AT521064B1 - Stacked fuel cell system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1), insbesondere ein SOFC-System, wobei das Brennstoffzellensystem (1) stapelartig aufgebaut ist, umfassend zumindest einen Brennstoffzellenstapel (2) mit einem Kathodenabschnitt (3) und einem Anodenabschnitt (4), zumindest eine Endplatte (5) und zumindest eine Gasverarbeitungsplatte (7), wobei der Brennstoffzellenstapel (2) zumindest bereichsweise über der Endplatte (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zwischenplatte (6) vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte (6) zumindest bereichsweise über der Gasverarbeitungsplatte (7) und die Endplatte (5) zumindest bereichsweise über der Zwischenplatte (6) angeordnet ist. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems (1).The invention relates to a fuel cell system (1), in particular an SOFC system, the fuel cell system (1) being constructed in a stack, comprising at least one fuel cell stack (2) with a cathode section (3) and an anode section (4), at least one end plate (5 ) and at least one gas processing plate (7), the fuel cell stack (2) being arranged at least in regions above the end plate (5), characterized in that at least one intermediate plate (6) is provided, the intermediate plate (6) at least in regions above the gas processing plate (7) and the end plate (5) is arranged at least in regions above the intermediate plate (6). The invention further relates to the use of such a fuel cell system (1).

Description

Beschreibungdescription

STAPELARTIG AUFGEBAUTES BRENNSTOFFZELLENSYSTEM [0001] Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein SOFC-System, wobei das Brennstoffzellensystem stapelartig aufgebaut ist, umfassend zumindest einen Brennstoffzellenstapel mit einem Kathodenabschnitt und einem Anodenabschnitt, zumindest eine Endplatte und zumindest eine Gasverarbeitungsplatte, wobei der Brennstoffzellenstapel zumindest bereichsweise über der Endplatte angeordnet ist.The fuel cell system, in particular an SOFC system, the fuel cell system being constructed in a stack-like manner, comprising at least one fuel cell stack with a cathode section and an anode section, at least one end plate and at least one gas processing plate, the fuel cell stack at least in regions the end plate is arranged.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems.[0002] The invention further relates to the use of such a fuel cell system.

[0003] Im Stand der Technik sind SOFC-Systeme („solid oxide fuel cell“; Festoxidbrennstoffzelle) mit einem oder mehreren Brennstoffzellenstapel zum Umwandeln von chemischer Energie in elektrische Energie bekannt. Bei solchen SOFC-Systemen sind sogenannte Gasverarbeitungsvorrichtungen (GPU, englisch für „gas processing units“) bekannt. Unter Gasverarbeitungsvorrichtungen sind all diejenigen Hilfsvorrichtungen im Brennstoffzellensystem zu verstehen, welche zur Bereitstellung von in einem Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems bearbeitbarem Prozessgas beitragen. Bei SOFC-Systemen können Gasverarbeitungsvorrichtungen Wärmetauscher, Reformer, Nachbrenner, Startbrenner, Verdampfer und dergleichen umfassen. Darüber hinaus umfassen aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffzellensysteme sogenannte Verteilerplatten, welche notwendig sind, um die Gasverarbeitungsvorrichtungen strömungstechnisch und mechanisch mit dem Brennstoffzellenstapel zu verbinden.[0003] SOFC systems (“solid oxide fuel cell”) with one or more fuel cell stacks for converting chemical energy into electrical energy are known in the prior art. In such SOFC systems, so-called gas processing devices (GPU, English for "gas processing units") are known. Gas processing devices are to be understood as all those auxiliary devices in the fuel cell system that contribute to the provision of process gas that can be processed in a fuel cell stack of the fuel cell system. In SOFC systems, gas processing devices can include heat exchangers, reformers, afterburners, starting burners, evaporators, and the like. In addition, fuel cell systems known from the prior art include so-called distributor plates, which are necessary in order to connect the gas processing devices to the fuel cell stack in terms of flow technology and mechanically.

[0004] Die jeweiligen Gasverarbeitungsvorrichtungen und Verteilerplatten nehmen im Brennstoffzellensystem einen wesentlichen Bestandteil des zur Verfügung stehenden Bauraums ein. Insbesondere bei mobilen Anwendungen gilt es diesen stets klein zu halten bzw. möglichst effizient auszunutzen.The respective gas processing devices and distributor plates take up an essential part of the available space in the fuel cell system. In the case of mobile applications in particular, it must always be kept small or used as efficiently as possible.

[0005] Brennstoffzellensysteme, in welchem dieser Problematik teilweise Rechnung getragen wird, sind beispielsweise aus der US 2009053569 A1 und der WO 2007087240 A2 bekannt.Fuel cell systems in which this problem is partially taken into account are known, for example, from US 2009053569 A1 and WO 2007087240 A2.

[0006] Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist, es ein möglichst kompaktes Brennstoffzellensystem anzugeben, welches insbesondere platzsparend in einem Kraftfahrzeug anordenbar ist.[0006] This is where the invention comes in. The object of the invention is to provide a fuel cell system which is as compact as possible and which can be arranged in a space-saving manner in a motor vehicle.

[0007] Ein weiteres Ziel ist es, eine Verwendung eines solchen Brennstoffzellensystems anzugeben.Another aim is to specify the use of such a fuel cell system.

[0008] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Brennstoffzellensystem der eingangs genannten Art zumindest eine Zwischenplatte vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte zumindest bereichsweise über der Gasverarbeitungsplatte und die Endplatte zumindest bereichsweise über der Zwischenplatte angeordnet ist.The object is achieved in that at least one intermediate plate is provided in a fuel cell system of the type mentioned, the intermediate plate is at least partially arranged above the gas processing plate and the end plate at least partially above the intermediate plate.

[0009] Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die plattenartige Ausbildung der Gasverarbeitungsplatte sowie die stapelartige Anordnung der Elemente zueinander, die Gasverarbeitungsplatte und der Brennstoffzellenstapel übereinander, sprich entlang einer Linie anordenbar ist. Besonders bevorzugt ist die Zwischenplatte vollständig über der Gasverarbeitungsplatte und die Endplatte vollständig über der Zwischenplatte angeordnet. Dadurch ist im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Brennstoffzellensystemen eine wesentlich platzsparende Lösung zur Anordnung der Elemente geschaffen. Die Zwischenplatte ist dabei wesentlich dünner als die Gasverarbeitungsplatte und aus dem Stand der Technik bekannte Verteilerplatten ausgebildet. Darüber hinaus ist durch den plattenartigen Aufbau insbesondere der Gasverarbeitungsplatte und die schichtweise Anordnung der Platten und des Brennstoffzellenstapels zueinander eine überaus kompakte Anordnung des gesamten Brennstoffzellensystems gegeben, wodurch in weiterer Folge ist eine weniger komplexe Wärmeisolation der einzelnen Elemente und/oder Platten als im Stand der Technik notwendig ist.An advantage achieved in this way can be seen in particular in that the plate-like design of the gas processing plate and the stack-like arrangement of the elements relative to one another, the gas processing plate and the fuel cell stack one above the other, that is to say can be arranged along a line. The intermediate plate is particularly preferably arranged completely above the gas processing plate and the end plate completely above the intermediate plate. As a result, a substantially space-saving solution for arranging the elements is created in comparison to fuel cell systems known from the prior art. The intermediate plate is substantially thinner than the gas processing plate and is made of distributor plates known from the prior art. In addition, the plate-like structure, in particular of the gas processing plate and the layered arrangement of the plates and the fuel cell stack with respect to one another, provide an extremely compact arrangement of the entire fuel cell system, as a result of which there is less complex thermal insulation of the individual elements and / or plates than in the prior art necessary is.

[0010] Wie vorstehend bereits erwähnt, ist unter der Gasverarbeitungsplatte eine VorrichtungAs already mentioned above, there is a device under the gas processing plate

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt zu verstehen, welche all diejenigen Hilfsvorrichtungen oder Elemente in einem Brennstoffzellensystem umfasst, welche zur Gewährleistung der Bereitstellung von in einem Brennstoffzellenstapel des Brennstoffzellensystems nutzbaren Gases beitragen. Bei SOFC-Systemen können solche Gasverarbeitungsplatten beispielsweise Wärmetauscher, Reformer, Abgasbrenner, Startbrenner und/oder Verdampfer umfassen.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office to understand, which includes all those auxiliary devices or elements in a fuel cell system that contribute to ensuring the provision of gas usable in a fuel cell stack of the fuel cell system. In SOFC systems, such gas processing plates can include, for example, heat exchangers, reformers, exhaust gas burners, starting burners and / or evaporators.

[0011] Günstig ist es, wenn der Brennstoffzellenstapel, die Endplatte, die Zwischenplatte und die Gasverarbeitungsplatte insbesondere kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Besonders bevorzugt sind diese miteinander verschraubt. Dadurch ist ein kompaktes Brennstoffzellensystem geschaffen, welches mehrere plattenförmige miteinander verbundene Elemente umfasst.It is advantageous if the fuel cell stack, the end plate, the intermediate plate and the gas processing plate are in particular non-positively connected to one another. These are particularly preferably screwed together. This creates a compact fuel cell system which comprises a plurality of plate-shaped interconnected elements.

[0012] Vorteilhaft ist es, wenn die Gasverarbeitungsplatte und die Zwischenplatte die selbe oder annähernd die selbe Querschnittsfläche aufweisen. Dadurch ist eine Anordnung dieser beiden Platten zueinander sowie eine Verbindung derselben weiter vereinfacht. Dies gilt auch für eine Herstellung der Platten. Mit Vorteil weist die Endplatte etwa eine gleiche Querschnittsfläche wie der Brennstoffzellenstapel selbst aufweist, wobei die Querschnittsfläche der Endplatte insbesondere kleiner ist als die Querschnittsfläche der Zwischenplatte.It is advantageous if the gas processing plate and the intermediate plate have the same or approximately the same cross-sectional area. This further simplifies the arrangement of these two plates with respect to one another and the connection thereof. This also applies to the manufacture of the panels. The end plate advantageously has approximately the same cross-sectional area as the fuel cell stack itself, the cross-sectional area of the end plate being in particular smaller than the cross-sectional area of the intermediate plate.

[0013] Es ist zweckmäßig, wenn die Endplatte zumindest einen Durchlass für ein sauerstoffhaltiges Fluid und einen Durchlass für reformierten Brennstoff aufweist, wobei die Endplatte insbesondere als integrales Element des Brennstoffzellenstapels ausgebildet ist. Das sauerstoffhaltige Fluid wird durch die Endplatte in Richtung eines Kathodenabschnittes des Brennstoffzellenstapels gefördert. Gemäß der Erfindung kann die Endplatte auch zwei oder mehr Durchlässe für das sauerstoffhaltige Fluid und/oder den Brennstoff aufweisen. Der vollständig reformierte Brennstoff wird durch den Durchlass in der Endplatte in Richtung eines Anodenabschnittes des Brennstoffzellenstapels gefördert. Die Endplatte ist insbesondere eine Endplatte des Brennstoffzellensystems, weshalb diese bevorzugt als integrales Bauteil derselben ausgeführt ist. Die Durchlässe sind als Leitungen oder Leitungsabschnitte ausgebildet oder verbinden einzelne Leitungsabschnitte, durch welche die Betriebsfluide von jeweiligen Betriebsfluidquellen in Richtung des Brennstoffzellenstapels und von diesem an die Umgebung geleitet und abgegeben werden. Darüber hinaus weist die Endplatte zumindest einen Durchlass für Brennstoffzellenstapelabgas, insbesondere zumindest einen Durchlass für Anodenabgas und einen strömungstechnisch getrennt davon geführten Durchlass für Kathodenabgas auf.It is expedient if the end plate has at least one passage for an oxygen-containing fluid and a passage for reformed fuel, the end plate being designed in particular as an integral element of the fuel cell stack. The oxygen-containing fluid is conveyed through the end plate in the direction of a cathode section of the fuel cell stack. According to the invention, the end plate can also have two or more passages for the oxygen-containing fluid and / or the fuel. The fully reformed fuel is conveyed through the passage in the end plate towards an anode portion of the fuel cell stack. The end plate is in particular an end plate of the fuel cell system, which is why it is preferably designed as an integral component of the same. The passages are designed as lines or line sections or connect individual line sections, through which the operating fluids are guided from respective operating fluid sources in the direction of the fuel cell stack and from there to the environment. In addition, the end plate has at least one passage for fuel cell stack waste gas, in particular at least one passage for anode waste gas and a passage for cathode waste gas which is separate from the flow.

[0014] Unter einem sauerstoffhaltigen Fluid ist im Rahmen der Erfindung ein erstes Betriebsfluid zu verstehen, insbesondere gasförmige Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges, gasförmiges Fluid. Besonders bevorzugt ist das sauerstoffhaltige Fluid Umgebungsluft. Brennstoff ist gemäß der Erfindung ein zweites Betriebsfluid. Als Brennstoff oder Kraftstoff wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein flüssiger Brennstoff wie Ethanol, Methanol, Ammoniak oder Diesel verwendet. Es kann allerdings auch ein gasförmiger Brennstoff oder ein Brennstoff-WasserGemisch verwendet werden. Es ist weiter eine Brennstoffquelle und eine Luftquelle vorgesehen, welche stromabwärts der Gasverarbeitungsplatte sowie außerhalb derselben angeordnet und mit jeweiligen Leitungen oder Leitungsabschnitten zum Leiten der Betriebsfluide verbunden sind. Die Betriebsfluide werden über in den verschiedenen stapelartig zueinander angeordneten Platten vorgesehenen Leitungen und Leitungsabschnitten geführt. Hierfür sind insbesondere zumindest eine Kathodenzuführleitung zum Führen von Luft zum Kathodenabschnitt, eine Anodenzuführleitung zum Führen von Brennstoff zum Anodenabschnitt und eine Brennstoffzellenstapelabgasleitung oder zumindest eine Kathodenabgasleitung und eine Anodenabgasleitung zum Führen von Kathodenabgas und Anodenabgas an die Umgebung vorgesehen. Gemäß der Erfindung führen die Leitungen durch alle Platten hindurch. Die Leitungen können mit Vorteil Teilleitungen umfassen, wobei in den Leitungen verschiedene Elemente des Brenn Stoff zell systems angeordnet sein können. Die Leitungen oder Teilleitungen können sowohl einzelne Komponenten des Brennstoffzellensystems als auch einzelne Platten desselben miteinander verbinden.An oxygen-containing fluid is to be understood in the context of the invention as a first operating fluid, in particular gaseous air or another oxygen-containing, gaseous fluid. The oxygen-containing fluid is particularly preferably ambient air. Fuel is a second operating fluid according to the invention. In the context of the invention, a liquid fuel such as ethanol, methanol, ammonia or diesel is used in particular as fuel. However, a gaseous fuel or a fuel-water mixture can also be used. A fuel source and an air source are further provided, which are arranged downstream of the gas processing plate and outside the same and are connected to respective lines or line sections for conducting the operating fluids. The operating fluids are routed via lines and line sections provided in the various plates arranged in a stack-like manner with respect to one another. For this purpose, in particular at least one cathode supply line for leading air to the cathode section, one anode supply line for leading fuel to the anode section and one fuel cell stack exhaust line or at least one cathode exhaust line and one anode exhaust line for leading cathode exhaust gas and anode exhaust gas to the surroundings are provided. According to the invention, the lines run through all plates. The lines can advantageously include partial lines, wherein different elements of the fuel cell system can be arranged in the lines. The lines or partial lines can connect individual components of the fuel cell system as well as individual plates thereof.

[0015] Unter einer Leitung ist vorliegend insbesondere ein Leitungssystem mit mehreren Lei[0015] In the present case, under one line there is in particular a line system with several Lei

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt tungsabschnitten zu verstehen. Unter den Zuführ- und Abgasleitungen sind nicht nur Leitungsabschnitte zu den Brennstoffzellenstapeln hin, sondern insbesondere auch Leitungsabschnitte zwischen und innerhalb der einzelnen Platten zu verstehen.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office sections. The supply and exhaust lines are not only to be understood as line sections to the fuel cell stacks, but in particular also line sections between and within the individual plates.

[0016] Günstig ist es, wenn die Zwischenplatte zumindest einen Durchlass für ein sauerstoffhaltiges Fluid, einen Durchlass für reformierten Brennstoff aufweist und eine Zuführleitung von einem weiteren sauerstoffhaltigen Fluid aufweist. Vor einem Durchtritt der Betriebsfluide durch die Endplatte werden diese also durch die Zwischenplatte geführt. Grundsätzlich kann es günstig sein, wenn die Zwischenplatte für die Betriebsfluide, welche dem Brennstoffzellenstapel zugeführt werden, keine weitere Funktion als die mittelbare Verteilung derselben von der Gasverarbeitungsplatte zum Brennstoffzellenstapel. Über die Zuführleitung von einem weiteren sauerstoffhaltigen Fluid kann entweder über eine Bypassleitung, welche von der Luftquelle abzweigt, oder Frischluft über eine gesonderte Quelle stromabwärts eines in der Gasverarbeitungsplatte angeordneten Kathodenwärmetauschers und stromaufwärts des Kathodenabschnittes einer Kathodenzuführleitung zugeführt wird. Dies ist insbesondere günstig, weil dadurch eine Temperatur der in der Kathodenzuführleitung geführten Luft regulierbar oder anpassbar ist, sodass die Temperatur der Luft, welche in den Kathodenabschnitt geführt wird bestimmbar ist. Die Zwischenplatte umfasst Leitungsabschnitt sowie Durchlässe für die Betriebsfluide sowie Leitungen, welche von außerhalb der stapelartig angeordneten Platten in die Zwischenplatte geführt werden. Diese ist zum Verteilen und/oder Vermischen von Betriebsfluiden ausgebildet und angeordnet. Weiter sind in der Zwischenplatte Durchlässe für Anodenabgas, Kathodenabgas oder bereits zusammengeführtem Brennstoffzellenabgas vorgesehen.It is advantageous if the intermediate plate has at least one passage for an oxygen-containing fluid, a passage for reformed fuel and has a feed line from a further oxygen-containing fluid. Before the operating fluids pass through the end plate, they are passed through the intermediate plate. In principle, it can be favorable if the intermediate plate for the operating fluids which are fed to the fuel cell stack has no other function than the indirect distribution thereof from the gas processing plate to the fuel cell stack. Via the supply line of a further oxygen-containing fluid, either a bypass line which branches off from the air source or fresh air can be supplied via a separate source downstream of a cathode heat exchanger arranged in the gas processing plate and upstream of the cathode section of a cathode supply line. This is particularly advantageous because it allows a temperature of the air conducted in the cathode supply line to be regulated or adjusted so that the temperature of the air which is conducted into the cathode section can be determined. The intermediate plate comprises line section and passages for the operating fluids as well as lines which are guided into the intermediate plate from outside the plates arranged in a stack. This is designed and arranged for distributing and / or mixing operating fluids. Passages for anode exhaust gas, cathode exhaust gas or already merged fuel cell exhaust gas are also provided in the intermediate plate.

[0017] Es ist von Vorteil, wenn die Gasverarbeitungsplatte einen Reformer, einen Nachbrenner und zumindest einen Kathodenwärmetauscher umfasst, wobei die Gasverarbeitungsplatte eine Hotbox bildet. Darüber hinaus umfasst die Gasverarbeitungsplatte mehrere Leitungen und Teilleitungen. Günstig kann es auch sein, wenn die Gasverarbeitungsplatte zudem einen Startbrenner und einen Verdampfer umfasst. Die Gasverarbeitungsplatte umfasst also alle Elemente, welche notwendig sind, um Brennstoff und Luft derart zu verarbeiten, dass diese im Brennstoffzellenstapel verarbeitet werden können. Die Elemente sind in der Gasverarbeitungsplatte derart ausgebildet und zueinander angeordnet, dass die Gasverarbeitungsplatte möglichst kompakt ausgebildet ist. Bevorzugt liegen diese unmittelbar aneinander bzw. grenzen unmittelbar aneinander an. Grundsätzlich kann es auch günstig sein, wenn der Startbrenner außerhalb der Gasverarbeitungsplatte angeordnet ist, bevorzugt kann dieser als eigene Platte ausgebildet sein, welche entweder in derselben Ebene wie die Gasverarbeitungsplatte oder unter der Gasverarbeitungsplatte angeordnet ist. Es kann auch zweckmäßig sein, wenn der Verdampfer außerhalb der Gasverarbeitungsplatte angeordnet ist, beispielsweise in derselben Ebene wir die Gasverarbeitungsplatte oder unterhalb derselben. Unter einer Hotbox ist im Rahmen der Erfindung jener Bereich zu verstehen, in welchem die Elemente angeordnet sind, welche eine hohe Temperatur aufweisen oder für deren Funktion benötigen. Grundsätzlich kann es günstig sein, wenn auch der Brennstoffzellenstapel selbst sowie die Zwischenplatte und die Endplatte in der Hotbox angeordnet sind. Die Hotbox ist mit Vorteil gegenüber der Umgebung wärmeisolierend ausgebildet.It is advantageous if the gas processing plate comprises a reformer, an afterburner and at least one cathode heat exchanger, the gas processing plate forming a hot box. In addition, the gas processing plate comprises several lines and partial lines. It can also be favorable if the gas processing plate also comprises a starting burner and an evaporator. The gas processing plate thus comprises all the elements that are necessary to process fuel and air in such a way that they can be processed in the fuel cell stack. The elements are formed in the gas processing plate and arranged relative to one another in such a way that the gas processing plate is made as compact as possible. These are preferably adjacent to one another or directly adjacent to one another. In principle, it can also be favorable if the starting burner is arranged outside the gas processing plate, preferably it can be designed as a separate plate, which is either arranged in the same plane as the gas processing plate or under the gas processing plate. It can also be expedient if the evaporator is arranged outside the gas processing plate, for example in the same plane as the gas processing plate or below it. Within the scope of the invention, a hot box is to be understood as the area in which the elements are arranged which have a high temperature or require them to function. In principle, it can be favorable if the fuel cell stack itself and the intermediate plate and the end plate are also arranged in the hot box. The hot box is advantageously heat-insulating from the surroundings.

[0018] Durch die wärmetauschenden Komponenten und katalytische Beschichtungen ist funktionelle Integration der Gasverarbeitungsplatte in Strömungskanäle möglich.The heat-exchanging components and catalytic coatings enable functional integration of the gas processing plate into flow channels.

[0019] Es ist zweckmäßig, wenn der Reformer als Teil eines beschichteten Wärmetauschers ausgebildet ist, wobei ein zu reformierender Brennstoff eine kalte Seite des Wärmetauschers durchströmt. Dabei kann der Reformer insbesondere Teil eines Plattenwärmetauschers sein. Die Wärmeübertragungselemente des Reformierungsbereiches des Wärmetauschers umfassen ein katalytisches Material, sodass eine für einen Reformierungsvorgang notwendige katalytische Reaktion durchführbar ist. Besonders bevorzugt sind dabei Wärmeübertragungselemente mit einem katalytischen Material beschichtet. Die eingesetzte katalytische Beschichtung kann direkt auf der Struktur des Wärmetauschers aufgebracht sein oder als eingelegtes beschichtetes Netz ausgebildet sein. Mit Vorteil wird der Brennstoff dem Reformer bereits gasförmig und überhitzt zugeführt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der der ReformierungsbereichIt is useful if the reformer is designed as part of a coated heat exchanger, with a fuel to be reformed flowing through a cold side of the heat exchanger. The reformer can in particular be part of a plate heat exchanger. The heat transfer elements of the reforming area of the heat exchanger comprise a catalytic material, so that a catalytic reaction necessary for a reforming process can be carried out. Heat transfer elements are particularly preferably coated with a catalytic material. The catalytic coating used can be applied directly to the structure of the heat exchanger or can be designed as an inserted coated network. The fuel is advantageously already supplied to the reformer in gaseous form and overheated. However, it can also be provided that the area of reform

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt als gemeinsam mit einem Überhitzungsbereich ausgebildet ist. Das soll heißen, dass die Überhitzung und die Reformierung des Brennstoffes in einem Schritt oder zumindest sehr zeitnah nacheinander durchführbar sind. Von Vorteil ist es, wenn die katalytische Beschichtung als katalytisches Gewebe oder katalytisch beschichtetes, insbesondere metallisches, Gitter ausgebildet ist. Besonders günstig ist es, wenn die Wärmeübertragungselemente des Reformers mit einem katalytischen Gewebe oder dem katalytisch beschichteten Gitter beschichtet sind. Die katalytische Beschichtung ist dazu ausgebildet, den verdampften und gegebenenfalls überhitzten Brennstoff zu reformieren. Die Reformierung erfolgt mit Vorteil durch Dampfreformierung ohne Zuführung von Luft oder Dampf. Insbesondere ist bei einer Verwendung eines wasserhaltigen Brennstoffes wie einem Ethanol-Wasser-Gemisch keine eigene Zuführung von (Wasser)dampf notwendig. Die für die Dampfreformierung benötigte Menge an Dampf ist bereits durch den Verdampften Brennstoff selbst zur Verfügung gestellt. Bei der Dampfreformierung erfolgt eine endotherme Reaktion. Die dafür notwendige Energie ist erfindungsgemäß über das Systemabgas, welches wärmeübertragend mit dem Reformer gekoppelt ist, bereitgestellt. Der Wärmetauscher kann im Gegenstromprinzip, im Gleichstromprinzip oder im Kreuzstromprinzip durchströmt werden.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office is designed together with an overheating area. This means that the fuel can be overheated and reformed in one step or at least very quickly in succession. It is advantageous if the catalytic coating is designed as a catalytic fabric or a catalytically coated, in particular metallic, grid. It is particularly expedient if the heat transfer elements of the reformer are coated with a catalytic fabric or the catalytically coated grid. The catalytic coating is designed to reform the vaporized and possibly overheated fuel. The reforming is advantageously carried out by steam reforming without the addition of air or steam. In particular, when using a water-containing fuel such as an ethanol-water mixture, no separate supply of (water) steam is necessary. The amount of steam required for steam reforming is already provided by the vaporized fuel itself. An endothermic reaction takes place during steam reforming. The energy required for this is provided according to the invention via the system exhaust gas, which is coupled to the reformer for heat transfer. The heat exchanger can be flowed through in the counterflow principle, in the cocurrent principle or in the crossflow principle.

[0020] Darüber hinaus kann es jedoch auch günstig sein, wenn eine Zuführleitung von Luft zum Reformer vorgesehen ist. Insbesondere ist Luft stromaufwärts des Reformers mit Brennstoff vermischbar. Dadurch ist es möglich, optional neben oder alternativ zur Dampfreformierung eine katalytische partielle Oxidation durchzuführen. Dies ist insbesondere in einer Startphase des Brennstoffzellensystems vorteilhaft, in welcher ein Brennstoffzellenstapel noch kalt ist und erwärmt werden muss. Durch die Zuführung von Luft bei, insbesondere ausschließlich, einer Startphase des Brennstoffzellensystems ist somit der Brennstoffzellenstapel durch katalytische partielle Oxidation aufwärmbar. Hat dieser eine vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die Zuführung der Luft, insbesondere durch ein Ventil wieder ausgeschalten. Darüber hinaus wird durch die Luftzufuhr bei einer Startphase des Brennstoffzellensystems, in welcher der erfindungsgemäße Wärmetauscher anordenbar ist, eine Rußbildung im Reformer oder einem Überhitzerbereich des Wärmetauschers verhindert oder zumindest stark reduziert. Es wurde nämlich herausgefunden, dass die Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Fluids wie Luft zum Verdampfungsvorgang des Wasser-Brennstoff-Gemisches Rußbildung bei einer, insbesondere ausschließlichen, Startphase eines Brennstoffzellensystems verhindert oder zumindest stark reduziert.In addition, however, it can also be advantageous if a supply line of air to the reformer is provided. In particular, air can be mixed with fuel upstream of the reformer. This makes it possible to optionally carry out a catalytic partial oxidation in addition to or as an alternative to steam reforming. This is particularly advantageous in a starting phase of the fuel cell system, in which a fuel cell stack is still cold and has to be heated. By supplying air during, in particular exclusively, a starting phase of the fuel cell system, the fuel cell stack can thus be warmed up by catalytic partial oxidation. If this has reached a predetermined temperature, the supply of air is switched off again, in particular by means of a valve. In addition, the air supply prevents or at least greatly reduces soot formation in the reformer or a superheater area of the heat exchanger during a starting phase of the fuel cell system in which the heat exchanger according to the invention can be arranged. It has been found that the supply of an oxygen-containing fluid such as air to the evaporation process of the water-fuel mixture prevents or at least greatly reduces soot formation during a, in particular exclusive, starting phase of a fuel cell system.

[0021] Dabei ist es weiter vorteilhaft, wenn der Nachbrenner als Teil des beschichteten Wärmetauschers ausgebildet ist, wobei Brennstoffzellenstapelabgas eine warme Seite des Wärmetauschers durchströmt. Somit sind sowohl der Reformer als auch der Nachbrenner als Teil desselben Wärmetauschers ausgebildet, wobei der Reformer die kalte und der Nachbrenner die warme Seite des Wärmetauschers bildet. Der Wärmetauscher ist bevorzugt ein Plattenwärmetauscher. Im Nachbrenner wird stromabwärts des Brennstoffzellenstapels Brennstoffzellenstapelabgas vollständig verbrannt. Hierfür ist auch die warme Seite des Wärmetauschers katalytisch beschichtet. Der im Brennstoffzellenstapel nicht vollständig verbrannte Brennstoff wird unter Zuführung von Kathodenabgas (Luft bzw. sauerstoffhaltiges Fluid) vollständig verbrannt. Um diese Verbrennung zu beschleunigen, ist der Nachbrenner, welche die warme Seite des Wärmetauschers bildet, zur Durchführung einer katalytischen Oxidation beschichtet. Kathodenabgas und Anodenabgas werden stromabwärts des Brennstoffzellenstapels insbesondere in der Zwischenplatte in einer Abgasleitung zu Brennstoffzellenstapelabgas zusammengeführt. Das heißt Kathodenabgas und Anodenabgas durchströmen die Endplatte getrennt voneinander und werden in der Zwischenplatte zusammengeführt, wobei vorgesehen sein kann, dass nur ein Teil vom Kathodenabgas und ein Teil vom Anodenabgas zusammengeführt werden. Restliche Teile des Kathodenabgases und Anodenabgases werden in jeweiligen Teilabgasleitungen verwendet. Zusammengeführtes Brennstoffzellenstapelabgas wird in der Abgasleitung in die Gasverarbeitungsplatte geführt, in welcher der Nachbrenner angeordnet ist. Das Brennstoffzellenstapelabgas weist in der Regel eine höhere Temperatur auf, wodurch Wärme vom Brennstoffzellenstapelabgas auf den zu reformierenden Brennstoff im Reformer übertragbar ist. Der Reformer ist folglich wärmeübertragend mit dem Nachbrenner gekoppelt. Das vollständig verbrannte Brennstoffzellenstapelabgas kann günstigerweise stromabwärts des Nachbrenners noch zumIt is further advantageous if the afterburner is designed as part of the coated heat exchanger, with fuel cell stack exhaust gas flowing through a warm side of the heat exchanger. Thus, both the reformer and the afterburner are formed as part of the same heat exchanger, the reformer forming the cold side and the afterburner the warm side of the heat exchanger. The heat exchanger is preferably a plate heat exchanger. In the afterburner, fuel cell stack exhaust gas is completely burned downstream of the fuel cell stack. The warm side of the heat exchanger is also catalytically coated for this. The fuel which is not completely burned in the fuel cell stack is completely burned with the supply of cathode exhaust gas (air or oxygen-containing fluid). In order to accelerate this combustion, the afterburner, which forms the warm side of the heat exchanger, is coated to carry out a catalytic oxidation. Cathode exhaust gas and anode exhaust gas are brought together downstream of the fuel cell stack, in particular in the intermediate plate, in an exhaust line to form fuel cell stack exhaust gas. That means cathode exhaust gas and anode exhaust gas flow through the end plate separately from one another and are brought together in the intermediate plate, it being possible for only a part of the cathode exhaust gas and a part of the anode exhaust gas to be brought together. Remaining parts of the cathode exhaust gas and anode exhaust gas are used in respective partial exhaust gas lines. Merged fuel cell stack exhaust gas is guided in the exhaust gas line into the gas processing plate in which the afterburner is arranged. The fuel cell stack exhaust gas generally has a higher temperature, as a result of which heat can be transferred from the fuel cell stack exhaust gas to the fuel to be reformed in the reformer. The reformer is consequently coupled to the afterburner for heat transfer. The completely combusted fuel cell stack exhaust gas can advantageously also downstream of the afterburner

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Erwärmen von Brennstoff in einem Verdampfer genutzt werden.Heating fuel can be used in an evaporator.

[0022] Der Brennstoff strömt über den Wärmetauscher, welcher als Platten-, Rohrbündelwärmetauscher oder mit einer alternativen Struktur ausgeführt ist, und erhitzt sich dabei. Gleichzeitig wird über durch das katalytische Material die Umwandlung des Brennstoffs in ein wasserstoffreiches Gas durchgeführt. Die Umwandlung kann je nach Betriebsstrategie endotherm, autotherm oder exotherm durchgeführt werden. Eine Dampfreformierung kann dabei durch das im Brennstoff beigemengte Wasser oder durch Anodengasrezirkulation erfolgen. Für die Umwandlung mittels katalytischer partieller Oxidation ist neben der Injektion des Brennstoffs zur Anodenlinie auch eine Luftzufuhr vorgesehen. Nach der Umwandlung des Brennstoffs kann das dadurch entstehende Reformatgas dem Brennstoffzellenstapel direkt zugeführt werden. Alternativ kann jedoch auch noch eine weitere Temperaturanpassung mit dem oder durch das Kathodengas erfolgen. Die benötigte Wärme für die Dampfreformierung kommt aus dem Brennstoffzellenstapelabgas, einem Gemisch aus Anoden- und Kathodenabgas. Die Oxidation findet dabei direkt im Wärmetauscher statt, da auch die warme Seite desselben katalytisch beschichtet (entweder unmittelbar oder durch ein eingelegtes Netz) ist.The fuel flows over the heat exchanger, which is designed as a plate, tube bundle heat exchanger or with an alternative structure, and heats up in the process. At the same time, the catalytic material is used to convert the fuel into a hydrogen-rich gas. Depending on the operating strategy, the conversion can be carried out endothermic, autothermal or exothermic. Steam reforming can take place through the water added to the fuel or through anode gas recirculation. In addition to the injection of the fuel to the anode line, an air supply is also provided for the conversion by means of catalytic partial oxidation. After the conversion of the fuel, the reformate gas thus created can be fed directly to the fuel cell stack. Alternatively, however, a further temperature adjustment can be carried out with or through the cathode gas. The heat required for steam reforming comes from the fuel cell stack exhaust gas, a mixture of anode and cathode exhaust gas. The oxidation takes place directly in the heat exchanger, since the warm side of the same is also catalytically coated (either directly or through an inserted mesh).

[0023] Günstig ist es, wenn der Reformer zumindest eine, insbesondere zwei, Brennstoffeinlässe für gasförmigen Brennstoff aufweist. Der Reformer weist dabei insbesondere eine u-förmige Querschnittsfläche auf, wobei die beiden Schenkel des u-förmigen Reformers jeweils einen Eingang für gasförmigen Brennstoff aufweisen. Das heißt, die Anodenzuführleitung trennt sich stromaufwärts des Reformers in zwei Teilleitungen auf, welche jeweils in den Reformer münden. Stromabwärts des Reformers und insbesondere stromaufwärts der Zwischenplatte werden die beiden Teilleitungen wieder zu einer gemeinsamen Anodenzuführleitung zusammengeführt, welche mittelbar über die Zwischenplatte und die Endplatte zum Anodenabschnitt geführt wird. Der reformierte Brennstoff wird in der Anodenzuführleitung durch die Zwischenplatte und die Endplatte hindurch zum Anodenabschnitt des Brennstoffzellenstapels geführt. Hierfür weiden die Zwischenplatte und die Endplatte jeweils eine oder mehrere Durchführen für den reformierten Brennstoff auf. Innerhalb des u-förmigen Reformers ist mit Vorteil der Kathodenwärmtauscher angeordnet, sodass die Gasverarbeitungsplatte eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist. Der Kathodenwärmetauscher umfasst zumindest einen Lufteinlass. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Wärmetauscher und des Kathodenwärmetauscher ist die Gasverarbeitungsplatte selbst kompakt und klein ausgebildet, wobei wärmeübertragende Flächen trotzdem groß sind, sodass ein hoher Wärmeübertrag stattfinden kann.It is advantageous if the reformer has at least one, in particular two, fuel inlets for gaseous fuel. The reformer in particular has a U-shaped cross-sectional area, the two legs of the U-shaped reformer each having an inlet for gaseous fuel. This means that the anode supply line separates upstream of the reformer into two sub-lines, which each open into the reformer. Downstream of the reformer and in particular upstream of the intermediate plate, the two sub-lines are brought together again to form a common anode supply line, which is led indirectly to the anode section via the intermediate plate and the end plate. The reformed fuel is fed in the anode supply line through the intermediate plate and the end plate to the anode section of the fuel cell stack. For this purpose, the intermediate plate and the end plate each have one or more bushings for the reformed fuel. The cathode heat exchanger is advantageously arranged within the U-shaped reformer, so that the gas processing plate has a rectangular cross-sectional area. The cathode heat exchanger comprises at least one air inlet. Due to the design and arrangement of the heat exchanger and the cathode heat exchanger according to the invention, the gas processing plate itself is compact and small, heat-transfer surfaces nevertheless being large, so that high heat transfer can take place.

[0024] Es ist von Vorteil, wenn ein Startbrenner vorgesehen ist. Grundsätzlich kann dieser als Teil der Gasverarbeitungsplatte ausgebildet sein. Günstig ist es jedoch, wenn dieser zumindest teilweise außerhalb der Gasverarbeitungsplatte, beispielsweise als eigene Platte, angeordnet ist. Bevorzugt ist der Startbrenner als zweistufiger Brenner ausgebildet, wobei ein erster Bereich des Startbrenners außerhalb der Gasverarbeitungsplatte angeordnet ist und ein katalytisches Material umfasst. Dem ersten Bereich des Startbrenners wird Luft und Brennstoff zugeführt, wobei der Brennstoff durch die Luft katalytisch verbrannt wird. Um das katalytische Material zu schonen, erfolgt die Verbrennung mit Vorteil unvollständig.It is advantageous if a starting burner is provided. Basically, this can be formed as part of the gas processing plate. However, it is expedient if it is arranged at least partially outside the gas processing plate, for example as a separate plate. The starting burner is preferably designed as a two-stage burner, a first region of the starting burner being arranged outside the gas processing plate and comprising a catalytic material. Air and fuel are fed to the first area of the starting burner, the fuel being catalytically burned by the air. In order to protect the catalytic material, the combustion is advantageously carried out incompletely.

[0025] Hierfür ist es günstig, wenn eine warme Seite des Kathodenwärmetauschers als zweiter Bereich des Starbrenners ausgebildet ist, wobei zwischen einem ersten Bereich und dem zweiten Bereich des Startbrenners Brennstoff zuführbar ist. Stromabwärts des Startbrenners wird der unvollständig verbrannte Brennstoff also dem in der Gasverarbeitungsplatte angeordneten Kathodenwärmetauscher zugeführt. Dabei kann vorgesehen sein, dass stromabwärts des ersten Bereich des Startbrenners und stromaufwärts des Kathodenwärmetauschers ein Zuführleitung für Brennstoff zugeführt wird. Dies ist vorteilhaft, um eine über eine kalte Seite des Kathodenwärmetauschers geführte Luft auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Die Leitungen vom ersten Bereich des Starbrenners führen über eine den zweiten Bereich des Startbrenners bildende warme Seite des Kathodenwärmetauschers. Um den stromabwärts des Kathodenwärmetauschers zugeführten Brennstoff zu verbrennen ist die warme Seite des Kathodenwärmetauscher katalytisch beschichtet, wohingegen die kalte Seite des Kathodenwärmetauscher nicht beschichtet ist. Über die kalte Seite des Kathodenwärmetauschers wird insbesondere durch einFor this purpose, it is advantageous if a warm side of the cathode heat exchanger is designed as a second region of the starter burner, fuel being able to be supplied between a first region and the second region of the starter burner. Downstream of the starting burner, the incompletely burned fuel is supplied to the cathode heat exchanger arranged in the gas processing plate. It can be provided that a feed line for fuel is fed downstream of the first region of the starting burner and upstream of the cathode heat exchanger. This is advantageous in order to heat an air passed over a cold side of the cathode heat exchanger to a high temperature. The lines from the first area of the star burner lead over a warm side of the cathode heat exchanger forming the second area of the starter burner. In order to burn the fuel supplied downstream of the cathode heat exchanger, the warm side of the cathode heat exchanger is coated catalytically, whereas the cold side of the cathode heat exchanger is not coated. On the cold side of the cathode heat exchanger is in particular by a

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt außerhalb der Gasverarbeitungsplatte angeordnetes Gebläse das sauerstoffhaltige Fluid erwärmt und in weiterer Folge durch die Zwischenplatte und Endplatte in Richtung des Kathodenabschnittes geführt. Das Gebläse ist hierfür stromabwärts des Luftquelle und stromaufwärts des Kathodenwärmetauschers angeordnet. Stromabwärts des Kathodenwärmetauschers kann das noch immer warme Gas dem Verdampfer zugeführt werden, sodass sowohl Abgas des Startbrenners als auch Brennstoffzellenabgas zum Verdampfen des Brennstoffes verwendbar ist.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office, a fan located outside the gas processing plate heats the oxygen-containing fluid and subsequently guides it through the intermediate plate and end plate in the direction of the cathode section. For this purpose, the blower is arranged downstream of the air source and upstream of the cathode heat exchanger. Downstream of the cathode heat exchanger, the still warm gas can be fed to the evaporator, so that both the exhaust gas from the starting burner and the fuel cell exhaust gas can be used to evaporate the fuel.

[0026] Auf der Kathodenlinie wird folglich ebenfalls ein Wärmetauscher, der Kathodenwärmetauscher eingesetzt, welcher allerdings nur abgasseitig beschichtet ist. Die mit Hilfe des Kathodenabgases aufgeheizte Kathodenluft ist somit direkt dem Brennstoffzellenstapel zuführbar. Wieviel Kathodenabgas zur Anodenlinie zur Oxidation des Anodengases und wieviel zu Kathodenlinie strömt, ist insbesondere über externe Drosselklappen im Abgasstrang geregelt. Sollte die Kathodenluft zu heiß sein, ist sie mittels der Zuführleitung von Luft, welche am Kathodenwärmetauscher vorbeigeführt wird, kühlbar. Die Mischung erfolgt dabei wie vorstehend beschrieben in der Zwischenplatte, insbesondere unmittelbar vor dem Eintritt in den Brennstoffzellenstapel oder bei Kombination der Endplatte und der Zwischenplatte, direkt in der Endplatte des Brennstoffzellenstapels. Sollte mehr Energie zum Aufheizen der Luft in der Kathodenlinie nötig sein, kann über den externen Startbrenner zugeheizt oder Brennstoff auf die Abgasseite des Kathodenwärmetauschers eingespritzt, werden um dort mit dem Kathodenabgas zu oxidieren.Consequently, a heat exchanger, the cathode heat exchanger, is also used on the cathode line, but is only coated on the exhaust gas side. The cathode air heated with the aid of the cathode exhaust gas can thus be fed directly to the fuel cell stack. How much cathode exhaust gas flows to the anode line for the oxidation of the anode gas and how much flows to the cathode line is regulated in particular via external throttle valves in the exhaust line. If the cathode air is too hot, it can be cooled by means of the supply line of air which is directed past the cathode heat exchanger. The mixing takes place as described above in the intermediate plate, in particular immediately before entering the fuel cell stack or, if the end plate and the intermediate plate are combined, directly in the end plate of the fuel cell stack. If more energy is required to heat the air in the cathode line, the external start burner can be used to heat the fuel or to inject fuel onto the exhaust side of the cathode heat exchanger in order to oxidize there with the cathode exhaust gas.

[0027] Es ist zweckmäßig, wenn ein Verdampfer vorgesehen ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein flüssiger Brennstoff verwendet ist. Der Verdampfer ist insbesondere außerhalb der Gasverarbeitungsplatte in der Anodenzuführleitung stromaufwärts des Reformers angeordnet. Dem Verdampfer, welcher insbesondere als kalte Seite eines Wärmetauschers ausgebildet ist, wird flüssiger Brennstoff zugeführt. Der flüssige Brennstoff wird im Reformer, über das über die warme Seite des Wärmetauschers geführte Brennstoffzellenstapelabgas und/oder Startbrennerabgas verdampft. Die entsprechenden Abgasleitungen sind also wärmeübertragend mit dem flüssigen Brennstoff verbunden. Wird das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem mit gasförmigen Brennstoff wie gasförmigem Erdgas betrieben, ist eine Anordnung des Verdampfers nicht notwendig; es kann auf den Verdampfer verzichtet werden.It is expedient if an evaporator is provided. This is particularly advantageous if a liquid fuel is used. The evaporator is arranged, in particular, outside the gas processing plate in the anode feed line upstream of the reformer. Liquid fuel is supplied to the evaporator, which is designed in particular as the cold side of a heat exchanger. The liquid fuel is evaporated in the reformer via the fuel cell stack exhaust gas and / or starting burner exhaust gas which is conducted over the warm side of the heat exchanger. The corresponding exhaust pipes are therefore connected to the liquid fuel in a heat-transferring manner. If the fuel cell system according to the invention is operated with gaseous fuel such as gaseous natural gas, an arrangement of the evaporator is not necessary; there is no need for the evaporator.

[0028] Von Vorteil ist es, wenn die Endplatte und die Zwischenplatte als integrales Element ausgebildet sind. Besonders günstig ist es, wenn das derartig gebildete integrale plattenförmige Element als Bereich oder Bestandteil des Brennstoffzellestapels selbst ausgebildet und angeordnet ist. Dadurch ist eine Kompaktheit des Brennstoffzellensystems weiter erhöht. Da damit die Zwischenplatte als Teil des Brennstoffzellenstapels ausgebildet ist, sind auch die Leitungsabschnitt sowie Durchlässe für die Betriebsfluide sowie Leitungen Teil des Brennstoffzellenstapels. Bei einer derartigen Ausbildung ist die Gasverarbeitungsplatte folglich unmittelbar mit dem Brennstoffzellenstapel verbindbar.It is advantageous if the end plate and the intermediate plate are designed as an integral element. It is particularly expedient if the integral plate-shaped element formed in this way is designed and arranged as a region or part of the fuel cell stack itself. This further increases the compactness of the fuel cell system. Since the intermediate plate is thus formed as part of the fuel cell stack, the line section and passages for the operating fluids and lines are also part of the fuel cell stack. With such a design, the gas processing plate can consequently be connected directly to the fuel cell stack.

[0029] Sind zwei Brennstoffzellenstapel vorgesehen, ist unterhalb der Gasverarbeitungsplatte eine spiegelverkehrte Anordnung der Zwischenplatte und der Endplatte vorgesehen, wobei an die zweite Endplatte unmittelbar der zweite Brennstoffzellenstapel anschließt. Bei einer Verwendung von zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel kann es günstig sein, wenn die Gasverarbeitungsplatte eine entsprechend große Dicke aufweist.If two fuel cell stacks are provided, a mirror-inverted arrangement of the intermediate plate and the end plate is provided below the gas processing plate, the second fuel cell stack directly adjoining the second end plate. When using two or more fuel cell stacks, it may be advantageous if the gas processing plate has a correspondingly large thickness.

[0030] Grundsätzlich ist die Gasverarbeitungsplatte derart aufgebaut, dass ein, zwei oder mehrere Brennstoffzellenstapel insbesondere unmittelbar mit dieser verbindbar sind. Die Zwischenplatte ist als dünne Zwischenplatte ausgebildet oder direkt über die Endplatte mit dem Brennstoffzellenstapel verbunden.Basically, the gas processing plate is constructed in such a way that one, two or more fuel cell stacks can in particular be connected directly to it. The intermediate plate is designed as a thin intermediate plate or is connected directly to the fuel cell stack via the end plate.

[0031] Es ist günstig, wenn eine Luftquelle und eine Brennstoffquelle vorgesehen sind, wobei sauerstoffhaltiges Fluid von einem in einer Kathodenzuführleitung angeordnetem Gebläse in Richtung eines Kathodenwärmetauschers förderbar ist. Beide Quellen sowie das Gebläse sind mit Vorteil außerhalb der Gasverarbeitungsplatte angeordnet.It is advantageous if an air source and a fuel source are provided, with oxygen-containing fluid being able to be conveyed in the direction of a cathode heat exchanger by a blower arranged in a cathode supply line. Both sources and the blower are advantageously arranged outside the gas processing plate.

[0032] Günstigerweise ist zumindest eine Anodenzuführleitung vorgesehen, wobei über dieAt least one anode supply line is advantageously provided, with the

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamtAT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office

Anodenzuführleitung Brennstoff stromabwärts der Brennstoffquelle in Richtung des Verdampfers, stromabwärts des Verdampfers in Richtung der Gasverarbeitungsplatte, stromabwärts der Gasverarbeitungsplatte in Richtung der Zwischenplatte und der Endplatte und stromabwärts der Endplatte als verdampfter und reformierter Brennstoff dem Anodenabschnitt zuführbar ist. Zum Fördern des Brennstoffes ist mit Vorteil stromabwärts der Brennstoffquelle eine Fördereinrichtung wie eine Pumpe angeordnet. Insbesondere ist weiter vorgesehen, dass sich stromabwärts der Fördereinrichtung und stromaufwärts des Verdampfers eine Startbrennerzuführleitung von der Anodenzuführleitung abzweigt, um Brennstoff dem Startbrenner zuzuführen. Zur Dosierung des Brennstoffes in den Leitungen sind in denselben stromabwärts der Abzweigung Dosiereinrichtungen, insbesondere Ventile vorgesehen. Durch die Dosiereinrichtungen kann eine Zuführung von Brennstoff auch zur Gänze eingestellt werden. Die Dosiereinrichtungen sind insbesondere außerhalb der Gasverarbeitungsplatte in einer sogenannten Coldbox angeordnet.Anode supply line fuel downstream of the fuel source in the direction of the evaporator, downstream of the evaporator in the direction of the gas processing plate, downstream of the gas processing plate in the direction of the intermediate plate and the end plate and downstream of the end plate as evaporated and reformed fuel can be supplied to the anode section. To convey the fuel, a conveying device such as a pump is advantageously arranged downstream of the fuel source. In particular, it is further provided that a starting burner supply line branches off from the anode supply line downstream of the delivery device and upstream of the evaporator in order to supply fuel to the starting burner. Metering devices, in particular valves, are provided in the pipes downstream of the branch for metering the fuel in the lines. A supply of fuel can also be completely stopped by the metering devices. The metering devices are in particular arranged outside the gas processing plate in a so-called cold box.

[0033] Zweckmäßig ist es, wenn stromabwärts des Brennstoffzellenstapels insbesondere in Zwischenplatte zumindest eine Abgasleitung vorgesehen ist, wobei in dieser Anodenabgas und Kathodenabgas zu Brennstoffzellenstapelabgas zusammenführbar ist, wobei das Brennstoffzellenstapelabgas stromabwärts des Brennstoffzellenstapels und die Endplatte durch die Zwischenplatte in Richtung des Nachbrenners und stromabwärts des Nachbrenners in Richtung des Verdampfers führbar ist. Die Abgasleitung, in welcher Kathodenabgas und Anodenabgas zusammengeführt werden, ist folglich in der Zwischenplatte angeordnet. Das Anodenabgas und das Kathodenabgas durchströmen die Endplatte getrennt voneinander, wobei diese Durchtritte zum Führen der beiden Abgasströme umfasst. Beispielsweise kann die Endplatte einen Durchtritt für Kathodenabgas und zwei Durchtritte für Anodenabgas umfassen.It is useful if at least one exhaust gas line is provided downstream of the fuel cell stack, in particular in the intermediate plate, in which anode exhaust gas and cathode exhaust gas can be combined to form fuel cell stack exhaust gas, the fuel cell stack exhaust gas downstream of the fuel cell stack and the end plate through the intermediate plate in the direction of the afterburner and downstream of the Afterburner can be guided in the direction of the evaporator. The exhaust gas line, in which cathode exhaust gas and anode exhaust gas are brought together, is consequently arranged in the intermediate plate. The anode exhaust gas and the cathode exhaust gas flow through the end plate separately from one another, which includes passages for guiding the two exhaust gas flows. For example, the end plate can comprise a passage for cathode exhaust gas and two passages for anode exhaust gas.

[0034] Weiter ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Kathodenzuführleitung vorgesehen ist, wobei über die Kathodenzuführleitung sauerstoffhaltiges Fluid stromabwärts der Luftquelle in Richtung des Kathodenwärmetauscher und stromabwärts des Kathodenwärmtauscher dem Kathodenabschnitt zuführbar ist. Zum Förden der Luft ist stromabwärts der Luftquelle eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse vorgesehen, welches außerhalb der Gasverarbeitungsplatte angeordnet ist. Insbesondere ist weiter vorgesehen, dass sich stromabwärts der Fördereinrichtung und stromaufwärts des Kathodenwärmetauschers mehrere Teilleitungen von der Kathodenzuführleitung abzweigen. So ist beispielsweise eine erste Teilleitung zum Zuführen von Luft stromabwärts des Verdampfers vorgesehen, sodass im Reformer eine partielle Oxidationsreaktion durchführbar ist. Die erste Teilleitung führt in die Gasverarbeitungsplatte. Darüber hinaus ist eine zweite Teilleitung vorgesehen, welche als Zuführleitung von sauerstoffhaltigem Fluid ausgebildet ist und über welche Luft stromabwärts des Kathodenwärmetauschers der Kathodenzuführleitung wieder zuführbar ist. Diese als Zuführleitung ausgebildete zweite Teilleitung trennt sich außerhalb der Gasverarbeitungsplatte von der Kathodenzuführleitung ab und führt direkt in die Zwischenplatte ohne die Gasverarbeitungsplatte zu passieren. Die zweite Teilleitung ist also als Bypassleitung des Kathodenwärmetauscher sowie der Gasverarbeitungsplatte ausgebildet. Ferner ist eine dritte Teilleitung vorgesehen, welche Luft zum Startbrenner fördert. Zur Dosierung der Luft in den Leitungen sind in denselben stromabwärts der Abzweigungen Dosiereinrichtungen, insbesondere Ventile vorgesehen. Durch die Dosiereinrichtungen kann eine Zuführung von Luft geregelt oder auch zur Gänze eingestellt werden. Die Dosiereinrichtungen sind insbesondere außerhalb wieder der Gasverarbeitungsplatte in der Coldbox angeordnet.It is also advantageous if at least one cathode supply line is provided, with oxygen-containing fluid being able to be supplied to the cathode section downstream of the air source in the direction of the cathode heat exchanger and downstream of the cathode heat exchanger via the cathode supply line. To convey the air, a conveying device, in particular a blower, is provided downstream of the air source, which is arranged outside the gas processing plate. In particular, it is further provided that a plurality of partial lines branch off from the cathode supply line downstream of the conveying device and upstream of the cathode heat exchanger. For example, a first partial line for supplying air downstream of the evaporator is provided, so that a partial oxidation reaction can be carried out in the reformer. The first sub-line leads into the gas processing plate. In addition, a second sub-line is provided, which is designed as a supply line of oxygen-containing fluid and via which air downstream of the cathode heat exchanger can be fed back to the cathode supply line. This second sub-line, which is designed as a feed line, separates from the cathode feed line outside the gas processing plate and leads directly into the intermediate plate without passing through the gas processing plate. The second sub-line is thus designed as a bypass line of the cathode heat exchanger and the gas processing plate. A third sub-line is also provided, which conveys air to the starting burner. Dosing devices, in particular valves, are provided in the lines downstream of the branches for metering the air in the lines. A supply of air can be regulated or even set entirely by the metering devices. The metering devices are again arranged outside the gas processing plate in the cold box.

[0035] Unter einer Coldbox ist im Rahmen der Erfindung eine Einheit zu verstehen, in welcher eine niedrige Temperatur als in der Hotbox notwendig ist. In der Coldbox sind insbesondere Ventile, Gebläse, Sensoren oder dergleichen angeordnet. Die Coldbox ist thermisch von der Hotbox getrennt.In the context of the invention, a cold box is to be understood as a unit in which a lower temperature than in the hot box is necessary. In particular, valves, blowers, sensors or the like are arranged in the cold box. The cold box is thermally separated from the hot box.

[0036] In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Anodenrezirkulationsleitung vorgesehen ist. Diese ist zu einem Teil in der Zwischenplatte angeordnet, in welcher die Anodenrezirkulationsleitung sich von der Anodenabgasleitung abtrennt. Stromabwärts dieser Abtrennung tritt die Anodenrezirkulationsleitung aus der Zwischenplatte hinaus, da außerhalb der Platten eine Anodenabgasfördereinrichtung wie ein Gebläse zum Fördern eines TeilsIn an embodiment variant of the invention it is provided that an anode recirculation line is provided. Part of this is arranged in the intermediate plate, in which the anode recirculation line separates from the anode exhaust gas line. Downstream of this partition, the anode recirculation line exits the intermediate plate because an anode exhaust gas conveyor, such as a blower for conveying a part, is located outside the plates

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt von Anodenabgas in Richtung des Reformers angeordnet ist. Stromabwärts des Gebläses führt die Anodenrezirkulationsleitung in Richtung der Gasverarbeitungsplatte, wo Anodenabgas dem Reformer zugeführt wird, um gegebenenfalls für die Reformierung notwendiges Wasser zur Verfügung zu stellen. Diese Ausführungsvariante ist insbesondere bei einer Verwendung von Diesel als Brennstoff von Vorteil. Die Aufteilung des Anodenabgases zur Rezirkulation und zur Oxidation erfolgt also über ein Rezirkulationsgebläse oder mit Hilfe einer Strahlpumpe, durch welche ein Aufteilungsverhältnis auf einen festgelegten Wert festlegbar und steuerbar ist. Die Teilung der Kanäle erfolgt dabei in der Zwischenplatte oder im Falle einer Kombination mit der Endplatte, direkt in der Endplatte des Brennstoffzellenstapels.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office of anode exhaust gas is arranged in the direction of the reformer. Downstream of the fan, the anode recirculation line leads in the direction of the gas processing plate, where anode exhaust gas is fed to the reformer, in order to provide water which may be necessary for the reforming. This variant is particularly advantageous when using diesel as fuel. The division of the anode exhaust gas for recirculation and for oxidation takes place via a recirculation blower or with the aid of a jet pump, by means of which a distribution ratio to a fixed value can be determined and controlled. The channels are divided in the intermediate plate or, in the case of a combination with the end plate, directly in the end plate of the fuel cell stack.

[0037] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gasverarbeitungsplatte zumindest teilweise additiv gefertigt ist. Insbesondere wird die Gasverarbeitungsplatte durch 3-D-Druck hergestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass Elemente derselben einzeln gedruckt werden oder die Gasverarbeitungsplatte als ganze Einheit gedruckt wird. Durch den Einsatz von additiver Fertigung (3-D Druck) wird eine Leistungssteigerung des Brennstoffzellensystems erreicht, da durch die kompakte Bauweise und Optimierung der Struktur Druckverluste im System herabgesetzt oder vermieden werden. Insbesondere wird dir gesamte Gasverarbeitungsplatte oder alle in dieser vorgesehen Elemente additiv hergestellt.It when the gas processing plate is at least partially made additive is particularly advantageous. In particular, the gas processing plate is produced by 3-D printing. It can be provided that elements of the same are printed individually or the gas processing plate is printed as a whole unit. The use of additive manufacturing (3-D printing) increases the performance of the fuel cell system, since the compact design and optimization of the structure reduce or avoid pressure losses in the system. In particular, the entire gas processing plate or all elements provided in it are manufactured additively.

[0038] Eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems erfolgt mit Vorteil zur Bereitstellung von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug.A fuel cell system according to the invention is advantageously used to provide electrical energy in a motor vehicle.

[0039] Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:Further advantages, features and effects result from the exemplary embodiments presented below. In the drawings, to which reference is made, show:

[0040] Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems;[0040] FIG. 1 shows an exploded view of a fuel cell system according to the invention;

[0041] Fig. 2 eine Explosionsdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems;[0041] FIG. 2 shows an exploded view of a further fuel cell system according to the invention;

[0042] Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems gemäß Fig. 2.3 shows a block diagram to illustrate a fuel cell system according to the invention according to FIG. 2.

[0043] Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 1, welches ein SOFC-System ist. Dieses umfasst einen in Fig. 1 nicht dargestellten Brennstoffzellenstapel 2 mit einem Kathodenabschnitt 3 und einem Anodenabschnitt 4. Weiter umfasst das Brennstoffzellensystem 1 eine Endplatte 5, eine Zwischenplatte 6 und eine Gasverarbeitungsplatte 7. Die Platten 5, 6, 7 und der Brennstoffzellenstapel 2 sind übereinander stapelartig zueinander angeordnet.1 shows a fuel cell system 1 according to the invention, which is an SOFC system. This includes a fuel cell stack 2 (not shown in FIG. 1) with a cathode section 3 and an anode section 4. Furthermore, the fuel cell system 1 comprises an end plate 5, an intermediate plate 6 and a gas processing plate 7. The plates 5, 6, 7 and the fuel cell stack 2 are one above the other stacked to each other.

[0044] Die Gasverarbeitungsplatte 7 umfasst einen u-förmig ausgebildeten Wärmetauscher 16, welcher in einer Anodenlinie bzw. Anodenzuführleitung 25 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 16 weist eine kalte und eine warme Seite auf, wobei die kalte Seite als Reformer 13 und die warme Seite als Nachbrenner 14 ausgebildet ist. Dabei sind beide Seiten katalytisch beschichtet. Der Wärmetauscher 16 wird im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 im Gegenstromprinzip durchflossen, wobei gasförmiger, zu reformierender Brennstoff im Reformer 13 durch Brennstoffzellenstapelabgas, welches im Nachbrenner 14 vollständig verbrannt wird, erhitzt und durch das katalytische Material reformiert wird. Das Brennstoffzellenabgas wird in einer Abgasleitung 26 geführt, in welcher eine Kathodenabgasleitung 26a und eine Anodenabgasleitung 26b zusammengeführt werden. Der Reformer 13 weist weiter zwei Brennstoffeinlässe 17 auf, über welche Brennstoff von einer nicht gezeigten Brennstoffquelle 23 mittelbar in den Reformer 13 einbringbar ist.The gas processing plate 7 comprises a U-shaped heat exchanger 16 which is arranged in an anode line or anode supply line 25. The heat exchanger 16 has a cold and a warm side, the cold side being a reformer 13 and the warm side being an afterburner 14. Both sides are coated catalytically. The heat exchanger 16 is flowed through in the exemplary embodiment according to FIG. 1 in the countercurrent principle, gaseous fuel to be reformed being heated in the reformer 13 by fuel cell stack exhaust gas, which is completely burned in the afterburner 14, and reformed by the catalytic material. The fuel cell exhaust gas is guided in an exhaust gas line 26, in which a cathode exhaust gas line 26a and an anode exhaust gas line 26b are brought together. The reformer 13 also has two fuel inlets 17, via which fuel can be introduced indirectly into the reformer 13 from a fuel source 23, not shown.

[0045] Zwischen den Schenkeln des u-förmig ausgebildeten Wärmetauschers 16 ist ein Kathodenwärmetauscher 15 angeordnet. Auch der Kathodenwärmetauscher 15 weist eine kalte und eine warme Seite auf. Über einen Lufteinlass ist ein sauerstoffhaltiges Fluid, insbesondere Luft, über eine Kathodenzuführleitung 23 von einer in Fig. 1 nicht gezeigten Luftquelle 22 in eine kalte Seite des Kathodenwärmetauschers 15 einbringbar. Die kalte Seite des Kathodenwärmetauschers 15 ist nicht beschichtet. Die Luft, welche stromabwärts des KathodenwärmetauschersA cathode heat exchanger 15 is arranged between the legs of the U-shaped heat exchanger 16. The cathode heat exchanger 15 also has a cold and a warm side. An oxygen-containing fluid, in particular air, can be introduced via an air inlet, via a cathode supply line 23, from an air source 22 (not shown in FIG. 1) into a cold side of the cathode heat exchanger 15. The cold side of the cathode heat exchanger 15 is not coated. The air flowing downstream of the cathode heat exchanger

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt dem Kathodenabschnitt 3 zugeführt wird, wird über Kathodenabgas, welches über die Kathodenabgasleitung 26a in eine warme Seite des Kathodenwärmetauschers 15 geleitet wird, erwärmt. Da stromabwärts des Kathodenabschnittes 3 über eine Auslassleitung eines Startbrenners 18 nicht vollständig verbranntes Kraftstoff dem Kathodenwärmetauscher 15 zuführbar ist, ist die warme Seite desselben katalytisch beschichtet.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office is supplied to the cathode section 3, is heated via cathode exhaust gas, which is conducted via the cathode exhaust gas line 26a into a warm side of the cathode heat exchanger 15. Since fuel which is not completely burned can be fed to the cathode heat exchanger 15 downstream of the cathode section 3 via an outlet line of a starting burner 18, the warm side of the same is catalytically coated.

[0046] Der Wärmetauscher 16 und der Kathodenwärmetauscher 15 sind als Plattenwärmetauscher ausgebildet, wobei beide im Gegenstromprinzip durchströmt werden. Der Lufteinlass des Kathodenwärmetauschers 15 ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Brennstoffeinlässe 17 des Wärmetauschers 16 angeordnet.The heat exchanger 16 and the cathode heat exchanger 15 are designed as plate heat exchangers, both of which are flowed through in the counterflow principle. The air inlet of the cathode heat exchanger 15 is arranged on an opposite side of the fuel inlets 17 of the heat exchanger 16.

[0047] Die Zwischenplatte 6 ist als dünne Verteilerplatte ausgebildet, in welcher Gasströme verteilt, zusammengeführt und/oder hinzugeführt werden. Die Zwischenplatte 6 umfasst jeweils einen Durchlass 10a für Luft und einen Durchlass 11a für Brennstoff. Über diese Durchlässe 10a, 11a, welche mit dem Kathodenwärmetauscher 15 über die Kathodenzuführleitung 24 bzw. mit dem Reformer 13 über die Anodenzuführleitung 25 strömungsverbunden sind, wird Luft mittelbar über die Endplatte 5 in Richtung des Kathodenabschnittes 3 und Brennstoff mittelbar über die Endplatte in Richtung des Anodenabschnittes 4 geführt. Die Zwischenplatte umfasst ferner eine Zuführleitung 12 für Luft zum Regulieren und/oder Anpassen einer Temperatur der in der Kathodenzuführleitung 24 geführten, erhitzten Luft. Darüber hinaus sind in der Zwischenplatte weitere Durchlässe 10b, 11b für Luft und Brennstoff vorgesehen. Wie in Fig. 1 gezeigt sind ein Durchlass für Luft 10b und zwei Durchlässe für Brennstoff 11b vorgesehen. Dabei führt die Kathodenabgasleitung 24 von dem Kathodenabschnitt 3 mittelbar über die Endplatte 5 durch den Durchlass für Luft 10b zum Reformer 13 und zum Kathodenwärmetauscher 15 in der Gasverteilungsplatte 7. Die Anodenabgasleitung 25 führt mittelbar über die Endplatte 5 zum Reformer 13.The intermediate plate 6 is designed as a thin distributor plate, in which gas streams are distributed, brought together and / or added. The intermediate plate 6 each comprises a passage 10a for air and a passage 11a for fuel. Via these passages 10a, 11a, which are in flow connection with the cathode heat exchanger 15 via the cathode supply line 24 or with the reformer 13 via the anode supply line 25, air is indirectly via the end plate 5 in the direction of the cathode section 3 and fuel is indirectly via the end plate in the direction of Anode section 4 out. The intermediate plate further comprises an air supply line 12 for regulating and / or adjusting a temperature of the heated air carried in the cathode supply line 24. In addition, further passages 10b, 11b for air and fuel are provided in the intermediate plate. As shown in FIG. 1, one passage for air 10b and two passages for fuel 11b are provided. The cathode exhaust line 24 leads from the cathode section 3 indirectly via the end plate 5 through the passage for air 10b to the reformer 13 and to the cathode heat exchanger 15 in the gas distribution plate 7. The anode exhaust line 25 leads indirectly via the end plate 5 to the reformer 13.

[0048] Zum mittelbaren Führen der Kathodenzuführleitung 24 und der Anodenzuführleitung 25 in Richtung des Brennstoffzellestapelabschnittes 2 sowie Abführen vom Brennstoffzellenstapelabschnitt 2 des Kathodenabgases in der Kathodenabgasleitung 26a und des Anodenabgases in der Anodenabgasleitung 26b weist die Endplatte mehrere Durchlässe 8a, 8b, 9a, 9b auf. Dabei ist ein Durchlass 8s zum Verbinden der Kathodenzuführleitung 24 mit dem Kathodenabschnitt 3 und ein Durchlass 9a zum Verbinden der Anodenzuführleitung 25 mit dem Anodenabschnitt 4 vorgesehen. Weiter sind zwei Durchlässe 9b zum Abführen von Anodenabgas und ein Durchlass 8b zum Abführen von Kathodenabgas vorgesehen.For the indirect routing of the cathode supply line 24 and the anode supply line 25 in the direction of the fuel cell stack section 2 and the removal of the fuel cell stack section 2 of the cathode exhaust gas in the cathode exhaust line 26a and the anode exhaust gas in the anode exhaust line 26b, the end plate has a plurality of passages 8a, 8b, 9a, 9b. A passage 8s for connecting the cathode supply line 24 to the cathode section 3 and a passage 9a for connecting the anode supply line 25 to the anode section 4 are provided. Two passages 9b for discharging anode exhaust gas and one passage 8b for discharging cathode exhaust gas are also provided.

[0049] In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1 gezeigt. Diese entspricht in vielen Teilen dem Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 1, weshalb auf eine erneute Beschreibung der Komponenten und Funktionen, welche jenen der Fig. 1 entsprechen, verzichtet wird. Im Unterschied zum Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 1 umfasst das in Fig. 2 gezeigte Brennstoffzellensystem 1 eine Anodenrezirkulationsleitung 28. Diese ist zu einem Teil in der Zwischenplatte 4 angeordnet, in welcher die Anodenrezirkulationsleitung 28 sich von der Anodenabgasleitung 26b abtrennt. Stromabwärts dieser Abtrennung tritt die Anodenrezirkulationsleitung 28 aus der Zwischenplatte 4 hinaus, da außerhalb der Platten eine ein Gebläse 30 zum Fördern eines Teils von Anodenabgas in Richtung des Reformers 13 angeordnet ist. Stromabwärts des Gebläses 30 führt die Anodenrezirkulationsleitung 28 in Richtung der Gasverarbeitungsplatte 7, wo Anodenabgas dem Reformer 13 zugeführt wird, um gegebenenfalls für die Reformierung notwendiges Wasser zur Verfügung zu stellen.A further exemplary embodiment of a fuel cell system 1 according to the invention is shown in FIG. 2. This corresponds in many parts to the fuel cell system 1 according to FIG. 1, which is why a new description of the components and functions which correspond to those of FIG. 1 is dispensed with. In contrast to the fuel cell system 1 according to FIG. 1, the fuel cell system 1 shown in FIG. 2 comprises an anode recirculation line 28. This is partially arranged in the intermediate plate 4, in which the anode recirculation line 28 separates from the anode exhaust line 26b. Downstream of this separation, the anode recirculation line 28 emerges from the intermediate plate 4, since a fan 30 for conveying a part of anode exhaust gas in the direction of the reformer 13 is arranged outside the plates. Downstream of the blower 30, the anode recirculation line 28 leads in the direction of the gas processing plate 7, where anode exhaust gas is fed to the reformer 13, in order to provide water which may be necessary for the reforming.

[0050] Die Aufteilung des Anodenabgases zur Rezirkulation und zur Oxidation erfolgt also über ein Rezirkulationsgebläse 30.The division of the anode exhaust gas for recirculation and for oxidation takes place via a recirculation fan 30.

[0051] Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems gemäß Fig. 2. Neben den bereits beschriebenen Funktionen und Elemente ist hier auch gezeigt, dass Brennstoffzellenstapelabgas, welches vollständig verbrannt ist und die gesamte Wärme an in der Gasverarbeitungsplatte 7 angeordnete Komponenten abgegeben hat, an die Umgebung 31 abgegeben wird. Zudem sind ein Startbrenner 18 und ein Verdampfer 21 vorgesehen. Der Starbrenner 18 und der Verdampfer 21 sind mit Vorteil außerhalb der GasFIG. 3 shows a block diagram to illustrate a fuel cell system according to the invention according to FIG. 2. In addition to the functions and elements already described, it is also shown here that fuel cell stack exhaust gas, which is completely combusted, and emits all of the heat to components arranged in the gas processing plate 7 is released to the environment 31. A start burner 18 and an evaporator 21 are also provided. The star burner 18 and the evaporator 21 are advantageously outside the gas

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AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamt verarbeitungsplatte 7 und der Zwischenplatte 6 angeordnet. Ferner sind verschiedene Teilleitungen der Kathodenzuführleitung 24 und der Anodenzuführleitung 25 dargestellt, wobei eine darin geförderte Menge an Luft und Brennstoff über Ventile 33 regelbar ist. Zum Fördern des Brennstoffes in Richtung der Gasverarbeitungsplatte 7 ist eine Brennstoffpumpe 32 vorgesehen.AT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office processing plate 7 and the intermediate plate 6 arranged. Furthermore, various sub-lines of the cathode supply line 24 and the anode supply line 25 are shown, wherein an amount of air and fuel conveyed therein can be regulated via valves 33. A fuel pump 32 is provided for conveying the fuel in the direction of the gas processing plate 7.

[0052] Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Brennstoffzellensystems 1 ist eine funktionelle Integration der Gasverarbeitungsplatte 7 in Strömungskanäle durch wärmetauschende Komponenten und katalytische Beschichtungen möglich. Mittels additiver Fertigung der Gasverarbeitungsplatte 7 erfolgt auch eine Strukturoptimierung.The inventive design of the fuel cell system 1 enables a functional integration of the gas processing plate 7 into flow channels by means of heat-exchanging components and catalytic coatings. Structural optimization is also carried out by means of additive manufacturing of the gas processing plate 7.

[0053] Der Brennstoff wird der Anodenlinie in der Anodenzuführleitung 25 der Gasverarbeitungsplatte 7 bestehend aus dem Wärmetauscher 16 gasförmig und überhitzt zugeführt. Der Brennstoff strömt über den Wärmetauscher 16 und erhitzt sich dabei. Gleichzeitig wird durch die eingesetzte katalytische Beschichtung die Umwandlung des Brennstoffs auf ein wasserstoffreiches Gas durchgeführt. Die Umwandlung kann je nach Betriebsstrategie endotherm, autotherm oder exotherm sein. Dampfreformierung kann dabei durch das im Brennstoff beigemengte Wasser oder durch die Anodengasrezirkulation erfolgen. Für die Umwandlung mittels katalytischer partieller Oxidation ist neben der Injektion des Brennstoffs zur Anodenlinie auch eine Luftzufuhr vorgesehen. Nach der Umwandlung des Brennstoffs kann das Reformatgas dem Brennstoffzellenstapel 2 direkt zugeführt werden oder noch eine weitere Temperaturanpassung mit dem Kathodengas erfolgen. Die benötigte Wärme für die Dampfreformierung kommt aus dem Abgas Brennstoffzellenstapels 2, was Gemisch aus Anoden- und Kathodenabgas ist. Die Oxidation findet dabei direkt im Wärmetauscher 16 statt, da auch hier eine katalytische Beschichtung vorgesehen ist.The fuel is supplied to the anode line in the anode supply line 25 of the gas processing plate 7 consisting of the heat exchanger 16 in gaseous and superheated form. The fuel flows over the heat exchanger 16 and heats up in the process. At the same time, the conversion of the fuel to a hydrogen-rich gas is carried out by the catalytic coating used. Depending on the operating strategy, the conversion can be endothermic, autothermal or exothermic. Steam reforming can take place through the water added to the fuel or through the anode gas recirculation. In addition to the injection of the fuel to the anode line, an air supply is also provided for the conversion by means of catalytic partial oxidation. After the conversion of the fuel, the reformate gas can be fed directly to the fuel cell stack 2 or a further temperature adjustment can be carried out with the cathode gas. The heat required for steam reforming comes from the exhaust gas fuel cell stack 2, which is a mixture of anode and cathode exhaust gas. The oxidation takes place directly in the heat exchanger 16, since a catalytic coating is also provided here.

[0054] Die Aufteilung des Anodenabgases zur Rezirkulation und zur Oxidation erfolgt über das Rezirkulationsgebläse 30, welche das Aufteilungsverhältnis festlegt. Die Teilung der Kanäle erfolgt dabei in der Zwischenplatte 6 oder im Falle einer Kombination mit der Endplatte 5, direkt in der Endplatte 5 des Brennstoffzellenstapels 2.The division of the anode exhaust gas for recirculation and for oxidation takes place via the recirculation fan 30, which defines the distribution ratio. The channels are divided in the intermediate plate 6 or, in the case of a combination with the end plate 5, directly in the end plate 5 of the fuel cell stack 2.

[0055] Auf der Kathodenlinie wird ebenfalls ein Wärmetauscher, der Kathodenwärmetauscher 15 eingesetzt welcher allerdings nur abgasseitig beschichtet ist. Die mit Hilfe des Kathodenabgases aufgeheizte Kathodenluft kann somit direkt dem Brennstoffzellenstapel 2 zugeführt werden. Wieviel Kathodenabgas zur Anodenlinie zur Oxidation des Anodengases und wieviel zu Kathodenlinie strömt, wird über externe Drosselklappen im Abgasstrang geregelt. Sollte die Kathodenluft zu heiß sein, kann sie mittels der Zuführleitung 12 für Luft, welche am Kathodenwärmetauscher 15 vorbeigeführt wird, gekühlt werden. Die Mischung erfolgt dabei in der Zwischenplatte 6, direkt vor dem Eintritt in den Brennstoffzellenstapel 2 oder bei Kombination, direkt in der Endplatte 5 des Brennstoffzellenstapels 2. Sollte mehr Energie zum Aufheizen der Kathodenlinie nötig sein, kann über den extern angeordneten Startbrenner 18 zugeheizt oder Brennstoff auf die Abgasseite des Kathodenwärmetauschers 15 eingespritzt werden, um dort mit dem Kathodenabgas zu oxidieren.A heat exchanger, the cathode heat exchanger 15, is also used on the cathode line, but is only coated on the exhaust side. The cathode air heated with the aid of the cathode exhaust gas can thus be fed directly to the fuel cell stack 2. How much cathode exhaust gas flows to the anode line for the oxidation of the anode gas and how much flows to the cathode line is regulated via external throttle valves in the exhaust line. If the cathode air is too hot, it can be cooled by means of the supply line 12 for air, which is led past the cathode heat exchanger 15. The mixing takes place in the intermediate plate 6, directly before entering the fuel cell stack 2 or, in combination, directly in the end plate 5 of the fuel cell stack 2. If more energy is required to heat the cathode line, the externally arranged starting burner 18 can be used to heat or fuel be injected onto the exhaust gas side of the cathode heat exchanger 15 in order to oxidize there with the cathode exhaust gas.

[0056] Das Abgas der Kathoden- und der Anodenlinie kann nach Verlassen des Kathodenwärmetauschers 15 dem Verdampfer 21 Verdampfen des Brennstoffes eingesetzt werden. Der Verdampfer 21 kann extern sitzen oder voll in die Gasverarbeitungsplatte integriert sein.The exhaust gas from the cathode and anode lines can be used to evaporate the fuel after leaving the cathode heat exchanger 15, the evaporator 21. The evaporator 21 can sit externally or can be fully integrated in the gas processing plate.

[0057] Der externe Startbrenner 18 ist ein katalytischer Brenner, welchem Luft und Brennstoff zugeführt werden. Dieser ist zweistufig oder auf Grund der bereits vorliegenden oxidativen katalytischen Beschichtung auf der Abgasseite der Wärmetauscher Komponenten 1-stufig mit einerweiteren Einspritzung/Zufuhr ins Startbrennerabgas ausgeführt werden.The external start burner 18 is a catalytic burner to which air and fuel are supplied. This has two stages or, based on the oxidative catalytic coating already present on the exhaust gas side of the heat exchanger, components can be carried out in one stage with a further injection / supply into the starting burner exhaust gas.

[0058] Um das Brennstoffzellensystem 1 auf Betriebstemperatur zu bringen, heizt der Startbrenner 18 diese auf. Dabei strömt das Startbrennerabgas in die Zwischenplatte 6 oder zur mit der Zwischenplatte 6 kombinierten Endplatte 5. Dort mischt es sich im Kathodenauslass mit dem Kathodenabgas des Brennstoffzellenstapels 2 und strömt gemeinsam über die Abgasseite der Anoden- und Kathodenlinie. Sobald die „Light- off“ Temperaturen der katalytischen BeIn order to bring the fuel cell system 1 to operating temperature, the start burner 18 heats it up. The starting burner exhaust gas flows into the intermediate plate 6 or to the end plate 5 combined with the intermediate plate 6, where it mixes in the cathode outlet with the cathode exhaust gas of the fuel cell stack 2 and flows together over the exhaust gas side of the anode and cathode lines. As soon as the "light-off" temperatures of the catalytic Be

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Schichtungen erreicht sind kann Brennstoff über die Anodenlinie fließen. Durch partielle Oxidation kann somit der Brennstoffzellenstapel 2 nun auch mit heißem Schutzgas durchströmt werden und beschleunigt dadurch den Aufheizvorgang und schützt gleichzeitig die Anode vor einer Oxidation.Stratifications are reached, fuel can flow over the anode line. Through partial oxidation, the fuel cell stack 2 can now also be flowed through with hot protective gas, thereby accelerating the heating process and at the same time protecting the anode from oxidation.

[0059] Zusammengefasst hat die Systemarchitektur des erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1 folgende Vorteile:In summary, the system architecture of the fuel cell system 1 according to the invention has the following advantages:

[0060] - Funktionelle Integration zur Einsparung von Komponenten: Es wird sowohl Bauraum als auch Material eingespart, wodurch in weiterer Folge auch eine Aufheizzeit reduziert ist;- Functional integration to save on components: both space and material are saved, as a result of which a heating-up time is also reduced;

[0061] - Höherer Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung durch die großen Flächen und direkten Beschichtung des Wärmetauschers 16 und des Kathodenwärmetauschers 15;- Higher efficiency in heat transfer through the large areas and direct coating of the heat exchanger 16 and the cathode heat exchanger 15;

[0062] - Durch Einsatz von additiver Fertigung (3-D-Druck) wird eine weitere Leistungssteigerung durch die kompakte Bauweise erreicht. Zudem führt die Strukturoptimierung zu einem niedrigen Druckverlust;- By using additive manufacturing (3-D printing) a further increase in performance is achieved by the compact design. In addition, the structural optimization leads to a low pressure loss;

[0063] - Durch die kompakte Anordnung der Gasverarbeitungsplatte 7 und des Brennstoffzellenstapels ist eine weniger komplexe Wärmeisolation mittels Boxdesign möglich.- Due to the compact arrangement of the gas processing plate 7 and the fuel cell stack, less complex heat insulation is possible by means of a box design.

Claims (20)

PatentansprücheClaims 1. Brennstoffzellensystem (1), insbesondere ein SOFC-System, wobei das Brennstoffzellensystem (1) stapelartig aufgebaut ist, umfassend zumindest einen Brennstoffzellenstapel (2) mit einem Kathodenabschnitt (3) und einem Anodenabschnitt (4), zumindest eine Endplatte (5) und zumindest eine Gasverarbeitungsplatte (7), wobei der Brennstoffzellenstapel (2) zumindest bereichsweise über der Endplatte (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zwischenplatte (6) vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte (6) zumindest bereichsweise über der Gasverarbeitungsplatte (7) und die Endplatte (5) zumindest bereichsweise über der Zwischenplatte (6) angeordnet ist.1. Fuel cell system (1), in particular an SOFC system, the fuel cell system (1) being constructed in a stack-like manner, comprising at least one fuel cell stack (2) with a cathode section (3) and an anode section (4), at least one end plate (5) and at least one gas processing plate (7), the fuel cell stack (2) being arranged at least in regions above the end plate (5), characterized in that at least one intermediate plate (6) is provided, the intermediate plate (6) at least in regions above the gas processing plate (7 ) and the end plate (5) is arranged at least in regions above the intermediate plate (6). 2. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffzellenstapel (2), die Endplatte (5), die Zwischenplatte (6) und die Gasverarbeitungsplatte (7) insbesondere kraftschlüssig miteinander verbunden sind.2. Fuel cell system (1) according to claim 1, characterized in that the fuel cell stack (2), the end plate (5), the intermediate plate (6) and the gas processing plate (7) are in particular non-positively connected to one another. 3. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverarbeitungsplatte (7) und die Zwischenplatte (6) die selbe oder annähernd die selbe Querschnittsfläche aufweisen.3. Fuel cell system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the gas processing plate (7) and the intermediate plate (6) have the same or approximately the same cross-sectional area. 4. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatte (5) zumindest einen ersten Durchlass (8a) für ein sauerstoffhaltiges Fluid und einen zweiten Durchlass (9a) für reformierten Brennstoff aufweist, wobei die Endplatte (5) insbesondere als integrales Element des Brennstoffzellenstapels (2) ausgebildet ist.4. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the end plate (5) has at least a first passage (8a) for an oxygen-containing fluid and a second passage (9a) for reformed fuel, the end plate ( 5) is designed in particular as an integral element of the fuel cell stack (2). 5. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (6) zumindest einen ersten Durchlass (10) für ein sauerstoffhaltiges Fluid, einen zweiten Durchlass (11) für reformierten Brennstoff aufweist und eine Zuführleitung (12) von einem weiteren sauerstoffhaltigen Fluid aufweist.5. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the intermediate plate (6) has at least a first passage (10) for an oxygen-containing fluid, a second passage (11) for reformed fuel and a feed line (12 ) of a further oxygen-containing fluid. 6. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverarbeitungsplatte (7) einen Reformer (13), einen Nachbrenner (14) und zumindest einen Kathodenwärmetauscher (15) umfasst, wobei die Gasverarbeitungsplatte (7) eine Hotbox bildet.6. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gas processing plate (7) comprises a reformer (13), an afterburner (14) and at least one cathode heat exchanger (15), the gas processing plate (7) Hotbox forms. 7. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (13) als Teil eines beschichteten Wärmetauschers (16) ausgebildet ist, wobei ein zu reformierender Brennstoff eine kalte Seite des Wärmetauschers (16) durchströmt.7. The fuel cell system (1) according to claim 6, characterized in that the reformer (13) is designed as part of a coated heat exchanger (16), a fuel to be reformed flowing through a cold side of the heat exchanger (16). 8. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachbrenner (14) als Teil des beschichteten Wärmetauschers (16) ausgebildet ist, wobei Brennstoffzellenstapelabgas eine warme Seite des Wärmetauschers (16) durchströmt.8. The fuel cell system (1) according to claim 7, characterized in that the afterburner (14) is designed as part of the coated heat exchanger (16), fuel cell stack exhaust gas flowing through a warm side of the heat exchanger (16). 9. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Reformer (13) zumindest einen, insbesondere zwei, Brennstoffeinlass (17) für gasförmigen Brennstoff aufweist.9. Fuel cell system (1) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the reformer (13) has at least one, in particular two, fuel inlet (17) for gaseous fuel. 10. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Startbrenner (18) vorgesehen ist.10. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that a starting burner (18) is provided. 11. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine warme Seite des Kathodenwärmetauschers (15) als zweiter Bereich (19) des Starbrenners (18) ausgebildet ist, wobei zwischen einem ersten Bereich und dem zweiten Bereich (19) des Startbrenners (18) Brennstoff zuführbar ist.11. The fuel cell system (1) according to claim 10, characterized in that a warm side of the cathode heat exchanger (15) is designed as a second region (19) of the starter burner (18), between a first region and the second region (19) of the starter burner (18) Fuel can be supplied. 12. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdampfer (21) vorgesehen ist.12. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that an evaporator (21) is provided. 13. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Endplatte (5) und die Zwischenplatte (6) als integrales Element ausgebildet sind.13. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the end plate (5) and the intermediate plate (6) are formed as an integral element. 12/1612/16 AT 521 064 B1 2020-03-15 österreichisches patentamtAT 521 064 B1 2020-03-15 Austrian patent office 14. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftquelle (22) und eine Brennstoffquelle (23) vorgesehen sind, wobei sauerstoffhaltiges Fluid von einem in einer Kathodenzuführleitung (24) angeordnetem Gebläse (20) in Richtung eines Kathodenwärmetauschers (15) förderbar ist.14. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that an air source (22) and a fuel source (23) are provided, wherein oxygen-containing fluid from a in a cathode supply line (24) arranged blower (20) in the direction a cathode heat exchanger (15) can be promoted. 15. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anodenzuführleitung (25) vorgesehen ist, wobei über die Anodenzuführleitung (25) Brennstoff stromabwärts der Brennstoffquelle (23) in Richtung des Verdampfers (21), stromabwärts des Verdampfers (21) in Richtung der Gasverarbeitungsplatte (7), stromabwärts der Gasverarbeitungsplatte (7) in Richtung der Zwischenplatte (6) und der Endplatte (5) und stromabwärts der Endplatte (5) als verdampfter und reformierter Brennstoff dem Anodenabschnitt (4) zuführbar ist.15. The fuel cell system (1) according to claim 14, characterized in that at least one anode supply line (25) is provided, wherein fuel downstream of the fuel source (23) in the direction of the evaporator (21), downstream of the evaporator (21) via the anode supply line (25) ) in the direction of the gas processing plate (7), downstream of the gas processing plate (7) in the direction of the intermediate plate (6) and the end plate (5) and downstream of the end plate (5) as evaporated and reformed fuel can be fed to the anode section (4). 16. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Brennstoffzellenstapels (2) insbesondere in Zwischenplatte (6) zumindest eine Abgasleitung (26) vorgesehen ist, wobei in dieser Anodenabgas und Kathodenabgas zu Brennstoffzellenstapelabgas zusammenführbar ist, wobei das Brennstoffzellenstapelabgas stromabwärts des Brennstoffzellenstapels (2) und die Endplatte (5) durch die Zwischenplatte (6) in Richtung des Nachbrenners (14) und stromabwärts des Nachbrenners (14) in Richtung des Verdampfers (21) führbar ist.16. The fuel cell system (1) according to claim 15, characterized in that at least one exhaust gas line (26) is provided downstream of the fuel cell stack (2), in particular in the intermediate plate (6), wherein anode exhaust gas and cathode exhaust gas can be combined to form fuel cell stack exhaust gas, the fuel cell stack exhaust gas downstream of the fuel cell stack (2) and the end plate (5) through the intermediate plate (6) in the direction of the afterburner (14) and downstream of the afterburner (14) in the direction of the evaporator (21). 17. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kathodenzuführleitung (24) vorgesehen ist, wobei über die Kathodenzuführleitung (24) sauerstoffhaltiges Fluid stromabwärts der Luftquelle (22) in Richtung des Kathodenwärmetauscher und stromabwärts des Kathodenwärmtauscher (15) dem Kathodenabschnitt (3) zuführbar ist.17. Fuel cell system (1) according to one of claims 14 to 16, characterized in that at least one cathode supply line (24) is provided, wherein via the cathode supply line (24) oxygen-containing fluid downstream of the air source (22) in the direction of the cathode heat exchanger and downstream of the cathode heat exchanger (15) can be fed to the cathode section (3). 18. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anodenrezirkulationsleitung (28) vorgesehen ist.18. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 17, characterized in that an anode recirculation line (28) is provided. 19. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverarbeitungsplatte (7) zumindest teilweise additiv gefertigt ist.19. Fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 18, characterized in that the gas processing plate (7) is at least partially made additively. 20. Verwendung eines Brennstoffzellensystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zur Bereitstellung von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug.20. Use of a fuel cell system (1) according to one of claims 1 to 19 for providing electrical energy in a motor vehicle.
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