AT501963B1 - Process to fabricate decorative glass panel by bonding granite beads to horizontal surface followed by heating to glass melting point - Google Patents

Abstract

In a process to fabricate a decorative glass panel, an array of small granite beads are bonded at the desired positions on one side of a glass panel. The panel is then heated to the melting point of glass, allowing the granite stones to sink into the resulting detents in which they are then embedded partially exposed. The glass panel is then allowed to cool and is cut to size.

Description

2 AT 501 963 B12 AT 501 963 B1

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem mit zumindest einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle, mit einer kathodenseitigen Zuführleitung für ein 02-hältiges Gas, vorzugsweise Luft, einer Abführleitung für das Kathodenabgas, einer anodenseitigen Zuführleitung für ein H2-hältiges Brennstoffgas, einer Abführleitung für das Anodenabgas, sowie einer kathodenseitigen Rezirkulationseinrichtung zur teilweisen Rückführung des Kathodenabgases in den Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle, wobei die kathodenseitige Rezirkulationseinrichtung einen Separator zur Trennung des Kathodenabgases in eine flüssigwasserfreie Gasphase und Flüssigwasser aufweist. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit zumindest einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle.The invention relates to a fuel cell system with at least one low-temperature fuel cell, with a cathode-side supply line for a 02 -hältiges gas, preferably air, a discharge line for the cathode exhaust gas, an anode-side supply line for a H2-containing fuel gas, a discharge line for the anode exhaust gas, and a Cathode-side recirculation means for the partial return of the cathode exhaust gas in the cathode circuit of the fuel cell, wherein the cathode-side recirculation means comprises a separator for separating the cathode exhaust gas in a liquid-water-free gas phase and liquid water. Furthermore, the invention relates to a method for operating a fuel cell system with at least one low-temperature fuel cell.

Das Brennstoffzellensystem der eingangs beschriebenen Art weist bevorzugt mehrere zu einem sogenannten Brennstoffeellenstack zusammengefasste Brennstoffzellen, beispielsweise PEM-Brennstoffzellen, auf. Im Folgenden werden mit dem Begriff Kathodenabgas die ausgangs der Kathode anfallenden Produkte, hauptsächlich N2, 02 und H20, zusammengefasst. Der Begriff Anodenabgas umfasst ausgangs der Anode anfallende Produkte, welche bei reinem Wasserstoffbetrieb im Wesentlichen aus N2, H2 und H20 bestehen, sowie bei Verwendung eines Re-formats zusätzlich C02 enthalten.The fuel cell system of the type described in the introduction preferably has a plurality of fuel cells, for example PEM fuel cells, combined to form a so-called fuel stack. In the following, the term cathode exhaust gas summarizes the output of the cathode resulting products, mainly N2, 02 and H20. The term "anode exhaust gas" encompasses products of the anode which essentially consist of N 2, H 2 and H 2 O in pure hydrogen operation and additionally contain CO 2 when using a re-formate.

Aus der EP 0 654 182 B1 ist eine Brennstoffzelle, insbesondere eine PEM-Brennstoffzelle, und ein Verfahren zur Befeuchtung des Elektrolyten der Brennstoffzelle bekannt geworden. Wie aus der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 der EP 0 654 182 B1 erkennbar, weist die Brennstoffzelle sowohl eine kathodenseitige Rezirkulationsleitung als auch eine anodenseitige Rezir-kulationsleitung auf, in welchen jeweils Gasverdichter angeordnet sind. Über die kathodenseitige Rezirkulationsleitung kann ein Teil des aus der Kathode der PEM-Brennstoffzelle ausgetragenen Wassermenge und Wärme wieder der Kathode zugeführt werden. Mittels eines Einstellgliedes ist der rezirkulierte Anteil des Abgases einstellbar. Die Einstellung wird abhängig von der Leistungsabgabe der Brennstoffzelle vorgenommen.EP 0 654 182 B1 has disclosed a fuel cell, in particular a PEM fuel cell, and a method for moistening the electrolyte of the fuel cell. As can be seen from the schematic representation according to FIG. 1 of EP 0 654 182 B1, the fuel cell has both a cathode-side recirculation line and an anode-side recirculation line, in each of which gas compressors are arranged. About the cathode-side recirculation line, a portion of the discharged from the cathode of the PEM fuel cell amount of water and heat can be returned to the cathode. By means of an adjusting member of the recirculated portion of the exhaust gas is adjustable. The adjustment is made depending on the power output of the fuel cell.

Weiters werden in der EP 1 356 533 B1 Brennstoffzellen mit integrierter Befeuchtung sowie ein Verfahren zum Befeuchten von Brennstoffzellen-Prozessgas beschrieben. In diesem Dokument wird im Zusammenhang mit einer PEM-Brennstoffzelle eine erste Befeuchtungseinheit für die zugeführte Luft und eine zweite Befeuchtungseinheit für das Brennstoffgas beschrieben. Beide Befeuchtungseinheiten weisen einen Wärmetauscher sowie einen Kondensatabscheider auf. Das abgeschiedene Wasser kann dem Anoden- bzw. Kathodenkreis über jeweils in den Zufuhrleitungen für das Brennstoffgas sowie für die Luft angeordnete Venturidüsen zugeführt werden. Das Abgas der Brennstoffzelle wird hier nicht rezirkuliert, sondern nur dem jeweiligen Wärmetauschern zugeführt, um die Abwärme in das System rückzuführen.Furthermore, EP 1 356 533 B1 describes fuel cells with integrated humidification and a method for humidifying fuel cell process gas. In this document, a first humidification unit for the supplied air and a second humidification unit for the fuel gas will be described in connection with a PEM fuel cell. Both humidification units have a heat exchanger and a condensate separator. The separated water can be supplied to the anode or cathode circuit via Venturi nozzles respectively arranged in the supply lines for the fuel gas and for the air. The exhaust gas of the fuel cell is not recirculated here, but only supplied to the respective heat exchangers, to recycle the waste heat in the system.

Aus der WO 03/15204 A1 (MOTOROLA) ist es weiters bekannt, an der Kathodenseite einer Brennstoffzelle Wasser zu gewinnen und der Anodenseite zuzuführen.From WO 03/15204 A1 (MOTOROLA) it is further known to obtain water on the cathode side of a fuel cell and to supply it to the anode side.

Aus der WO 00/16425 A1 ist ein Stromerzeugungssystem bekannt, welches eine Brennstoffzelle mit herkömmlichem Aufbau umfasst. Der Großteil der Anmeldung (siehe Fig. 1 bis 8) hat ein Druckwechsel-Adsorptionssystem (pressure swing adsporption System - PSA) zum Gegenstand, welches zur Sauerstoffanreicherung in der kathodenseitigen Gaszufuhr der Brennstoffzelle dient. So ist beispielsweise in Fig. 9 ein derartiges Stromerzeugungssystem schematisch dargestellt, welches ein PSA-System zur Versorgung der Brennstoffzelle mit einem Gas aufweist, dessen Sauerstoffgehalt angereichert wird. Die Zufuhr des 02 angereicherten Gases erfolgt über eine Leitung in den Kathodenkanal, wobei ein Teil des Kathodenabgases über den Auslass entlassen und ein anderer Teil über eine Rückführleitung in den Kathodenkreis rückgeführt wird. In der Rückführleitung ist ein Kondensat-Separator angeordnet, in welchem überschüssiges Wasser aus dem Kathodenabgas abgeschieden wird. Das feuchte, reziklierte Kathodengas wird mit dem 02 angereicherten Gas des PSA-Systems gemischt und dem Kathodeneinlass zugeführt. 3 AT 501 963 B1From WO 00/16425 A1 a power generation system is known which comprises a fuel cell of conventional construction. The majority of the application (see FIGS. 1 to 8) relates to a pressure swing adsorption system (PSA), which serves for oxygen enrichment in the cathode-side gas supply of the fuel cell. Thus, for example, in FIG. 9, such a power generation system is schematically illustrated, which has a PSA system for supplying the fuel cell with a gas whose oxygen content is enriched. The supply of the 02 enriched gas via a line in the cathode channel, wherein a portion of the cathode exhaust gas discharged via the outlet and another part is returned via a return line in the cathode circuit. In the return line, a condensate separator is arranged, in which excess water is separated from the cathode exhaust gas. The wet, recompressed cathode gas is mixed with the 02 enriched gas of the PSA system and fed to the cathode inlet. 3 AT 501 963 B1

Weiters ist aus der EP 0 341 189 A1 eine Brennstoffzellenanordnung bekannt, bei welcher die kathodenseitige Abgasrückführung mit Hilfe eines Sauerstoffsensors geregelt wird, wobei der Sauerstoffgehalt im Kathodenabgas gemessen wird. Im Teillastbetrieb der Brennstoffzellenanordnung kann in Abhängigkeit der 02-Konzentration Abgas in den Kathodenkreislauf rückgeführt werden. Eine Abscheidung von Flüssigwasser ist hier nicht vorgesehen. Ähnliches gilt für eine Brennstoffzelle gemäß US 5,543,238 A, welche sowohl eine kathodenseitige als auch eine anodenseitige Rezirkulationseinrichtung zur Rückführung des Kathodenabgases, bzw. des Anodenabgases aufweist, wobei hier ebenfalls ein Separator zur Wasserab-scheidung fehlt.Furthermore, EP 0 341 189 A1 discloses a fuel cell arrangement in which the cathode-side exhaust gas recirculation is regulated with the aid of an oxygen sensor, the oxygen content in the cathode exhaust gas being measured. In partial load operation of the fuel cell arrangement, exhaust gas can be recirculated into the cathode circuit as a function of the O 2 concentration. A separation of liquid water is not provided here. The same applies to a fuel cell according to US Pat. No. 5,543,238 A, which has both a cathode-side and an anode-side recirculation device for returning the cathode exhaust gas or the anode exhaust gas, likewise without a separator for removing water.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensystem der eingangs beschriebenen Art mit einer kathodenseitigen Rezirkulationseinrichtung zur teilweisen Rückführung des Kathodenabgases einfach und kostengünstig herzustellen, bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Brennstoffzellensystems vorzuschlagen, bei welchem rasch auf Lastwechsel reagiert werden kann, wobei bei einfacher Systemtechnik auch bei kleinen Lasten ein hoher Gasdurchfluss gewährleistet ist und bei allen Lastzuständen für eine ausreichende Befeuchtung des Brennstoffzellensystems gesorgt sein soll.The object of the invention is to produce a fuel cell system of the type described above with a cathode-side recirculation device for the partial return of the cathode exhaust gas simply and inexpensively, or to propose a method for operating such a fuel cell system, which can be reacted quickly to load changes, with simple system technology Even with small loads, a high gas flow is ensured and should be provided under all load conditions for adequate humidification of the fuel cell system.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beide Komponenten, die Gasphase und das Flüssigwasser getrennt und unabhängig voneinander geregelt in den Kathodenkreislauf rückgeführt werden, wobei ggf. zusätzlich ein Teil des Flüssigwassers in den Anodenkreislauf rückgeführt werden kann.This object is achieved in that both components, the gas phase and the liquid water are separated and recycled independently controlled in the cathode circuit, wherein optionally in addition a portion of the liquid water can be recycled to the anode circuit.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für die flüssigwasserfreie Gasphase als auch für das Flüssigwasser zumindest eine separat regelbare Rezirkulationsleitung vorgesehen ist. Die flüssigwasserfreie Gasphase des Kathodenabgases enthält Wasserdampf, wobei die Konzentration durch die Sättigungstemperatur im Separator nach oben begrenzt ist.A device according to the invention for carrying out this method is characterized in that at least one separately controllable recirculation line is provided both for the liquid-water-free gas phase and for the liquid water. The liquid-water-free gas phase of the cathode exhaust gas contains water vapor, wherein the concentration is limited by the saturation temperature in the separator upwards.

Im Unterschied zur eingangs zitierten WO 00/16425 A1 erlauben die erfindungsgemäße Vorrichtung, bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kathodenseitig ein völlig unabhängiges Gas-und Wassermanagement, mit allen Vorteilen rasch auf sich ändernde Betriebszustände des Systems zu reagieren. Direkt beim kathodenseitigen Auslass aus dem Stack ist ein Separator, bzw. ein Flüssigwasser-Abscheider eingebaut. Hier kann flüssiges Wasser abgeschieden, kurzzeitig zwischengespeichert und wieder dem Kreislauf zugesetzt werden. Die Pumpe in der Flüssigwasser-Rezirkulation kann ausschließlich für Wasserförderung ausgelegt sein. Weiters kann ein Gebläse für die Gasrezirkulation verwendet werden, das nur Gase und kein flüssiges Wasser fördern muss. Das rezirkulierte Gas wird beispielsweise vor dem Stackeinlass in einer Mischstrecke in der kathodenseitigen Zuführleitung zugemischt.In contrast to the above-cited WO 00/16425 A1, the device according to the invention or the method according to the invention allow a completely independent gas and water management on the cathode side, with all advantages to react quickly to changing operating states of the system. Directly at the cathode-side outlet from the stack, a separator, or a liquid water separator is installed. Here, liquid water can be separated, cached for a short time and added back to the circulation. The pump in the liquid water recirculation can be designed exclusively for conveying water. Furthermore, a fan for the gas recirculation can be used, which only has to deliver gases and no liquid water. The recirculated gas is admixed, for example, in front of the stack inlet in a mixing section in the cathode-side supply line.

Das flüssige Wasser kann beim kathodenseitigen Stackeinlass einem Wärmetauscher/Ver-dampfer zugeführt, und dort in die Luft hinein verdampft werden (es besteht dort zusätzlicher Wärmebedarf für die Verdampfung).The liquid water can be fed to a heat exchanger / steamer at the cathode-side stack inlet, where it is vaporized into the air (there is additional heat requirement for the evaporation).

Erfindungsgemäß kann die Rezirkulationsleitung für das Flüssigwasser aus zwei separat regelbaren Zweigen bestehen, wobei der erste Zweig zur kathodenseitigen und der zweite Zweig zur anodenseitigen Wasserrückführung dient. Mittels einer zweiten, von der Kathodenseite unabhängig ansteuerbaren Flüssigwasserpumpe, kann ein Teil des abgeschiedenen Kathoden-Wassers dem Brennstoffgas zugeführt werden. Anodenseitig kann dann auch (eventuell nach einer Mischstrecke) ein Wärmetauscher/Verdampfer vorhanden sein.According to the invention, the recirculation line for the liquid water can consist of two separately controllable branches, wherein the first branch serves for the cathode-side and the second branch for the anode-side water return. By means of a second, independently controllable from the cathode side liquid water pump, a portion of the deposited cathode water can be supplied to the fuel gas. On the anode side, a heat exchanger / evaporator can then also be present (possibly after a mixing section).

Erfindungsgemäß sind zur Regelung der Durchflussrate in den Rezirkulationsleitungen für die Gasphase und das Flüssigwasser abhängig von den Betriebsparametern des Brennstoffzellensystems regelbare Kompressoren, Gebläse, Pumpen und/oder Drosselventile angeordnet. 4 AT 501 963 B1According to the invention, controllable compressors, blowers, pumps and / or throttle valves are arranged to regulate the flow rate in the recirculation lines for the gas phase and the liquid water depending on the operating parameters of the fuel cell system. 4 AT 501 963 B1

Erfindungsgemäß ergeben sich folgende Vorteile: • Anodenseite und Kathodenseite können grundsätzlich unabhängig voneinander betrachtet werden.According to the invention, the following advantages result: The anode side and the cathode side can basically be viewed independently of each other.

Kathodenseite: • Die Rückführung von Gasphase und flüssigem Wasser wird getrennt durchgeführt, d.h. eine separate Regelung ist möglich und vorteilhaft. • Bei kleinen Lasten wird primär das Gebläse zur Förderung der Gasphase aktiviert, um den Durchfluss und die Druckdifferenz über den Brennstoffzellenstack zu erhöhen; damit wird automatisch auch die Feuchte der in den Stack eintretenden Luft erhöht. Die dem System insgesamt zuzuführende Frischgasmenge (Frischluft von außen) kann gering gehalten werden, d.h. die Luftstöchiometrie ist sowohl bei großen auch bei kleinen Lasten recht gering (z.B. 2,0 - 2,5). Damit kann Kompressorleistung eingespart werden. • Der Minimalwert der Rückführungsrate des Gases kann von einer Feuchtemessung (Feuchteanforderung) oder von einer Durchflussmessung (Durchflussanforderung) bestimmt werden. • Die Flüssigwasser-Rückführung wird hauptsächlich von der Feuchteanforderung bei hoher Last bestimmt. • Die notwendige Verdampfungswärme kann passiv aus dem Kühlsystem übernommen werden (Wärmetauscher: Gas mit flüssigem Wasser vs. Kühlflüssigkeit), oder auch durch Kühlung (wegen Verdampfung) der komprimierten Frischluft im bzw. nach dem Kompressor.Cathode side: • The recycling of gas phase and liquid water is carried out separately, i. a separate regulation is possible and advantageous. • At low loads, the blower is primarily activated to advance the gas phase to increase the flow and pressure differential across the fuel cell stack; This automatically increases the humidity of the air entering the stack. The total amount of fresh gas to be supplied to the system (fresh air from outside) can be kept low, i. the air stoichiometry is quite low (e.g., 2.0-2.5) for both large and small loads. This can save compressor power. • The minimum value of the return rate of the gas can be determined by a humidity measurement (humidity request) or by a flow measurement (flow request). • The liquid water return is mainly determined by the humidity requirement at high load. • The necessary heat of vaporization can passively be taken from the cooling system (heat exchanger: gas with liquid water vs. cooling liquid), or by cooling (due to evaporation) of the compressed fresh air in or after the compressor.

Anodenseite: • Zusätzlich zur Rückführung des Anodenabgases (falls vorhanden) oder zur Befeuchtung in einem separaten Befeuchter (falls vorhanden) kann Flüssigwasser aus dem Separator zur Befeuchtung des frischen Brennstoffgases genutzt werden. Separate Befeuchter auf der Anodenseite können dadurch entfallen. • Die Flüssigwasser-Rückführung wird hauptsächlich von der Feuchteanforderung bei hoher Last bestimmt. • Die notwendige Verdampfungswärme kann passiv aus dem Kühlsystem übernommen werden (Wärmetauscher: Gas mit flüssigem Wasser vs. Kühlflüssigkeit).Anode side: • In addition to returning the anode exhaust gas (if present) or humidifying it in a separate humidifier (if present), liquid water from the separator can be used to humidify the fresh fuel gas. Separate humidifiers on the anode side can be omitted. • The liquid water return is mainly determined by the humidity requirement at high load. • The necessary heat of evaporation can passively be taken from the cooling system (heat exchanger: gas with liquid water vs. cooling liquid).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems, sowie die Figuren 2 bis 4 eine zweite, dritte und vierte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings. 1 shows a first embodiment variant of a fuel cell system according to the invention, and FIGS. 2 to 4 show a second, third and fourth embodiment variant of the system according to the invention.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Brennstoffzellensysteme 1 sind mit zumindest einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle 2 ausgestattet, wobei in der Regel mehrere derartige Brennstoffzellen zu einem sogenannten Brennstoffzellenstack zusammengefasst sind. An der Brennstoffzelle 2 (bzw. dem Brennstoffzellenstack) ist mit A die Anodenseite und mit K die Kathodenseite gekennzeichnet. Alle Ausführungsvarianten der Erfindung weisen unterschiedlich ausgeführte kathodenseitige Rezirkulationseinrichtungen 3 auf, welche die Rezirkulationsleitungen 10a, 10k und 11 aufweisen, wobei - wie dargestellt - auch eine einfache anodenseitige Rezirku-lationseinrichtung 4 vorgesehen sein kann. Die erfindungsgemäßen Vorteile gelten auch für Brennstoffzellensysteme 1 gemäß Fig. 1 bis 3 ohne anodenseitige Rezirkulationseinrichtung 4. 5 AT 501 963 B1The fuel cell systems 1 shown in FIGS. 1 to 4 are equipped with at least one low-temperature fuel cell 2, with several such fuel cells generally being combined to form a so-called fuel cell stack. At the fuel cell 2 (or the fuel cell stack) A is the anode side and K is the cathode side. All embodiments of the invention have differently designed cathode-side recirculation devices 3, which have the recirculation lines 10a, 10k and 11, wherein - as shown - a simple anode-side recirculation device 4 can be provided. The advantages according to the invention also apply to fuel cell systems 1 according to FIGS. 1 to 3 without an anode-side recirculation device 4. 5 AT 501 963 B1

Die Brennstoffzelle 2 weist eine kathodenseitige Zuführleitung 5 für ein 02-hältiges Gas (beispielsweise Luft) auf, sowie eine Abführleitung 6 für das Kathodenabgas. Weiters ist eine anodenseitige Zuführleitung 7 für ein H2-hältiges Brennstoffgas und eine Abführleitung 8 für das Anodenabgas vorgesehen. Die kathodenseitige Rezirkulationseinrichtung 3 dient bei der Erfindung zur teilweisen Rückführung der flüssigwasserfreien Gasphase und des Flüssigwassers in den Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle 2. Allen Ausführungsvarianten der Erfindung ist gemeinsam, dass die Rezirkulationseinrichtung 3 einen Separator 9 zur Trennung des Kathodenabgases in eine flüssigwasserfreie Gasphase und in flüssiges Wasser aufweist, wobei für jede der beiden Komponenten zumindest eine separat regelbare Rezirkulationsleitung 10, 11 vorgesehen ist. Die Rezirkulationsleitung 10 für das Flüssigwasser besteht aus zwei separat regelbaren Zweigen 10a, 10k, wobei der erste Zweig 10k zur kathodenseitigen Wasserrückführung und der zweite Zweig 10a zur anodenseitigen Wasserrückführung dient. Die vom Separator 9 zur Verfügung gestellte Wassermenge kann somit je nach Betriebszustand des Brennstoffzellensystems aufgeteilt und teilweise dem Anodenkreislauf und/oder dem Kathodenkreislauf zugeführt werden.The fuel cell 2 has a cathode-side supply line 5 for an O 2 -containing gas (for example, air), and a discharge line 6 for the cathode exhaust gas. Furthermore, an anode-side supply line 7 is provided for an H2-containing fuel gas and a discharge line 8 for the anode exhaust gas. All embodiments of the invention has in common that the recirculation device 3, a separator 9 for separating the cathode exhaust gas into a liquid-water-free gas phase and liquid water in the invention wherein at least one separately controllable recirculation line 10, 11 is provided for each of the two components. The recirculation line 10 for the liquid water consists of two separately controllable branches 10a, 10k, wherein the first branch 10k serves for cathode-side water return and the second branch 10a for anode-side water return. The amount of water provided by the separator 9 can thus be divided depending on the operating state of the fuel cell system and partially supplied to the anode circuit and / or the cathode circuit.

Zur Regelung der Durchflussrate in den Rezirkulationsleitungen 10, 11 für die Gasphase und das Flüssigwasser sind in den einzelnen Ausführungsvarianten unterschiedliche Einrichtungen, wie der Kompressor 16 beim Lufteinlass, die Gebläse 15 und 17 im Anodenkreis und im Kathodenkreis, die Pumpen 18k und 18a für das Flüssigwasser, sowie die Drosselventile 19, 20k, 20a und 21 vorgesehen, mit welchen abhängig von den Betriebsparametern des Brennstoffzellensystems die jeweilige Durchflussrate geregelt werden kann.To regulate the flow rate in the recirculation lines 10, 11 for the gas phase and the liquid water are different devices in the individual variants, such as the compressor 16 at the air inlet, the fans 15 and 17 in the anode circuit and in the cathode circuit, the pumps 18k and 18a for the liquid water , as well as the throttle valves 19, 20k, 20a and 21, with which the respective flow rate can be regulated depending on the operating parameters of the fuel cell system.

Wie bereits weiter oben ausgeführt, kann im Anodenkreislauf eine einfache Rezirkulationseinrichtung 4 zur teilweisen Rückführung des Anodenabgases angeordnet sein, welche ausgehend von der Abführleitung 8 für das Anodenabgas eine in die anodenseitige Zuführleitung 7 mündende Rezirkulationsleitung 14 aufweist, wobei zur Regelung der Durchflussrate ein von den Betriebsparametern des Brennstoffzellensystems regelbares Gebläse 15 in der Rezirkulationsleitung 14 vorgesehen ist.As already stated above, a simple recirculation device 4 for partial recycling of the anode exhaust gas can be arranged in the anode circuit, which starting from the discharge line 8 for the anode exhaust gas recirculation line 14 opening into the anode-side supply line 7, wherein for controlling the flow rate one of the operating parameters the fuel cell system controllable fan 15 is provided in the recirculation line 14.

Das Brennstoffgas wird entweder aus einem geeigneten Brennstoff, der in einem Behälter 22 vorliegt durch Reformierung (siehe Reformer 23 mit H20- und Wärmezufuhr, sowie Nachbehandlungseinrichtung 24 für das Reformat) hergestellt oder einem H2-Behälter 25 entnommen und in die anodenseitige Zuführleitung 7 eingespeist. Als 02-hältiges Gas kann beispielsweise Luft verwendet werden, welche über ein Filter 26 einen Kompressor 16 und ggf. einen Wärmetauscher 27 geführt und in die kathodenseitige Zuführleitung 5 eingespeist wird.The fuel gas is either prepared from a suitable fuel present in a vessel 22 by reforming (see H20 and heat reformer 23 and reformate after-treatment device 24) or taken from an H2 tank 25 and fed to the anode-side supply line 7. For example, air may be used as the 02-containing gas, which is guided via a filter 26, a compressor 16 and possibly a heat exchanger 27 and fed into the cathode-side supply line 5.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung die Rezirkulationsleitung 11 für die Gasphase und ein erster Zweig 10k der Rezirkulationsleitung 10 für das Flüssigwasser in die kathodenseitige Zuführleitung 5 münden, wobei im Bereich der Einmündung der Rezirkulationsleitung 10k ein Verdampfer 12 angeordnet sein kann.As shown in Fig. 1, according to an embodiment of the invention, the recirculation line 11 for the gas phase and a first branch 10k of the recirculation line 10 for the liquid water in the cathode-side supply line 5 open, wherein an evaporator 12 may be arranged in the region of the junction of the recirculation line 10k can.

Gemäß den in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Varianten der Erfindung ist es auch möglich, dass die Rezirkulationsleitung 11 für die Gasphase stromabwärts eines regelbaren Drosselventils 21 und stromaufwärts des Kompressors 16 in die kathodenseitige Zuführleitung einmündet. Durch diese Variante kann das Gebläse 17 in der kathodenseitigen Rezirkulationseinrichtung 3 entfallen, wobei durch die regelbaren Drosselventile 19 und 21 alle Teilströme (angesaugte Frischluft bzw. rückgeführte Gasphase) des Kathodenabgases unabhängig voneinander geregelt werden können.According to the variants of the invention shown in Figures 2, 3 and 4, it is also possible that the recirculation line 11 for the gas phase downstream of a controllable throttle valve 21 and upstream of the compressor 16 opens into the cathode-side supply line. By means of this variant, the fan 17 in the cathode-side recirculation device 3 can be dispensed with, whereby all partial flows (sucked fresh air or recirculated gas phase) of the cathode exhaust gas can be regulated independently of one another by the controllable throttle valves 19 and 21.

Wie in den Figuren 3 und 4 weiters dargestellt, ist es auch möglich, dass zusätzlich der erste Zweig 10k der Rezirkulationsleitung 10 für das Flüssigwasser stromaufwärts des Kompressors 16 in die kathodenseitige Zuführleitung 5 einmündet, wodurch auf eine Wasserpumpe 18k in der Rezirkulationsleitung 10k verzichtet werden kann. Die Durchflussregelung für das Flüssigwasser erfolgt dann durch das Drosselventil 20k. Es ist auch möglich, dass das Flüssigwasser 6 AT 501 963 B1 direkt in den Kompressor 16 rückgeführt wird.Further, as shown in Figs. 3 and 4, it is also possible that the first branch 10k of the recirculation line 10 for the liquid water upstream of the compressor 16 opens into the cathode-side supply line 5, whereby a water pump 18k in the recirculation line 10k can be dispensed with , The flow control for the liquid water then takes place through the throttle valve 20k. It is also possible that the liquid water 6 AT 501 963 B1 is recycled directly into the compressor 16.

Das im Separator 9 auf der Ausgangsseite der Kathode gewonnene Wasser kann auch für die Befeuchtung des Brennstoffgases verwendet werden. Wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, mündet dazu ein zweiter Zweig 10a der Rezirkulationsleitung 10 für das Flüssigwasser in die anodenseitige Zuführleitung 7, wobei im Bereich der Einmündung der Rezirkulationsleitung 10a ggf. ein Verdampfer 13 angeordnet ist.The recovered in the separator 9 on the output side of the cathode water can also be used for the humidification of the fuel gas. As shown in FIGS. 1 to 3, a second branch 10a of the recirculation line 10 for the liquid water opens into the anode-side supply line 7, wherein optionally an evaporator 13 is arranged in the region of the junction of the recirculation line 10a.

Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung kann der zweite Zweig 10a der Rezirkulationsleitung 10 für das Flüssigwasser stromaufwärts des Gebläses 15 in die Rezirkulationsleitung 14 für das Anodenabgas münden, wodurch eine Zirkulationspumpe in der Rückführleitung 10a entfallen kann, falls die Anodenseite bei einem im Vergleich zur Kathodenseite nicht zu hohen Druck betrieben wird. Die Durchflussmenge wird bei dieser Ausführungsvariante durch das Drosselventil 20a geregelt. Falls die Anodenseite der Brennstoffzelle auf einem durchschnittlich niedrigeren Druckniveau betrieben wird als die Kathodenseite, kann aufgrund des damit vorliegenden Druckgefälles das von der Kathodenseite stammende Flüssigwasser an einem beliebigen Ort des Anodenkreises eingespeist werden.According to the embodiment of the invention shown in Fig. 4, the second branch 10a of the recirculation line 10 for the liquid water upstream of the blower 15 in the recirculation line 14 for the anode exhaust gas, whereby a circulation pump in the return line 10a may be omitted if the anode side at a in the Compared to the cathode side is not operated at high pressure. The flow rate is controlled by the throttle valve 20a in this embodiment. If the anode side of the fuel cell is operated at an average lower pressure level than the cathode side, due to the pressure gradient therewith, the liquid water originating from the cathode side can be fed in at any location of the anode circuit.

Es ergeben sich somit vier Hauptvarianten der ErfindungThere are thus four main variants of the invention

Variante 1 (Fig. 1)Variant 1 (FIG. 1)

System mit fünf "Pumpen" - ein Kompressor 16 für die Frischluft, - zwei Gebläse 15,17 für die Rezirkulation der Gasphasen (Anodenkreislauf, Kathodenkreislauf), - zwei Pumpen 18k, 18a für die kathodenseitige und anodenseitige Rezirkulation von Flüssigwasser aus dem Separator 9.System with five " pumps " a compressor 16 for the fresh air, two fans 15, 17 for the recirculation of the gas phases (anode circuit, cathode circuit), two pumps 18k, 18a for the cathode-side and anode-side recirculation of liquid water from the separator 9.

Variante 2 (Fig. 2)Variant 2 (FIG. 2)

System mit vier "Pumpen" und zwei Drosselklappen - ein Kompressor 16 für die Frischluft und für die Rezirkulation der Gasphase (Kathodenkreislauf), - ein Gebläse 15 für die Rezirkulation des Anodenabgases, - zwei Pumpen 18k, 18a für die kathodenseitige und anodenseitige Rezirkulation von Flüssigwasser aus dem Separator 9, - eine Drosselklappe 21 in der kathodenseitigen Zuführleitung 5 für Frischluft, - eine Drosselklappe 19 in der Rezirkulationsleitung 11 für das Gasphasen-Rezirkulat (Kathodenkreislauf).System with four " pumps " and two throttle valves - a compressor 16 for the fresh air and for the recirculation of the gas phase (cathode circuit), - a fan 15 for the recirculation of the anode exhaust gas, - two pumps 18k, 18a for the cathode-side and anode-side recirculation of liquid water from the separator 9, - a throttle valve 21 in the cathode side supply line 5 for fresh air, - a throttle valve 19 in the recirculation line 11 for the gas phase recirculation (cathode circuit).

Variante 3 (Fig. 3)Variant 3 (FIG. 3)

System mit drei "Pumpen" und drei Drosselklappen - ein Kompressor 16 für die Frischluft, für die Rezirkulation der Gasphase (Kathodenkreislauf) und für die Rezirkulation von Flüssigwasser aus dem Separator 9 in den Kathodenkreislauf, - ein Gebläse 15 für die Rezirkulation des Anodenabgases, - eine Pumpe 18a für die anodenseitige Rezirkulation von Flüssigwasser aus dem Separator 9, - eine Drosselklappe 21 in der kathodenseitigen Zuführleitung 5 für Frischluft, - eine Drosselklappe 19 in der Rezirkulationsleitung 11 für die Gasphase (Kathodenkreislauf), - eine Drosselklappe 20k in der Rezirkulationsleitung 10k für das Flüssigwasser (Kathoden- 7 AT 501 963 B1 kreislauf).System with three "pumps" and three throttles - a compressor 16 for the fresh air, for the recirculation of the gas phase (cathode circuit) and for the recirculation of liquid water from the separator 9 in the cathode circuit, - a fan 15 for the recirculation of the anode exhaust gas, - a pump 18a for the anode side Recirculation of liquid water from the separator 9, - a throttle valve 21 in the cathode-side supply line 5 for fresh air, - a throttle valve 19 in the recirculation line 11 for the gas phase (cathode circuit), - a throttle 20k in the recirculation line 10k for the liquid water (cathode 7 AT 501 963 B1 cycle).

Variante 4 (Fig. 4)Variant 4 (FIG. 4)

System mit 2 "Pumpen" und vier Drosselklappen - ein Kompressor 16 für Frischluft, für die Rezirkulation der Gasphase (Kathodenkreislauf) und für die Rezirkulation von Flüssigwasser aus dem Separator 9 in den Kathodenkreislauf, - ein Gebläse 15 für Rezirkulation des Anodenabgases und für die Rezirkulation von Flüssigwasser aus dem Separator 9 in den Anodenkreislauf, - eine Drosselklappe 21 in der kathodenseitigen Zuführleitung 5 für Frischluft, - eine Drosselklappe 19 in der Rezirkulationsleitung 11 für die Gasphase (Kathodenkreislauf), - eine Drosselklappe 20k in der Rezirkulationsleitung 10k für das Flüssigwasser (Kathodenkreislauf), - eine Drosselklappe 20a in der Rezirkulationsleitung 10a für das Flüssigwasser (Anodenkreislauf).System with 2 " pumps " and four throttles - a compressor 16 for fresh air, for the recirculation of the gas phase (cathode circuit) and for the recirculation of liquid water from the separator 9 in the cathode circuit, - a fan 15 for recirculation of the anode exhaust gas and for the recirculation of liquid water from the separator. 9 in the anode circuit, a throttle 21 in the cathode-side supply line 5 for fresh air, a throttle valve 19 in the recirculation line 11 for the gas phase (cathode cycle), a throttle 20k in the recirculation line 10k for the liquid water (cathode cycle), a throttle valve 20a in the recirculation line 10a for the liquid water (anode circuit).

In den Varianten 2 bis 4 kann die Drosselklappe 21 auch entfallen, wenn der Durchfluss der frischen Luft direkt über die Leistung bzw. Drehzahl des Kompressors 16 geregelt wird, und der Durchfluss der rezirkulierten Gasphase, abhängig vom Unterdrück vor dem Kompressor 16, über die Drosselklappe 19. In den Varianten 3 und 4 kann der Durchfluss des Flüssigwasser-Rezirkulats ebenfalls abhängig vom Unterdrück vor dem Kompressor 16 über die Drosselklappe 20k geregelt werden. Bei hoher Rezirkulationsrate ergibt sich eine Rückkoppelung auf die Kompressorleistung, weil deutlich mehr gefördert werden müss (Frischluft und Rezirkulat).In the variants 2 to 4, the throttle valve 21 may also be omitted if the flow of fresh air is controlled directly by the power or speed of the compressor 16, and the flow of the recirculated gas phase, depending on the suppression of the compressor 16, via the throttle 19. In variants 3 and 4, the flow rate of the liquid water recirculation can also be regulated via the throttle valve 20 k, depending on the pressure in front of the compressor 16. At high recirculation rate, there is a feedback on the compressor performance, because significantly more must be promoted (fresh air and recirculate).

Das erfindungsgemäße System zeichnet sich durch folgende Vorteile aus: - gute Befeuchtung beider Reaktanden bei allen Lastzuständen, sowie großer Durchfluss bei kleinen Lasten; - einfacher Aufbau der Kathodenseite des Brennstoffzellensystems; - sehr dynamischer Betrieb des Brennstoffzellensystems möglich; - auf Speicherung von flüssigem Wasser und komplexes Flüssigwasser-Management kann verzichtet werden (außer temporärer Speicherung kleiner Mengen im Separator); - Anodenseite des Brennstoffzellensystems kann sehr einfach aufgebaut sein; - kathodenseitiger Betrieb mit Rezirkulation der Gasphase bei ausreichend hohen Gasdurchflüssen verhindert Ungleichverteilung der Gase und verhindert damit Elektroden-Korrosion; - Die dem System insgesamt zuzuführende Frischgasmenge (Frischluft von außen) kann gering gehalten werden, d.h. die Luftstöchiometrie ist sowohl bei großen auch bei kleinen Lasten recht gering (z.B. 2,0 - 2,5). Damit wird Kompressorleistung eingespart; - kathodenseitiger Betrieb mit Rezirkulation der Gasphase ermöglicht eine verbesserte Befeuchtung des Kathodengases bei allen Lasten und damit eine Verringerung der Membran-Degradation, sowie eine Erhöhung der Membranleitfähigkeit und der Zellleistung; - kathodenseitiger Betrieb mit Rezirkulation des Flüssigwassers ermöglicht verbesserte Befeuchtung des Kathodengases primär bei hoher Last; zum Teil kann auf eine zusätzliche Befeuchtungseinheit ganz verzichtet werden; - anodenseitiger Betrieb mit Rezirkulation des Kathoden-Flüssigwassers ermöglicht verbesserte Befeuchtung des Anodengases bei allen Lasten; zum Teil kann anodenseitig auf eine zusätzliche Befeuchtungseinheit ganz verzichtet werden; - sehr schnelle Reaktion bzw. Einleitung von Gegenmaßnahmen bei Erreichen eines kritischen Zustandes des Stacks möglich; - Änderung (Erhöhung oder Verringerung) von einer der beiden (oder beiden) Kathoden-Rezirkulationsraten für Gasphase und flüssiges Wasser; dadurch völlig unabhängiger, dynamischer Betrieb der beiden Kathoden-Rezirkulationen möglich; - Änderung (Erhöhung oder Verringerung) der Rezirkulationsrate von flüssigem Wasser in den Anodenkreislauf;The system according to the invention is characterized by the following advantages: good humidification of both reactants under all load conditions, as well as high flow rate at low loads; simple construction of the cathode side of the fuel cell system; - very dynamic operation of the fuel cell system possible; - Storage of liquid water and complex liquid water management can be omitted (except temporary storage of small quantities in the separator); - Anode side of the fuel cell system can be very simple; - Cathode-side operation with recirculation of the gas phase at sufficiently high gas flows prevents uneven distribution of gases, thus preventing electrode corrosion; - The total amount of fresh gas supplied to the system (fresh air from the outside) can be kept low, i. the air stoichiometry is quite low (e.g., 2.0-2.5) for both large and small loads. This saves compressor power; - Cathode-side operation with recirculation of the gas phase allows improved humidification of the cathode gas at all loads and thus a reduction in membrane degradation, and an increase in membrane conductivity and cell performance; - Cathode-side operation with recirculation of liquid water allows improved humidification of the cathode gas primarily at high load; In some cases, an additional moistening unit can be completely dispensed with; - anode-side operation with recirculation of the cathode liquid water allows improved humidification of the anode gas at all loads; in part, an additional moistening unit can be completely dispensed with on the anode side; - Very fast reaction or initiation of countermeasures upon reaching a critical state of the stack possible; Changing (increasing or decreasing) one of the two (or both) gas phase and liquid water cathode recirculation rates; thereby completely independent, dynamic operation of the two cathode recirculations possible; Changing (increasing or decreasing) the recirculation rate of liquid water into the anode circuit;

Claims (11)

8 AT 501 963 B1 - auf kathodenseitigen Gaskühler nach Kompression der Luft kann zum Teil verzichtet werden da die Kühlung der komprimierten "Frischluft" durch Verdampfung von Flüssigwasser-Rezirkulat möglich ist. Patentansprüche: 1. Brennstoffzellensystem (1) mit zumindest einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle (2) mit einer kathodenseitigen Zuführleitung (5) für ein 02-hältiges Gas, vorzugsweise Luft, einer Abführleitung (6) für das Kathodenabgas, einer anodenseitigen Zuführleitung (7) für ein H2-hältiges Brennstoffgas, einer Abführleitung (8) für das Anodenabgas, sowie einer kathodenseitigen Rezirkulationseinrichtung (3) zur teilweisen Rückführung des Kathodenabgases in den Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle (2), wobei die kathodenseitige Rezirkulationseinrichtung (3) einen Separator (9) zur Trennung des Kathodenabgases in eine flüssigwasserfreie Gasphase und Flüssigwasser autweist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für die flüssigwasserfreie Gasphase als auch für das Flüssigwasser zumindest eine separat regelbare Rezirkulationsleitung (10,11) vorgesehen ist.8 AT 501 963 B1 - on the cathode side gas cooler after compression of the air can be omitted partly because the cooling of the compressed " fresh air " by evaporation of liquid water recirculate is possible. 1. A fuel cell system (1) having at least one low-temperature fuel cell (2) with a cathode-side supply line (5) for a 02 -hältiges gas, preferably air, a discharge line (6) for the cathode exhaust gas, an anode-side supply line (7) for an H2-containing fuel gas, a discharge line (8) for the anode exhaust gas, and a cathode-side recirculation means (3) for the partial return of the cathode exhaust gas in the cathode circuit of the fuel cell (2), wherein the cathode-side recirculation means (3) a separator (9) for the separation the cathode exhaust gas autweist in a liquid-water-free gas phase and liquid water, characterized in that at least one separately controllable recirculation line (10,11) is provided both for the liquid-water-free gas phase and for the liquid water. 2. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulationsleitung (10) für das Flüssigwasser aus zwei separat regelbaren Zweigen (10k, 10a) besteht, wobei der erste Zweig (10k) zur kathodenseitigen und der zweite Zweig (10a) zur anodenseitigen Wasserrückführung dient.2. Fuel cell system (1) according to claim 1, characterized in that the recirculation line (10) for the liquid water consists of two separately controllable branches (10k, 10a), wherein the first branch (10k) to the cathode side and the second branch (10a) serves for anode-side water recycling. 3. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Durchflussrate in den Rezirkulationsleitungen (10, 11) für die flüssigwasserfreie Gasphase und das Flüssigwasser abhängig von den Betriebsparametern des Brennstoffzellensystems regelbare Kompressoren (16), Gebläse (17), Pumpen (18k, 18a) und/oder Drosselventile (19, 20k, 20a, 21) angeordnet sind.3. Fuel cell system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that for controlling the flow rate in the recirculation lines (10, 11) for the liquid-water-free gas phase and the liquid water depending on the operating parameters of the fuel cell system controllable compressors (16), blower (17 ), Pumps (18k, 18a) and / or throttle valves (19, 20k, 20a, 21) are arranged. 4. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Anodenkreislauf eine Rezirkulationseinrichtung (4) zur teilweisen Rückführung des Anodenabgases in die Brennstoffzelle (2) angeordnet ist, welche eine in die anodenseitige Zuführleitung (7) mündende Rezirkulationsleitung (14) für das Anodenabgas aufweist, wobei zur Regelung der Durchflussrate in der Rezirkulationsleitung (14) ein von den Betriebsparametern des Brennstoffzellensystems regelbares Gebläse (15) angeordnet ist.4. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the anode circuit, a recirculation device (4) for the partial return of the anode exhaust gas in the fuel cell (2) is arranged, which in the anode-side supply line (7) opening recirculation line (14) for the anode exhaust gas, wherein for controlling the flow rate in the recirculation line (14) a controllable by the operating parameters of the fuel cell system blower (15) is arranged. 5. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulationsleitung (11) für die flüssigwasserfreie Gasphase und ein erster Zweig (10k) der Rezirkulationsleitung (10) für das Flüssigwasser in die kathodenseitige Zuführleitung (5) münden, wobei im Bereich der Einmündung der Rezirkulationsleitung (10k) für das Flüssigwasser ggf. ein Verdampfer (12) angeordnet ist.5. Fuel cell system (1) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the recirculation line (11) for the liquid-water-free gas phase and a first branch (10k) of the recirculation line (10) for the liquid water into the cathode-side supply line (5) open , where appropriate, an evaporator (12) is arranged in the region of the confluence of the recirculation line (10k) for the liquid water. 6. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezirkulationsleitung (11) für die flüssigwasserfreie Gasphase stromabwärts eines regelbaren Drosselventils (21) und stromaufwärts eines Kompressors (16) in die kathodenseitige Zuführleitung (5) mündet.6. Fuel cell system (1) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the recirculation line (11) for the liquid-water-free gas phase downstream of a controllable throttle valve (21) and upstream of a compressor (16) opens into the cathode-side supply line (5). 7. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Zweig (10k) der Rezirkulationsleitung (10) für das Flüssigwasser stromaufwärts eines Kompressors (16) oder im Kompressor (16) in die kathodenseitige Zuführleitung (5) mündet.7. Fuel cell system (1) according to one of claims 2 to 4, characterized in that a first branch (10k) of the recirculation line (10) for the liquid water upstream of a compressor (16) or in the compressor (16) in the cathode-side feed line (5 ) opens. 8. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Zweig (10a) der Rezirkulationsleitung (10) für das Flüssigwasser in die anodenseitige Zuführleitung (7) mündet, wobei im Bereich der Einmündung der Rezirkula- 9 AT 501 963 B1 tionsleitung (10a) ggf. ein Verdampfer (13) angeordnet ist.8. Fuel cell system (1) according to one of claims 5 to 7, characterized in that a second branch (10a) of the recirculation line (10) for the liquid water into the anode-side supply line (7) opens, wherein in the region of the junction of the recirculation 9 AT 501 963 B1 tion line (10 a) optionally an evaporator (13) is arranged. 9. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Zweig (10a) der Rezirkulationsleitung (10) für das Flüssigwasser stromaufwärts eines Gebläses (15) in die Rezirkulationsleitung (14) für das Anodenabgas mündet.9. Fuel cell system (1) according to any one of claims 5 to 7, characterized in that a second branch (10a) of the recirculation line (10) for the liquid water upstream of a blower (15) opens into the recirculation line (14) for the anode exhaust gas. 10. Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit zumindest einer Niedertemperatur-Brennstoffzelle, wobei das Kathodenabgas zumindest teilweise rezirkuliert wird, wobei das rezirkulierte Kathodenabgas in eine flüssigwasserfreie Gasphase und in Flüssigwasser getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass beide Komponenten, die Gasphase und das Flüssigwasser getrennt und unabhängig voneinander geregelt in den Kathodenkreislauf rückgeführt werden.10. A method of operating a fuel cell system having at least one low-temperature fuel cell, wherein the cathode exhaust gas is at least partially recirculated, wherein the recirculated cathode exhaust gas is separated into a liquid-water-free gas phase and liquid water, characterized in that both components, the gas phase and the liquid water separated and Regulated independently be recycled in the cathode circuit. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Flüssigwassers in den Anodenkreislauf rückgeführt wird. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen11. The method according to claim 10, characterized in that a portion of the liquid water is recycled to the anode circuit. Including 4 sheets of drawings