilhafterweise im weitesten Sinne auch ein Mittel zur Bestimmung eines Zeitintervalls verstanden werden, sofern das gegenständliche Rezirkulationsgebläse bspw. basierend auf einem Modell in bestimmten zeitlichen Abständen aktiviert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei insbesondere in brennstoffzellenbetriebenen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Ebenso ist jedoch auch ein Einsatz in anderen brennstoffzellenbetriebenen Fortbewegungsmitteln, wie Kränen, Schiffen, Schienenfahrzeugen, Flugobjekten oder auch in stationären brennstoffzellenbetriebenen Objekten denkbar.

Im Rahmen einer möglichst einfach ausführbaren und dennoch effektiven Vorbeugung vor einer inhomogenen Degradation der Brennstoffzellen eines Brennstoffzellensystems kann erfindungsgemäß vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der aktuelle Zustand des Brennstoffzellensystems den aktuellen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems wiedergibt, wobei vorzugsweise zwischen einem aktiven und einem inaktiven Betriebszustand unterschieden wird, wobei das Rezirkulationsgebläse insbesondere bei einem Bestimmen eines inaktiven Betriebszustandes aktiviert wird, um eine gleichmäßige Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems zu gewährleisten. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass insbesondere in einem inaktiven Zustand eines Brennstoffzellensystems, in dem Sauerstoff bzw. Luft und Stickstoff auf die Anodenseite eines Brennstoffzellensystems diffundieren kann, eine gleichmäßige Verteilung der Gase stattfindet, sodass eine gleichmäßige Alterung bzw. Degradation stattfindet, wenn das Brennstoffzellensystem dann aktiviert wird. Das heißt nicht, dass eine Rezirkulationspumpe in einem aktiven Betriebszustand eines Brennstoffzellensystems nicht betrieben wird, sondern nur, dass die Rezirkulationspumpe in einem aktiven Betriebszustand dann vornehmlich nicht zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff, sondern zur Rückführung von Wasserstoff auf einer Anodenseite eines Brennstoffzellensystems eingesetzt werden kann.

Im Rahmen eines bedarfsorientierteren Betriebes einer Rezirkulationspumpe, insbesondere in einem inaktiven Betriebszustand kann zudem vorgesehen sein, dass das Bestimmen des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems zusätzlich eine Bestimmung weiterer Parameter umfasst, wobei die weiteren Parameter vorzugsweise eine der folgenden Parameter sind:

- Lebensdauer des Brennstoffzellensystems,

- Dauer eines inaktiven Zustands des Brennstoffzellensystems,

- eine aktuelle Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems, insbesondere eine aktuelle Anodengaszusammensetzung,

- Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung des Brennstoffzellensystems. Die Lebensdauer eines Brennstoffzellensystems kann bspw. mit der Gesamtdegradation des Brennstoffzellen-Stacks korrelieren. Die aktuelle Gaszusammensetzung, insbesondere auf der Anodenseite eines Brennstoffzellensystems bzw. Brennstoffzellen-Stacks kann die Dringlichkeit einer homogenen Verteilung von Sauerstoff und/oder Stickstoff anzeigen, bspw. wenn die Konzentration an den Gasen und demnach die Degradationswirkung hoch ist. Die Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung kann bspw. die aktuelle Notwendigkeit einer Verteilung der Gase anzeigen. Da eine Degradation erst bei Aktivierung des Brennstoffzellensystems eintritt, ist es bspw. nicht zwingend notwendig eine dauerhafte Verteilung durchzuführen. Ebenso kann diese in ausreichendem Vorlauf zu einer Aktivierung des Brennstoffzellensystems vorgenommen werden.

Im Hinblick auf eine möglichst energiesparende Ausführung des gegenständlichen Verfahrens ist es ferner denkbar, dass ein Erfassen von Daten zur Bestimmung eines aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems und/oder ein Bestimmen des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems und/oder ein Aktivieren eines Rezirkulationsgebläses zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems in regelmäßigen zeitlichen Abständen durchgeführt wird, wobei die zeitlichen Abstände vorzugsweise in Abhängigkeit der folgenden Parameter variiert werden:

- Lebensdauer des Brennstoffzellensystems,

- aktueller Betriebszustand des Brennstoffzellensystems,

- Dauer eines inaktiven Zustands des Brennstoffzellensystems,

- eine aktuelle Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems, insbesondere eine aktuelle Anodengaszusammensetzung,

- Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung des Brennstoffzellensystems. So kann in Abhängigkeit der genannten Parameter, bspw. in Abhängigkeit einer Konzentration an Stickstoff und/oder Sauerstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems, eine zeitlich engmaschigere Durchführung des gegenständlichen Verfahrens bzw. von Teilen des gegenständlichen Verfahrens sinnvoll sein.

Zur Sicherstellung, dass zumindest keine grob ungleichmäßige Degradation eines Brennstoffzellen-Stacks erfolgt, kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass ein Aktivieren des Rezirkulationsgebläses zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems zwingend vor einer Aktivierung des Brennstoffzellensystems durchgeführt wird, wobei eine Aktivierung des Brennstoffzellensystems vorzugsweise erst nach einer vorbestimmten Zeit nach einem Aktivieren des Rezirkulationsgebläses und/oder nach einer Ermittlung einer Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems erfolgt. Hinsichtlich eines möglichst individuell anpassbaren Betriebs einer Rezirkulationspumpe zur gleichmäßigen Verteilung von Luft bzw. Sauerstoff und Stickstoff innerhalb eines Brennstoffzellen-Stacks, insbesondere der Anodenseite des Brennstoffzellen-Stacks, ist es ferner denkbar, dass das Rezirkulationsgebläse in unterschiedlicher Intensität betrieben wird, wobei die Intensität, in der das Rezirkulationsgebläse betrieben wird, vorzugsweise in Abhängigkeit der folgenden Parameter variiert wird:

- Lebensdauer des Brennstoffzellensystems,

- aktueller Betriebszustand des Brennstoffzellensystems,

- Dauer eines inaktiven Zustands des Brennstoffzellensystems,

- eine aktuelle Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems, insbesondere eine aktuelle Anodengaszusammensetzung,

- Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung des Brennstoffzellensystems.

Es versteht sich vorliegend zudem, dass einzelne, mehrere oder alle obligatorischen und/oder optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in der vorgeschlagenen Reihenfolge, aber auch abweichend von der vorgeschlagenen Reihenfolge ausgeführt werden können. Hierbei können einzelne, mehrere oder alle obligatorischen und/oder optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere wiederholt, bspw. zyklisch wiederholt ausgeführt werden.

Es versteht sich ferner, dass einzelne, mehrere oder alle der obligatorischen und optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenständlich auch durch einen Computer implementiert werden können.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Kontrolleinheit zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, vorzugsweise zur Ausführung eines voranstehend beschriebenen Verfahrens. Hierbei umfasst die Kontrolleinheit eine Sensoreinheit zum Erfassen von Daten zur Bestimmung eines aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems, eine Verarbeitungseinheit zum Bestimmen des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems auf Basis der erfassten Daten sowie eine Steuereinheit zum Aktivieren eines

Rezirkulationsgebläses zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems auf Basis des bestimmten aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems. Damit weist die erfindungsgemäße Kontrolleinheit die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems beschrieben worden sind. Unter einer Sensoreinheit kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise jedes Mittel verstanden werden, das dazu geeignet ist, Daten zu erfassen, die dazu geeignet sind, einen aktuellen Zustand eines Brennstoffzellensystems zu bestimmen. Hierbei kann unter einer Sensoreinheit vorteilhafterweise im weitesten Sinne auch ein Mittel zur Bestimmung eines Zeitintervalls verstanden werden, sofern das gegenständliche Rezirkulationsgebläse bspw. basierend auf einem Modell in bestimmten zeitlichen Abständen aktiviert wird.

Im Rahmen eines besonders zielgerichteten, bedarfsgerechten und energiesparenden Einsatzes einer gegenständlichen Kontrolleinheit kann ferner vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit eine Mehrzahl von Sensoren zur Erfassung von Daten aufweist, wobei die Daten vorzugsweise eine aktuelle Stickstoff- und/oder Sauerstoffkonzentration innerhalb des Brennstoffzellensystems umfassen oder die Daten direkt oder indirekt auf eine aktuelle Stickstoff- und/oder Sauerstoffkonzentration innerhalb des Brennstoffzellensystems schließen lassen.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Brennstoffzellensystem, umfassend eine voranstehend beschriebene Kontrolleinheit. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem neben einer Kontrolleinheit einen Anodenpfad, aufweisend eine Anode, eine Anodengaszuführleitung und eine Anodengasrückführleitung sowie einen Kathodenpfad, aufweisend eine Kathode, eine Kathodengaszuführleitung und eine Kathodengasabführleitung. Darüber hinaus umfasst das gegenständliche Brennstoffzellensystem ein Rezirkulationsgebläse zur Rückführung von nicht verbrauchtem Wasserstoff und zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems auf Basis des bestimmten aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems. Damit weist das Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Kontrolleinheit beschrieben worden sind. Unter einem Anodenpfad wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise der Teil eines Brennstoffzellensystems verstanden, der zum Transport des Anodengases vorgesehen ist, umfassend die Anode selbst, eine Anodengaszuführleitung zur Zuführung eines Anodengases an die Anode sowie eine Anodengasrückführleitung zur Rückführung eines Anodengases in die Anodengaszuführleitung.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend ein voranstehend beschriebenes Brennstoffzellensystem.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems 2.

Wie gemäß Fig. 1 zu erkennen ist, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Erfassens 100 von Daten zur Bestimmung eines aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 mittels einer Sensoreinheit 42, eines Bestimmens 200 des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 mittels einer Verarbeitungseinheit 44 auf Basis der erfassten Daten sowie eines Aktivierens 300 eines Rezirkulationsgebläses 40 zur gleichmäßigen

Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems 2 auf Basis des bestimmten aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 mittels einer Steuereinheit 46.

Der aktuelle Zustand des Brennstoffzellensystems 2 kann hierbei insbesondere den aktuellen Betriebszustand des Brennstoffzellensystems 2 wiedergeben, wobei vorzugsweise zwischen einem aktiven und einem inaktiven Betriebszustand unterschieden wird und das Rezirkulationsgebläse 40 insbesondere bei einem Bestimmen 200 eines inaktiven Betriebszustandes aktiviert wird, um eine gleichmäßige Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems 2 zu gewährleisten.

Das Bestimmen des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 kann zudem zusätzlich eine Bestimmung weiterer Parameter, wie der Lebensdauer des Brennstoffzellensystems 2, der Dauer eines inaktiven Zustands des Brennstoffzellensystems 2, der aktuellen Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems 2, insbesondere der aktuellen Anodengaszusammensetzung und/oder der Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung des Brennstoffzellensystems 2 umfassen.

Das Erfassen 100 von Daten zur Bestimmung eines aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 und/oder das Bestimmen 200 des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 und/oder das Aktivieren 300 eines Rezirkulationsgebläses 40 zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems 2 kann zudem in regelmäßigen zeitlichen Abständen durchgeführt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Lebensdauer des Brennstoffzellensystems 2, der Dauer eines inaktiven Zustands des Brennstoffzellensystems 2, der aktuellen Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems 2, insbesondere der aktuellen Anodengaszusammensetzung und/oder der Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung des Brennstoffzellensystems 2.

Das Aktivieren 300 des Rezirkulationsgebläses 40 zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems 2 kann zudem zwingend vor einer Aktivierung des Brennstoffzellensystems 2 durchgeführt werden. Zudem kann vorgesehen sein, das Rezirkulationsgebläse 40 in unterschiedlicher Intensität zu betreiben, insbesondere in Abhängigkeit der Lebensdauer des Brennstoffzellensystems 2, der Dauer eines inaktiven Zustands des Brennstoffzellensystems 2, der aktuellen Gaszusammensetzung innerhalb des Brennstoffzellensystems 2, insbesondere der aktuellen Anodengaszusammensetzung und/oder der Dauer bis zu einer geplanten Aktivierung des Brennstoffzellensystems 2.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Wie gemäß Fig. 2 zu erkennen ist, umfasst das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 2 eine Kontrolleinheit 1 zum Betreiben des Brennstoffzellensystems 2, umfassend eine Sensoreinheit 42 zum Erfassen 100 von Daten zur Bestimmung eines aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2, eine Verarbeitungseinheit 44 zum Bestimmen 200 des aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 auf Basis der erfassten Daten sowie eine Steuereinheit 46 zum Aktivieren 300 eines Rezirkulationsgebläses 40 zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems 2 auf Basis des bestimmten aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2. Zur Steuerung ist die Kontrolleinheit 1 hierbei vorliegend über ein Steuerkabel 48 mit dem Rezirkulationsgebläse 40 verbunden. Es versteht sich, dass auch eine drahtlose Steuerung vorgesehen sein kann. Zudem umfasst das Brennstoffzellensystem 2 einen Anodenpfad 4 aufweisend eine Anode 8, eine Anodengaszuführleitung 16 und eine Anodengasrückführleitung 18 sowie einen Kathodenpfad 6 aufweisend eine Kathode 10, eine Kathodengaszuführleitung 20 und eine Kathodengasabführleitung 20‘. Darüber hinaus ist - wie gemäß Fig. 2 erkennbar - ein Rezirkulationsgebläse 40 zur Rückführung von nicht verbrauchtem Wasserstoff und zur gleichmäßigen Verteilung von Sauerstoff und Stickstoff innerhalb des Brennstoffzellensystems 2 auf Basis des bestimmten aktuellen Zustandes des Brennstoffzellensystems 2 vorgesehen. Im Betrieb des Brennstoffzellensystems 2 wird der Anodengaszuführleitung 16 Wasserstoff über das Wasserstoffreservoir 14, das Absperrventil 24 und den Druckregler 26 an der Wasserstoffeinführstelle 22 zugeführt und über das Einspritzventil 28 an die Anode 8 abgegeben. Da der Wasserstoff der Anode 8 aus Effizienz- und Komponentenschutzgründen überstöchiometrisch zugeführt wird, wird der nicht verbrauchte Wasserstoff über die Anodengasrückführleitung 18 zurückgeführt und an der Wasserstoffrückführstelle 22 wieder in die Anodengaszuführleitung 16 eingeführt.

Weil während der Brennstoffzellenreaktion Stickstoff von der Kathodenseite zur Anodenseite diffundiert und sich über die Wasserstoffrückführung 18 mit steigendem Anteil innerhalb des Anodenpfades 4 ansammelt, muss der innerhalb des Anodenpfades 4 angesammelte Stickstoff von Zeit zu Zeit aus dem System 2 entfernt werden. Dies kann vorliegend über das Purge-Ventil 32 erfolgen. Um eine Anodengaszusammensetzung innerhalb des Anodenpfades 4 zu bestimmen, ist ferner wahlweise ein Sensor 30 vorgesehen.

Zur Abführung eines Wasserüberschusses aus der Anode 8 bzw. dem Anodenpfad 4 ist ferner ein Wasserabscheider 36, ein Wasserreservoir 38 sowie ein Drain-Ventil 34 innerhalb des Anodenpfades 4 vorgesehen.

Zur Kühlung der Anode 8 bzw. Kathode 10 ist ferner ein zwischen der an Anode 8 und der Kathode 10 angeordnetes Kühlsystem 12 vorgesehen.