Verfahren zum Betreiben eines

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet bzw. nach dem Verfahren betreibbar ist.

Bevorzugter Anwendungsbereich sind Brennstoffzellen-Fahrzeuge, vorzugsweise Brennstoffzellen-Fahrzeuge mit Start-Stopp -Betrieb.

Stand der Technik

Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler. Als Reaktionsgase können insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) verwendet werden. Diese werden mit Hilfe einer Brennstoffzelle in elektrische Energie, Wasser (H2O) und Wärme gewandelt. Den Kern einer Brennstoffzelle bildet eine Membran- Elektroden-Anordnung (MEA), die eine Membran umfasst, die zur Ausbildung von Elektroden beidseits mit einem katalytischen Material beschichtet ist. Im Betrieb der Brennstoffzelle werden der einen Elektrode, der Anode, Wasserstoff und der anderen Elektrode, der Kathode, Sauerstoff zugeführt.

Zur Steigerung der elektrischen Leistung werden in der Praxis eine Vielzahl von Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack verbunden. Darüber hinaus können mehrere Brennstoffzellenstapel bzw. Brennstoffzellensysteme zu einem Multi-Stack-System zusammengeschaltet werden.

Im Betrieb eines Brennstoffzellensystems stellen Start- und/oder Stoppphasen eine hohe Belastung dar, die zur Degradation der Brennstoffzellen führen kann. Beim Start ist die Hauptursache dafür eine Wasserstoff-Luft-Front in der Anode. Beim Stopp bzw. Abstellen ist es eine anstehende hohe Spannung, die dadurch bedingt ist, dass die Anode mit Wasserstoff und die Kathode mit Sauerstoff versorgt werden, ohne dass eine elektrische Last aus dem Stack gezogen wird. Dies kann insbesondere in langen Abstellphasen vorkommen.

Um in einer Start- und/oder Stoppphase der Degradation der Brennstoffzellen entgegenzuwirken, kann vor dem Herunterfahren des Systems der in der Kathode vorhandene Sauerstoff verbraucht werden, indem elektrischer Strom ohne zusätzliche Luftzufuhr gezogen wird. Die Anode wird währenddessen weiterhin mit Wasserstoff versorgt, so dass die Zellspannungen unkritisch sind. Diffundiert jedoch Luft in die Kathode, erhöhen sich die Zellspannungen und verbleiben dort für mehrere Stunden, wodurch schädigende elektrochemische Reaktionen hervorgerufen werden. In der Regel sind daher sowohl einlass- als auch auslassseitig Absperrventile vorgesehen, die im Abstellfall verhindern sollen, dass Luft in die Kathode gelangt. Da diese jedoch nicht vollständig dicht sind, insbesondere über Lebensdauer, ist ihre Wirksamkeit begrenzt. Ferner geht mit den Absperrventilen ein nicht unwesentlicher Druckverlust einher.

Aus stationären Anwendungen ist bekannt, die Anode und ggf. die Kathode vor dem Starten und/oder Herunterfahren mit Stickstoff zu inertisieren, um einer unerwünschten Degradation entgegenzuwirken. Der Stickstoff wird hierzu in einer Flasche vorgehalten. In mobilen Anwendungen ist dies jedoch aus Platzgründen nicht möglich. Ferner muss eine Stickstoffflasche wieder befüllt und gewartet werden, was sich negativ auf die Kosten auswirkt.

In früheren Anmeldungen derselben Anmelderin wurde bereits vorgeschlagen, die Abluft eines ersten Brennstoffzellenstapels zum Inertisieren eines weiteren Brennstoffzellenstapels einzusetzen. Der das Inertgas spendende Brennstoffzellenstapel wird hierzu unterstöchiometrisch, das heißt mit Lambda < 1 betrieben. Der geringe Luftmassenstrom kann in diesem Fall zu inhomogenen Zellspannungen führen.

Die vorliegende Erfindung ist mit der Aufgabe befasst, das Inertisieren mindestens eines Brennstoffzellenstapels eines Multi-Stack-Systems derart weiterzubilden, dass inhomogene Zellspannungen vermieden werden.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Brennstoffzellensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit mehreren Brennstoffzellenstapeln, die jeweils eine Kathode und eine Anode aufweisen. Den Kathoden wird jeweils über einen Zuluftpfad Luft zugeführt und aus den Brennstoffzellenstapeln austretende Abluft wird jeweils über einen Abluftpfad abgeführt. Die Anoden werden jeweils über einen Anodenkreis mit Wasserstoff versorgt. Erfindungsgemäß wird beim Starten und/oder Herunterfahren des Brennstoffzellensystems durch Abluftrückführung Inertgas erzeugt und mit Hilfe des erzeugten Inertgases wird mindestens ein Brennstoffzellenstapel inertisiert.

Durch Inertisieren des mindestens einen Brennstoffzellenstapels kann die üblicherweise im Start- und/oder Abstellfall auftretende Degradation wirksam eliminiert oder zumindest deutlich reduziert werden, so dass sich die Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass zum Inertisieren kein zusätzliches Gas, beispielsweise Stickstoff, vorgehalten werden muss, so dass kein zusätzlicher Bauraum zum Vorhalten von Inertgas bereitgestellt werden muss.

Das zum Inertisieren eines Brennstoffzellenstapels benötigte Inertgas wird erfindungsgemäß durch Abluftrückführung erzeugt. Ein unterstöchiometrischer Betrieb eines Brennstoffzellenstapels zur Erzeugung von Inertgas ist demnach vermeidbar, so dass es auch nicht zu inhomogenen Zellspannungen kommt. In der Folge führt auch dies zu einer Steigerung der Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels.

Ein weiterer Vorteil der Erzeugung von Inertgas mittels Abluftrückführung besteht darin, dass vom Normalbetrieb schnell auf einen Inertisierungsmodus des Brennstoffzellensystems umgeschaltet werden kann. Auf diese Weise werden eine Komfortverbesserung sowie eine Effizienzsteigerung erzielt. Denn bei der Abluftrückführung wird einem Brennstoffzellenstapel Abluft zugeführt, die bereits sauerstoffarm bzw. weitgehend sauerstofffrei ist. Somit steht das zum Inertisieren benötigte Inertgas schneller zur Verfügung. Zur Abluftrückführung wird vorzugsweise ein Abluftrückführungsventil in einem Gasströmungspfad geöffnet, der einen Abluftpfad mit einem Zuluftpfad verbindet. Im Normalbetrieb kann das Abluftrückführungsventil geschlossen werden, so dass dem Brennstoffzellenstapel über den Zuluftpfad nur frische Luft zugeführt wird. Durch Öffnen des Abluftrückführungsventil kann vom Normalbetrieb auf den Inertisierungsmodus umgeschaltet werden.

Bevorzugt werden beim Starten und/oder Herunterfahren des Brennstoffzellensystems die Abluftpfade eines Inertgas erzeugenden Brennstoffzellenstapels und eines zu inertisierenden Brennstoffzellenstapels durch Öffnen mindestens eines in einen Abluftpfad integrierten Absperrventils verbunden, so dass die Kathode des zu inertisierenden Brennstoffzellenstapels in umgekehrter Strömungsrichtung durchströmt wird. Beim Durchströmen der Kathode in umgekehrter Strömungsrichtung wird diese dann inertisiert. Die Zuführung des Inertgases erfolgt demnach über die Abluftpfade der Brennstoffzellenstapel, die hierzu verbunden sind bzw. durch Öffnen mindestens eines in einem Abluftpfad integrierten Absperrventils verbunden werden. Für die Zuführung von Inertgas wird demnach weder eine zusätzliche Gasleitung noch ein zusätzliches Absperrventil benötigt. Auf diese Weise können Bauraum und Kosten eingespart werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die zum Inertisieren verwendete Abluft nach dem Durchströmen der Kathode in umgekehrter Strömungsrichtung über eine vom Zuluftpfad abzweigende und in den Anodenkreis mündende Verbindungsleitung mit integriertem Absperrventil, das hierzu geöffnet wird, der Anode desselben Brennstoffzellenstapels zugeführt. Die Abluft kann in diesem Fall nicht nur zum Inertisieren der Kathode, sondern ferner zum Inertisieren der Anode des Brennstoffzellenstapels genutzt werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mit Hilfe eines in den Anodenkreis des mindestens einen zu inertisierenden Brennstoffzellenstapels integrierten Gebläses ein Druck im Anodenkreis aufgebaut wird. Der Druck kann zum aktiven Fördern der in den Anodenkreis eingeleiteten Abluft genutzt werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Abluft sowohl in die Kathode als auch in die Anode des zu inertisierenden Brennstoffzellenstapels gelangt. Weiterhin bevorzugt wird die zum Inertisieren des mindestens einen Brennstoffzellenstapels verwendete Abluft nach dem Durchströmen der Anode durch Öffnen eines in den Anodenkreis integrierten Purgeventils und/oder Drainventils aus dem Anodenkreis abgeführt. Da üblicherweise ein Purge- und/oder Drainventil im Anodenkreis eines Brennstoffzellenstapels bereits vorhanden ist, kann dieses zum Abführen der Abluft genutzt werden, so dass hierfür kein zusätzliches Ventil benötigt wird. Die abgeführte Abluft kann anschließend wieder in einen Abluftpfad eingeleitet und entsorgt werden. Eine entsprechende Verbindungsleitung besteht in der Regel ebenfalls bereits, da über das Purge- und/oder Drainventil abgeleitetes Anodengas zum Verdünnen üblicherweise mit Abluft vermischt wird.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Brennstoffzellensystem mit mehreren Brennstoffzellenstapeln vorgeschlagen, die jeweils eine Kathode und eine Anode aufweisen. Die Kathoden sind jeweils einlassseitig mit einem Zuluftpfad und auslassseitig mit einem Abluftpfad verbunden. Die Anoden sind jeweils an einen Anodenkreis angeschlossen. Erfindungsgemäß sind zur Erzeugung von Inertgas der Zuluftpfad und der Abluftpfad mindestens eines Brennstoffzellensystems über einen Gasströmungspfad mit integriertem Abluftrückführungsventil verbindbar und der Abluftpfad des mindestens einen Brennstoffzellenstapels ist über mindestens ein im Abluftpfad angeordnetes Absperrventil mit dem Abluftpfad eines weiteren Brennstoffzellenstapels verbindbar.

Das vorgeschlagene Brennstoffzellensystem ist insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, so dass sich die gleichen Vorteile erzielen lassen. Insbesondere können inhomogene Zellspannungen in dem jeweils Inertgas erzeugenden Brennstoffzellenstapel vermieden werden. Ferner können Bauraum und Kosten eingespart werden, da das Inertgas im Wesentlichen über bereits vorhandene Gasströmungspfade, insbesondere Abluftpfade mit hierin integrierten Absperrventilen, geführt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muss nicht in jedem Abluftpfad ein Absperrventil vorhanden sein. Beispielsweise genügt auch ein einfaches Rückschlagventil. Über einen Abluftpfad mit Rückschlagventil kann ebenfalls Abluft abgeführt und einem anderen Abluftpfad zum Inertisieren eines weiteren Brennstoffzellenstapels zugeführt werden. In dessen Abluftpfad ist dann jedoch ein Absperrventil und kein Rückschlagventil vorgesehen, da andernfalls die Kathode nicht in umgekehrter Strömungsrichtung von der Abluft durchströmt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zweigt von dem Zuluftpfad mindestens eines Brennstoffzellensystems eine Verbindungsleitung ab, die in den Anodenkreis desselben Brennstoffzellenstapels mündet, wobei in die Verbindungsleitung ein Absperrventil integriert ist. Über die Verbindungsleitung kann bei geöffnetem Absperrventil die der Kathode zugeführte Abluft ferner der Anode zum Inertisieren zugeführt werden. Mit der Abluft eines Brennstoffzellenstapels können somit die Kathode und die Anode eines weiteren Brennstoffzellenstapels inertisiert werden.

Die Verbindungsleitung zweigt vorzugsweise stromabwärts eines in den Zuluftpfad integrierten Absperrventils ab. Dieses kann dann während des Inertisierens geschlossen bzw. geschlossen gehalten werden, so dass keine Luft über den Zuluftpfad in die Kathode gelangt.

In den Zuluftpfad des zu inertisierenden Brennstoffzellenstapels muss nicht zwingend ein Absperrventil integriert sein. Oftmals wird das Absperrventil durch ein einfaches Rückschlagventil ersetzt, durch das die Strömungsrichtung im Zuluftpfad vorgegeben wird. Sofern ein Absperrventil in den Zuluftpfad integriert ist, wird dieses bevorzugt bereits beim Inertisieren der Kathode geschlossen, so dass sichergestellt ist, dass über den Zuluftpfad keine Luft mehr in die Kathode gelangt. Sofern lediglich ein einfaches Rückschlagventil in den Zuluftpfad integriert ist, kann die Luftzufuhr durch Abschalten eines Luftverdichters eines Luftsystems, dass im Normalbetrieb des Systems der Luftversorgung dient, während des Inertisierens und/oder Trocknens unterbrochen werden.

Vorteilhafterweise ist in den Anodenkreis mindestens eines Brennstoffzellenstapels ein Gebläse integriert. Mit Hilfe des Gebläses kann bei Bedarf ein Druck im Anodenkreis aufgebaut werden, so dass das Gebläse zur aktiven Förderung der Abluft einsetzbar ist.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in den Anodenkreis mindestens eines Brennstoffzellenstapels ein Purgeventil und/oder ein Drainventil integriert ist bzw. sind. Über das Purge- und/oder Drainventil kann die zum Inertisieren in den Anodenkreis eingeleitete Abluft wieder abgeführt werden.

Die über das Purge- und/oder Drainventil abgeführte Abluft kann beispielsweise über eine Verbindungsleitung in einen Abluftpfad desselben und/oder eines anderen Brennstoffzellenstapels eingeleitet werden. Dort vermischt sich dann die zum Inertisieren eingesetzte Abluft mit der Abluft des jeweiligen Brennstoffzellenstapels und kann als inertes Gasgemisch aus dem Brennstoffzellensystem ausgeleitet werden.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems,

Figur 2 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inertisieren eines Brennstoffzellenstapels des in der Figur 1 dargestellten Brennstoffzellensystems im Startfall und

Figur 3 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inertisieren eines Brennstoffzellenstapels des in der Figur 1 dargestellten Brennstoffzellensystems im Abstellfall.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in der Figur 1 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem 1 umfasst einen ersten Brennstoffzellenstapel 100 sowie einen zweiten Brennstoffzellenstapel 200. Jeder Brennstoffzellenstapel 100, 200 weist eine Kathode 110, 210 sowie eine Anode 120, 220 auf.

Im Normalbetrieb werden die Kathoden 110, 210 jeweils über einen Zuluftpfad 111, 211 mit Luft versorgt. Aus den Kathoden 110, 210 austretende Abluft wird jeweils über einen Abluftpfad 112, 212 abgeführt. Die Zuluftpfade 111, 211 und die Abluftpfade 112, 212 sind für den Anschluss an ein gemeinsames Luftsystem 10 abschnittsweise zusammengeführt. Das gemeinsame Luftsystem 10 weist auf der Zuluftseite einen Luftfilter 13, einen Luftverdichter 14, einen Kühler 15 sowie einen Befeuchter 16 auf, so dass diese Komponenten nur einmal vorgesehen werden müssen. Gleiches gilt in Bezug auf eine Turbine 19 sowie einen Druckregler 20, die auf der Abluftseite des gemeinsamen Luftsystems 10 angeordnet sind. Auf diese Weise können der Bauraumbedarf und die Kosten des Brennstoffzellensystems 1 gesenkt werden. Die Zuluftseite und die Abluftseite des gemeinsamen Luftsystems 10 sind über einen Bypasspfad 17 mit integrierten Bypassventil verbindbar. Auch diese werden vorliegend nur einmal benötigt.

Alternativ zur dargestellten Ausführungsform mit einem gemeinsamen Luftsystem 10 für beide Brennstoffzellenstapel 100, 200 kann aber auch jeder Brennstoffzellenstapel 100, 200 über ein eigenes Luftsystem mit Luft versorgt werden. Entsprechend steigt in diesem Fall die Anzahl der zur Luftversorgung benötigten Komponenten, so dass ferner der Bauraumbedarf und die Kosten steigen.

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Brennstoffzellensystem 1 mit nur einem Luftsystem 10 für beide Brennstoffzellenstapel 100, 200 ist darüber hinaus ein Gasströmungspfad 11 mit integriertem Abluftrückführungsventil 12 vorgesehen, das eine Verbindung der in diesem Bereich zusammengeführten Abluftpfade 112, 212 mit den zusammengeführten Zuluftpfaden 111, 211 ermöglicht. Somit kann den Kathoden 110, 210 der Brennstoffzellenstapel 100, 200 Abluft statt Luft zugeführt werden, um die Erzeugung von Inertgas zu fördern.

Die Anoden 120, 220 der Brennstoffzellenstapel 100, 200 des dargestellten Brennstoffzellensystems 1 werden jeweils über einen Anodenkreis 121, 221 mit Wasserstoff versorgt. Frischer Wasserstoff wird einem Tank (nicht dargestellt) entnommen und über einen Druckregler 125, 225 und eine Strahlpumpe 126, 226 in den jeweiligen Anodenkreis 121, 221 eingeleitet. Mit Hilfe der Strahlpumpe 126, 226 sowie mit Hilfe eines in den jeweiligen Anodenkreis 121, 221 integrierten Gebläses 122, 222 wird aus den Brennstoffzellen austretendes Anodengas rezirkuliert, da dieses noch nicht verbrauchten Wasserstoff enthält. Da sich das rezirkulierte Anodengas über die Zeit mit Stickstoff anreichert, das von der Kathodenseite auf die Anodenseite diffundiert, ist jeweils ein Purgeventil 123, 223 zum Spülen des jeweiligen Anodenkreises 121, 221 vorgesehen. Im rezirkulierten Anodengas enthaltenes Flüssigwasser kann jeweils mit Hilfe eines Wasserabscheiders 127, 227 separiert und einem Behälter 128, 228 zugeführt werden. Zum Entleeren des Behälters 128, 228 ist jeweils ein Drainventil 124, 224 vorgesehen, das hierzu geöffnet wird.

Die Brennstoffzellenstapel 100, 200 des dargestellten Brennstoffzellensystems 1 sind ferner jeweils an einen Kühlkreis 129, 229 angeschlossen, über den die im Betrieb anfallende Wärme abgeführt wird.

Die Abluftpfade 112, 212 der beiden Brennstoffzellenstapel 100, 200 sind verbindbar, so dass im Start- und/oder Abstellfall die Abluft des einen Brennstoffzellenstapels 100, 200 zum Inertisieren des jeweils anderen Brennstoffzellenstapels 200, 100 eingesetzt werden kann. In den Abluftpfaden 112, 212 sind hierzu Ventile in Form von Absperrventilen 113, 213 angeordnet.

Im Start- und/oder Abstellfall kann durch Öffnen der Absperrventile 113, 213 beispielsweise die Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 der Kathode 210 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 zugeführt werden, so dass die Kathode 210 in umgekehrter Strömungsrichtung von der Abluft durchströmt wird. Abhängig von der Zusammensetzung der Abluft, insbesondere vom jeweiligen Luftverhältnis, wird dabei die Kathode 210 inertisiert. Idealerweise ist die Abluft sauerstofffrei oder zumindest sauerstoffarm. Der die zum Inertisieren benötigte Abluft erzeugende Brennstoffzellenstapel 100 kann hierzu unterstöchiometrisch betrieben werden. Dies kann jedoch zu inhomogenen Zellspannungen und damit zu einer Verringerung der Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels 100 führen.

Bei dem dargestellten Brennstoffzellensystem 1 kann zur Reduzierung des Sauerstoffgehalts der Abluft bzw. zur Erzeugung von Inertgas das im Gasströmungspfad 11 angeordnete Abluftrückführungsventil 12 geöffnet werden, so dass dem Brennstoffzellenstapel 100 Abluft statt Luft zugeführt wird. Ein unterstöchiometrischer Betrieb des Brennstoffzellenstapels 100 ist in diesem Fall nicht erforderlich, so dass es auch nicht zu inhomogenen Zellspannungen sowie der damit einhergehenden negativen Folgen kommt.

Die mit Hilfe des ersten Brennstoffzellenstapels 100 erzeugte inerte Abluft kann dann über eine vom Zuluftpfad 211 abzweigende Verbindungsleitung 214 mit integriertem Absperrventil 215 der Anode 220 zum Inertisieren zugeführt werden. Vor dem Inertisieren wird jedoch ein im Zuluftpfad 211 angeordnetes weiteres Absperrventil 216 geschlossen bzw. geschlossen gehalten, so dass über den Zuluftpfad 211 keine Luft mehr in die Kathode 210 gelangt.

Da die beiden Brennstoffzellenstapel 100, 200 gleich aufgebaut sind, kann auch der erste Brennstoffzellenstapel 100 mit der Abluft des zweiten Brennstoffzellenstapels inertisiert werden. Gleiche Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur durch eine vorangestellte „1“ oder eine vorangestellte „2“ dem ersten oder dem zweiten Brennstoffzellenstapel 100, 200 zugeordnet.

Anhand der Figuren 2 und 3 werden nachfolgend bevorzugte Abläufe eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inertisieren eines Brennstoffzellenstapels 200 mit der Abluft eines weiteren Brennstoffzellenstapels 100 erläutert. Auch wenn in den nachfolgend beschriebenen Beispielen jeweils die Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 zum Inertisieren des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 genutzt wird, kann es sich auch genau umgekehrt verhalten. Ferner kann das Brennstoffzellensystem 1 auch mehr als nur zwei Brennstoffzellenstapel 100, 200 aufweisen, so dass die Abluft eines Brennstoffzellenstapels zum Inertisieren der anderen Brennstoffzellenstapels nutzbar ist.

Im Startfall kann beispielsweise das in der Figur 2 dargestellte Verfahren durchgeführt werden, um einen Brennstoffzellenstapel 200 mit der Abluft eines anderen Brennstoffzellenstapels 100 zu inertisieren.

In Schritt S10 des in der Figur 2 dargestellten Verfahrens wird die Inertisierung des Brennstoffzellenstapels 200 gestartet. Zur Erzeugung von Inertgas wird in Schritt Sil das Abluftrückführungsventil 12 im Gasströmungspfad 11 geöffnet, so dass der erste Brennstoffzellenstapel 100 mit Abluft bzw. mit einer hohen Abluftrate betrieben wird (Luftverhältnis A < 1). In Schritt 12 werden die in den Abluftpfaden 112, 212 integrierten Absperrventile 113, 213 geöffnet, so dass die inerte Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 in die Kathode 210 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 gelangt. In einem Schritt 13 wird zugleich das in den Zuluftpfad 211 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 integrierte Absperrventil 216 geschlossen bzw. geschlossen gehalten, so dass über den Zuluftpfad 211 keine Luft mehr in die Kathode 210 gelangt. Die Kathode 210 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 wird dann in umgekehrter Strömungsrichtung von der inerten Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 durchströmt und dabei inertisiert. Durch Öffnen des in der Verbindungsleitung 214 angeordneten Absperrventils 215 in Schritt S14 wird anschließend die inerte Abluft der Anode 220 zugeführt, so dass auch diese inertisiert wird. Zum Abführen der inerten Abluft wird bzw. werden in Schritt S15 das in den Anodenkreis 221 integrierte Purgeventil 223 und/oder das Drainventil 224 geöffnet. Das Purge- und/oder Drainventil 223, 224 kann bzw. können dabei vollständig oder getaktet geöffnet werden. Sofern in den Anodenkreis 221 ein Gebläse 222 integriert ist, kann dieses in Schritt S16 aktiviert und zum Aufbau eines Drucks bzw. zur aktiven Förderung der inerten Abluft genutzt werden. In Schritt S17 wird dann geprüft, ob die Kathode 210 und die Anode 220 ausreichend inertisiert sind. Wird die ausreichende Inertisierung festgestellt („+“) kann anschließend in Schritt S18 der Vorgang beendet werden. Hierzu werden das Abluftrückführungsventil 12 im Gasströmungspfad 11 sowie das Absperrventil 215 in der Verbindungsleitung 214 geschlossen und der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 100 auf Normalbetrieb umgestellt, so dass X > 1 ist. Ferner wird das Absperrventil 216 im Zuluftpfad 211 wieder geöffnet, um die Luftversorgung des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 sicherzustellen.

Im Abstellfall des Brennstoffzellensystems 1 kann das in der Figur 3 dargestellte Verfahren zur Inertisierung des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 durchgeführt werden.

In Schritt S20 des in der Figur 3 dargestellten Verfahrens wird die Inertisierung des Brennstoffzellenstapels 200 gestartet. In Schritt 21 werden zunächst die Absperrventile 216 und 213 geschlossen und ein Bleed-Down zur Sauerstoffverarmung des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 durchgeführt. In Schritt 22 wird dann das im Gasströmungspfad 11 angeordnete Abluftrückführungsventil 12 geöffnet und der erste Brennstoffzellenstapel mit hoher Abluftrate betrieben, so dass die Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 zumindest annähernd sauerstofffrei bzw. inert ist. Anschließend werden in Schritt 23 die in den Abluftpfaden 112, 212 integrierten Absperrventile 113, 213 geöffnet, so dass die inerte Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 in die Kathode 210 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 gelangt. Zeitgleich wird in Schritt 24 das in den Zuluftpfad 211 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 integrierte Absperrventil 216 geschlossen bzw. geschlossen gehalten. Die Kathode 210 des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 wird nun in umgekehrter Strömungsrichtung von der inerten Abluft des ersten Brennstoffzellenstapels 100 durchströmt. Durch Öffnen des in der Verbindungsleitung 214 angeordneten Absperrventils 215 in Schritt S25 wird anschließend die inerte Abluft der Anode 220 zugeführt. Zum Abführen der inerten Abluft wird bzw. werden in Schritt S26 das in den Anodenkreis 221 integrierte Purgeventil 223 und/oder das Drainventil 224 geöffnet. Das Purge- und/oder Drainventil 223, 224 kann bzw. können dabei vollständig oder getaktet geöffnet werden. Sofern in den Anodenkreis 221 ein Gebläse 222 integriert ist, kann dieses in Schritt S27 aktiviert und zum Aufbau eines Drucks bzw. zur aktiven Förderung der Abluft genutzt werden. In Schritt S28 wird dann geprüft, ob die Kathode 210 und die Anode 220 ausreichend inertisiert sind. Wird die ausreichende Inertisierung festgestellt („+“) kann anschließend in Schritt S29 der Vorgang beendet werden. Hierzu werden das Abluftrückführungsventil 12 im Gasströmungspfad 11 sowie das Absperrventil 215 in der Verbindungsleitung 214 geschlossen und der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 100 auf Normalbetrieb umgestellt, so dass > 1 ist. Ferner wird das Absperrventil 216 im Zuluftpfad 211 wieder geöffnet, um die

Luftversorgung des zweiten Brennstoffzellenstapels 200 sicherzustellen.