Titel:

Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensys tems, insbesondere eines PEM-Brennstoffzellensystems, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brenn stoffzellensystem, insbesondere ein PEM-Brennstoffzellensystem, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet bzw. nach dem er findungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.

Stand der Technik

Mit Hilfe einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems der eingangs ge nannten Art wird unter Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff chemische in elektrische Energie umgewandelt. Dabei kann eine Polymermembran als Elektrolyt dienen. Ist dies der Fall, handelt es sich um eine PEM („Proton Exchange Membran“) -Brennstoffzelle. Brennstoffzellensysteme mit derartigen Brennstoffzellen werden als PEM-Brennstoffzellensysteme bezeichnet.

Die mit Hilfe eines Brennstoffzellensystems im Wege der elektrochemischen Wandlung gewonnene elektrische Energie kann als Antriebsenergie, beispiels weise zum Antrieb eines Fahrzeugs, genutzt werden. Der hierzu benötigte Was serstoff wird an Bord des Fahrzeugs in einem geeigneten Tank mitgeführt. Der ferner benötigte Sauerstoff kann der Umgebungsluft entnommen werden.

Wasserstoffbasierte Brennstoffzellensysteme gelten als Mobilitätskonzept der Zukunft, da nur Wasser bzw. Wasserdampf emittiert wird. Darüber hinaus sind schnelle Betankungszeiten realisierbar. Als problematisch erweist sich jedoch, dass bei einem Stillstand des Systems und einer damit einhergehenden Sys temabkühlung ein im Wasserstoff enthaltener gasförmiger Wasseranteil konden- sieren und - bei entsprechend tiefen Umgebungstemperaturen - gefrieren kann. Eisbildung im System wiederum kann zu einer Leitungs- und/oder Düsenverstop fung führen, die ggf. ein erneutes Starten des Systems unmöglich macht. Der bei sinkender Temperatur eintretende Dichteverlust des Eises kann zudem Beschä digungen verursachen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst ge ringem technischen Zusatzaufwand ein eisfreies Starten einer Brennstoffzelle ei nes Brennstoffzellensystems nach einem Betriebsstillstand zu ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 sowie das Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensys tems, insbesondere eines PEM-Brennstoffzellensystems, wird einer Anode einer Brennstoffzelle über einen Versorgungspfad ein wasserhaltiges Anodengas zu geführt und über einen an die Anode angeschlossenen Rezirkulationspfad rück geführt. Erfindungsgemäß wird zum eisfreien Starten der Brennstoffzelle nach einem Betriebsstillstand dem Anodengas während des Betriebsstillstands mit Hil fe einer Trocknungseinrichtung, insbesondere mit Hilfe eines Adsorbers oder ei nes Absorbers, Wasser entzogen.

Bei dem Anodengas handelt es sich vorzugsweise um wasserhaltigen Wasser stoff (H2). Das Wasser kann insbesondere in Form von Wasserdampf enthalten sein. Sinken die Umgebungstemperaturen kondensiert der enthaltene Wasser dampf, so dass bei entsprechend tiefen Temperaturen zur Eisbildung kommen kann. Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäß vor dem Starten der Brenn stoffzelle das Anodengas vorgetrocknet. Durch Eisbildung verstopfte Leitungen und/oder Düsen werden somit verhindert. Ferner werden Beschädigungen, die insbesondere durch den Dichteverlust des Eises hervorgerufen werden, vermie den. Zum Vortrocknen des Anodengases wird bevorzugt eine Trocknungseinrichtung in Form eines Adsorbers oder eines Absorbers eingesetzt. Der Adsorber umfasst einen Feststoff, vorzugsweise Zeolith, als Adsorbenten. Wird ein Absorber als Trocknungseinrichtung verwendet, umfasst dieser einen flüssigen Stoff, bei spielsweise Ammoniak, als Absorbenten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht die Verwendung eines Ad sorbers mit Zeolith als Adsorbenten zum Vortrocknen des Anodengases vor. Das wasserhaltige Anodengas wird hierzu nach dem Abschalten der Brennstoffzelle an dem Zeolithmaterial vorbeigeführt, so dass dem Anodengas Wasser entzogen und in das Zeolithmaterial eingelagert wird. Zeolithmaterial ist vergleichsweise kostengünstig und kann, insbesondere als Granulat, in einen beliebig geformten Behälter eingefüllt werden. Der Behälter mit dem Zeolithmaterial kann dann in oder an einer das wasserhaltige Anodengas führenden Leitung angeordnet wer den. Das heißt, dass die Anordnung im Bereich des Versorgungspfads oder im Bereich des Rezirkulationspfads erfolgen kann.

Gleiches gilt im Übrigen für einen Behälter mit einem flüssigen Absorbenten. Auch dieser kann im Bereich des Versorgungspfads oder im Bereich des Rezir kulationspfads angeordnet werden.

Zur Förderung der Adsorption oder Absorption während eines Betriebsstillstands der Brennstoffzelle wird vorzugsweise der Betrieb eines im Rezirkulationspfad angeordneten Gebläses aufrechterhalten. Das Gebläse unterstützt die Rezirkula- tion bzw. Zirkulation des Anodengases und ist üblicherweise bereits vorhanden, so dass kein zusätzlicher technischer Aufwand erforderlich ist.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass während des Betriebs der Brennstoffzelle der Trocknungseinrichtung Wasser durch Desorption entzo gen wird. Das heißt, dass über den Versorgungspfad zugeführter, trockener oder vorgetrockneter Wasserstoff an dem Adsorber bzw. Absorber vorbeigeführt und erneut mit Wasser beladen wird. Das aufgenommene Wasser gelangt mit dem Anodengas in den Rezirkulationspfad und kann anschließend über einen Abgas trakt in die Umgebung entlassen werden. Der auf diese Weise während des Be triebs der Brennstoffzelle getrocknete Adsorber bzw. Absorber steht somit bei abgeschalteter Brennstoffzelle erneut zur Aufnahme von Wasser bereit. Zur Förderung der Desorption während des Betriebs der Brennstoffzelle wird vorgeschlagen, dass die Trocknungseinrichtung beheizt wird. Die im Wege der Beheizung eingebrachte Wärme beschleunigt die Desorption und damit die Trocknung der Trocknungsvorrichtung. Die Beheizung kann beispielsweise mit Hilfe einer elektrischen Widerstandsheizung bewirkt werden, die hierzu in oder an der Trocknungseinrichtung angeordnet werden kann.

Das darüber hinaus vorgeschlagene Brennstoffzellensystem, insbesondere PEM- Brennstoffzellensystem, umfasst mindestens eine Brennstoffzelle mit einer Ano de, der über einen Versorgungspfad ein wasserhaltiges Anodengas zuführbar ist. Über einen an die Anode angeschlossenen Rezirkulationspfad ist das wasserhal tige Anodengas rückführbar. Erfindungsgemäß ist im Bereich des Versorgungs pfads oder im Bereich des Rezirkulationspfads eine Trocknungseinrichtung, ins besondere ein Adsorber oder Absorber, angeordnet. Mit Hilfe der Trocknungsein richtung kann dem wasserhaltigen Anodengas Wasser entzogen werden. Vor zugsweise erfolgt dieser Vorgang bei abgeschalteter Brennstoffzelle, um die Anode bzw. das Anodengas vor einem erneuten Starten der Brennstoffzelle vor zutrocknen. Auf diese Weise kann ein eisfreies Starten der Brennstoffzelle si chergestellt werden.

Das vorgeschlagene Brennstoffzellensystem ist demnach insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet bzw. nach diesem Verfahren betreibbar. Hinsichtlich der Vorteile des vorgeschla genen Brennstoffzellensystems kann demzufolge auf die Vorteile des zuvor be schriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen werden.

Die Trocknungseinrichtung kann sowohl im Bereich des Versorgungspfads als auch im Bereich des Rezirkulationspfads angeordnet sein. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung in der Weise, dass das wasserhaltige Anodengas an einem Ad- sorbenten oder Absorbenten der Trocknungseinrichtung vorbeigeführt wird. Bei dem Adsorbenten kann es sich insbesondere um Zeolith handeln. Der Absorbent kann beispielsweise Ammoniak sein.

Bevorzugt ist im Rezirkulationspfad ein Gebläse angeordnet. Das Gebläse unter stützt die Rezirkulation des Anodengases, so dass das Vortrocknen des Ano- dengases beschleunigt wird. Nach dem Abschalten der Brennstoffzelle wird da her bevorzugt der Betrieb des Gebläses solange aufrechterhalten, bis das Ano dengas ausreichend vorgetrocknet ist.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass im Versorgungspfad, vor zugsweise zwischen der Trocknungseinrichtung und der Anode, eine Pumpe, insbesondere eine Saugstrahlpumpe, angeordnet ist. Die Pumpe unterstützt die Rezirkulation bzw. Zirkulation des Anodengases während des Betriebs der Brennstoffzelle, so dass der Anode stets eine ausreichende Menge des Anoden gases zugeführt wird.

Während des Betriebs der Brennstoffzelle wird vorzugsweise die Trocknungsein richtung selbst einem Trocknungsprozess unterzogen. Die entsprechend ge trocknete Trocknungseinrichtung kann dann nach Abschalten der Brennstoffzelle erneut zum Vortrocknen des Anodengases eingesetzt werden. Das Trocknen der Trocknungseinrichtung wird mittels Desorption bewirkt. Hierzu wird trockenes oder vorgetrocknetes Anodengas an der Trocknungseinrichtung vorbeigeführt, so dass zuvor endotherm adsorbiertes bzw. absorbiertes Wasser wieder exotherm desorbiert wird.

Die gewünschte Desorption wird durch den Betrieb der Pumpe nicht behindert. Anders kann es sich jedoch bei der Adsorption bzw. Absorption nach Abschalten der Brennstoffzelle verhalten, sofern das wasserhaltige Anodengas der Trock nungseinrichtung über die Pumpe zugeführt wird, da in diesem Fall ein reduzier ter Strömungsquerschnitt zur Verfügung steht.

In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass zur Umgehung der Pumpe eine Bypass-Leitung vorgesehen ist, über welche die Trocknungsein richtung, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines in der By pass-Leitung angeordneten Ventils, mit der Anode verbunden oder verbindbar ist. Die Verbindung mit der Anode kann dabei auch mittelbar über den Rezirkula- tionspfad hergestellt sein. Mit Öffnen des in der Bypass- Leitung angeordneten Ventils wird ein zusätzlicher Strömungsquerschnitt freigegeben, über den der Trocknungseinrichtung wasserhaltiges Anodengas zuführbar ist. Das Vortrock nen des Anodengases kann somit beschleunigt werden. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Trocknungseinrichtung aktiv oder passiv beheizbar ist. Die Beheizung unterstützt den Desorptionsvorgang und damit das Trocknen der Trocknungseinrichtung während des Betriebs der Brenn stoffzelle. Bei abgeschalteter Brennstoffzelle ist vorzugsweise auch die Behei zung der Trocknungseinrichtung abgeschaltet, so dass umgekehrt der Adsorpti- ons- bzw. Absorptionsvorgang zum Vortrocknen des Anodengases nicht beein trächtigt wird.

Zum Beheizen kann in oder an der Trocknungseinrichtung eine Heizung, insbe sondere eine elektrische Widerstandsheizung, angeordnet sein. Die elektrischen Leiter der Widerstandsheizung können über die gesamte Trocknungseinrichtung verteilt angeordnet werden, so dass sich diese gleichmäßig erwärmt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Trock nungseinrichtung einen mit Zeolith gefüllten Behälter, der zumindest bereichs weise für das Anodengas durchlässig ausgestaltet ist. Beispielsweise kann der Behälter zumindest bereichsweise perforiert sein oder zumindest bereichsweise als Käfig ausgestaltet sein. Das Weitern bevorzugt ist die Zeolithfüllung als Schüttung ausgeführt. Das heißt, dass das Zeolithmaterial als Granulat vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass eine besonders große Oberfläche geschaffen wird, über die Wasser adsorbiert bzw. desorbiert werden kann. Ferner kann das Ano dengas durch den Behälter bzw. durch das im Behälter aufgenommene Zeolith material hindurchgeleitet werden.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Trocknungseinrichtung einen offenporigen Metallschaum als Trägerstruktur umfasst, in den Zeolith ein gelagert ist. Der Metallschaum vermag einen Behälter zur Aufnahme des Zeo lithmaterials zu ersetzen, so dass der Kontakt des Zeolithmaterials mit dem Ano dengas verbessert wird. Vorzugsweise besteht der Metallschaum aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Durch chemische Umwandlung bildet sich an der Aluminiumoberfläche ein fest mit der Trägerstruktur verwachsener Zeolith aus, so dass sichergestellt ist, dass keine Zeolithpartikel durch die Anodengasströmung abgetragen werden. Bei Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegie rung kann zudem Gewicht eingespart werden. Ferner weisen diese Materialien eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass während des Betriebs der Brennstoff zelle erzeugte Wärme zur passiven Beheizung der Trocknungseinrichtung ge- nutzt werden kann. Nach dem Abschalten der Brennstoffzelle und der damit ein hergehenden Systemabkühlung kann die Trocknungseinrichtung passiv gekühlt werden, um den Adsorptionsvorgang zu unterstützen.

Bevorzugt sind die Trocknungseinrichtung und die Anode in wärmeübertragender Weise verbunden, so dass hierüber - je nachdem, ob sich das System im Desorptions- oder Adsorptionsmodus befindet - eine passive Beheizung bzw. passive Kühlung der Trocknungseinrichtung erzielbar ist. Die Beheizung fördert den Desorptionsvorgang, während die Kühlung die Adsorption unterstützt.

Ferner bevorzugt weist die Anode ein Gehäuse auf, das zumindest bereichswei se aus Metall gefertigt ist. Vorzugsweise ist zumindest der Bereich aus Metall ge fertigt, der in thermischen Kontakt mit der Trocknungseinrichtung, insbesondere mit dem Adsorber- oder Absorbermaterial der Trocknungseinrichtung, steht. Auf diese Weise kann der gewünschte Wärmeaustausch zwischen der Anode und der Trocknungseinrichtung weiter verbessert werden.

In der Regel befindet sich während des Betriebs einer Brennstoffzelle im Ano denbereich - bei einer Betriebstemperatur von etwa 65 °C bis 85 °C - mit Wasser gesättigter Wasserstoff. Nach dem Abschalten der Brennstoffzelle kühlt sich das System ab, so dass in Form von Wasserdampf enthaltenes Wasser kondensiert. Mit zunehmender Abkühlung des Systems nimmt das Adsorptions- bzw. Absorp tionsvermögen der Trocknungseinrichtung zu. Vorteilhafterweise fällt die Tempe ratur des Anodengases unter die Taupunkttemperatur des Gases, damit als Wasserdampf enthaltenes Wasser auskondensieren kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Anode beim erneuten Starten der Brennstoffzelle eisfrei ist.

Vorzugsweise wird die Brennstoffzelle oberhalb einer Temperatur von -40 °C eis frei gestartet. Weiterhin vorzugsweise wird dem Anodengas nach dem Abschal ten und Auskühlen der Brennstoffzelle bis zum Erreichen einer Gastemperatur von etwa 0 °C so viel Wasser entzogen, dass sich eine Taupunkttemperatur von etwa -40 °C einstellt. Das Erreichen dieser Taupunkttemperatur sollte unterhalb einer Anodengastemperatur von etwa 0 °C abgeschlossen sein, da andernfalls bei weiterer Abkühlung restliches im Anodengas enthaltenes Wasser auskon densieren und gefrieren kann. Da die Sublimation von gefrorenem Wasser ge- genüber der Verdunstung von Wasser nur erschwert möglich ist, wird auf diese Weise die Adsorption bzw. Absorption bei weiterer Abkühlung des Anodengases beeinträchtigt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher er läutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anode einer Brennstoffzelle für ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem einschließlich Leitungen und Kom ponenten zur Zuführung und Rückführung von Anodengas, und zwar während des Betriebs der Brennstoffzelle,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anode der Fig. 1 während eines Be triebsstillstands der Brennstoffzelle,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzelle eines erfindungs gemäßen Brennstoffzellensystems, umfassend eine Anode gemäß der Figuren 1 und 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anode einer Brennstoffzelle für ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem mit modifizierter Anordnung der Trocknungseinrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anode einer Brennstoffzelle für ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem mit modifizierter Leitungsanordnung im Versorgungspfad,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anode einer Brennstoffzelle für ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem mit modifizierter Leitungsanordnung im Rezirkulationspfad, und

Fig. 7 ein Beladungsdiagramm mit anwendungsspezifischen Endzuständen der Adsorption und der Desorption zum Auffinden des Beladungsvermögens ei nes Zeolithen. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Den Figuren 1 und 2 ist der Anodenbereich einer Brennstoffzelle eines erfin dungsgemäßen Brennstoffzellensystem zu entnehmen. Im Betrieb der Brenn stoffzelle wird der Anode 1 bei geöffnetem Dosierventil 9 über einen Versor gungspfad 2 Wasserstoff (h ) als Anodengas zugeführt. Das Anodengas wird dabei durch eine im Versorgungspfad 2 angeordnete Trocknungseinrichtung 4 geleitet, wobei das Anodengas Wasser (H2O) aufnimmt, so dass im Anodenbe reich mit Wasser gesättigter Wasserstoff (H2 + H2O) vorliegt. Über einen eben falls an die Anode 1 angeschlossenen Rezirkulationspfad 3 wird das Anodengas rückgeführt (siehe Fig. 3).

Im Versorgungspfad 2 ist stromabwärts der Trocknungseinrichtung 4 und strom aufwärts der Anode 1 eine Pumpe 6 angeordnet, wobei es sich vorliegend um ei ne Saugstrahlpumpe handelt. Die Pumpe 6 unterstützt die Zirkulation bzw. Rezir- kulation des Anodengases. Zwischen der Pumpe 6 und der Anode 1 ist ferner ein Überdruckventil 10 angeordnet, das der Sicherheit dient.

Die Trocknungseinrichtung 4 kann insbesondere als Adsorber oder Absorber ausgelegt sein. Vorzugsweise besitzt sie einen Behälter, der mit einem Adsorber- bzw. Absorbermaterial gefüllt ist. Alternativ oder ergänzend kann eine Trä gerstruktur aus einem Metallschaum zur Aufnahme eines Adsorbermaterials, wie beispielsweise Zeolith, vorhanden sein. Durch Adsorption bzw. Absorption nimmt die Trocknungseinrichtung 4 Wasser aus dem Anodengas auf. Durch Desorption gibt die Trocknungseinrichtung 4 das zuvor aufgenommene Wasser wieder an das Anodengas ab. Auf diese Weise kann die Trocknungseinrichtung 4 wieder holt zum Trocknen des Anodengases eingesetzt werden.

Das Trocknen des Anodengases erfolgt bei abgeschalteter Brennstoffzelle, um das Gefrieren von auskondensiertem Wasser zu verhindern, wenn die Brenn stoffzelle erneut gestartet werden soll. Der Wasserentzug ermöglicht auf diese Weise ein eisfreies Starten der Brennstoffzelle. Während des Betriebs der Brennstoffzelle kann dann das zuvor aufgenommene Wasser über die Trock nungsvorrichtung 4 wieder an das Anodengas abgegeben und über das Anoden gas abgeführt werden. Denn mit dem Anodengas gelangt das Wasser in den Re- zirkulationspfad 3, in dem vorzugsweise - wie beispielhaft in der Fig. 3 darge stellt - ein Abflussventil 13 und ein Spülventil 14 aufgenommen sind. Hierüber kann das Wasser vollständig aus dem Anodenbereich entfernt werden. Der Fig. 3 ist ferner ein Gebläse 5 zu entnehmen, dass die Rezirkulation des Anodengases fördert. Die Brennstoffzelle weist neben der Anode 1 eine Kathode 11 auf. Dar über hinaus ist ein Kühlsystem 12 vorgesehen.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, strömt das Anodengas bei geöffnetem Dosierventil 9 als zunächst noch trockenes Gas in Richtung der Trocknungseinrichtung 4. Beim Hindurchleiten durch die Trocknungseinrichtung 4 gibt diese zuvor aufgenomme nes Wasser durch Desorption an das Anodengas ab, so dass mit Wasser gesät tigter Wasserstoff zur Anode 1 gelangt.

Wird die Brennstoffzelle abgeschaltet, wird vorzugsweise der Betrieb des Geblä ses 5 aufrechterhalten, so dass das rezirkulierte Anodengas wieder zur Trock nungseinrichtung 4 geleitet wird (siehe Fig. 2). Der im Anodengas enthaltene Wasseranteil (H2O, siehe Pfeil) wird dann von der Trocknungseinrichtung 4 ad sorbiert bzw. absorbiert. Das Anodengas wird demnach vor dem erneuten Star ten der Brennstoffzelle getrocknet bzw. vorgetrocknet, so dass ein eisfreier Start der Brennstoffzelle ermöglicht wird.

Abweichend von den Figuren 1 bis 3 kann die Trocknungseinrichtung 4 nicht im, sondern am Versorgungspfad 2 angeordnet sein (siehe Fig. 4). Das Anodengas wird demzufolge nicht durch die Trocknungseinrichtung 4 hindurch, sondern an dieser entlang geleitet. Auf diese Weise kann das Risiko minimiert werden, dass während der Desorption im Brennstoffzellenbetrieb Adsorbermaterial mit ausge tragen wird, das sich dann auf der Oberfläche der Anode 1 absetzt. Da durch diese Maßnahme der Desorptionsprozess verlangsamt wird, kann zum Ausgleich die Trocknungseinrichtung 4 beheizt werden. Die Beheizung kann beispielsweise mittels einer in oder an der Trocknungseinrichtung 4 vorgesehenen elektrischen Widerstandsheizung (nicht dargestellt) realisiert werden. Der nachfolgende Ad sorption- bzw. Absorptionsvorgang wird nicht beeinträchtigt, wenn zuvor die Be heizung unterbrochen wird.

Weist die Pumpe 6 einen reduzierten Strömungsquerschnitt auf, kann die Rück diffusion von Wasser im Wege der Adsorption bzw. Absorption viel Zeit in An- spruch nehmen. Um dem entgegenzuwirken, kann - wie beispielhaft in den Figu ren 5 und 6 dargestellt - eine Bypass- Leitung 7 zur Umgehung der Pumpe 6 vor gesehen sein. Über ein in der Bypass- Leitung 7 angeordnetes Ventil 8 kann die se während des normalen Brennstoffzellenbetriebs geschlossen werden.

In der Fig. 5 verbindet die Bypass- Leitung 7 die Trocknungseinrichtung 4 mit ei nem Bereich des Versorgungspfads 2, der stromabwärts der Pumpe 6 liegt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 verbindet die Bypass- Leitung 7 die Trock nungseinrichtung 4 mit einem Bereich des Rezirkulationspfads 3, der stromauf wärts der Pumpe 6 liegt.

Nicht dargestellt, aber möglich, ist die alternative Anordnung der Trocknungsein richtung 4 im Rezirkulationspfad 3.

Die Trocknungseinrichtung 4 ist je nach Ausführung, ob als Adsorber oder Ab sorber, zu dimensionieren. Die Dimensionierung erfolgt zudem in Abhängigkeit von der jeweils zu adsorbierenden bzw. absorbierenden Wassermenge.

In der Fig. 7 sind beispielhaft die Beladungstiefen x eines im Versorgungspfad 2 angeordneten Adsorbers (hier: Zeolith) bei unterschiedlichen Randbedingungen zu entnehmen (hier: Wasserdampfpartialdruck [Pa] über der Temperatur [K]). Die Beladung des Zeoliths wird durch die durchgezogenen Linien dargestellt. Die ge punkteten Linien geben die Dampfdruckkurve wieder. Punkt 15 markiert die Ad sorption bei einer Anodengastemperatur von etwa 0 °C. Punkt 16 markiert die Desorption bei einer Anodengastemperatur von etwa 20 °C.