DE102022101359A1

DE102022101359A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung

Info

Publication number: DE102022101359A1
Application number: DE102022101359.6A
Authority: DE
Inventors: Markus RUF; Leonard Liphardt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2042-01-22
Also published as: DE102022101359B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenstapel (3), der aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen (2) gebildet ist, von denen mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle (2, 15) eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel (3) angeordneten Brennstoffzellen (2) eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals (7) aufweist zur Beeinflussung der Durchströmung eines Kühlmittels, umfassend die Schritte:a) Messung der elektrischen Spannung jeder einzelnen Brennstoffzelle (2) des Brennstoffzellenstapels (3) und Erfassung der kumulierten Zeiten einer Zellumpolung mit einer elektrischen Spannung kleiner als 0 V für jede der Brennstoffzellen (2),b) Beeinflussung eines Restwassergehaltes mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle (2, 15) bei einem Abstellvorgang durch Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals (7),c) bei Vorliegen von Froststartbedingungen bei einem Neustart, Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals (7) mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle (2, 15) derart, dass die in dem Schritt a) bestimmten Brennstoffzellen (2) mit einer größeren kumulierten Zeit der Zellumpolung weniger dem Risiko einer erneuten Zellumpolung ausgesetzt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung (1) sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel, der aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen gebildet ist, von denen mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel angeordneten Brennstoffzellen eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals aufweist zur Beeinflussung der Durchströmung eines Kühlmittels, umfassend die Schritte:

a) Messung der elektrischen Spannung jeder einzelnen Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels und Erfassung der kumulierten Zeiten einer Zellumpolung mit einer elektrischen Spannung kleiner als Null Volt (0 V) für jede der Brennstoffzellen,
b) Beeinflussung eines Restwassergehaltes mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle bei einem Abstellvorgang durch Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals,
c) bei Vorliegen von Froststartbedingungen bei einem Neustart, Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle derart, dass die in dem Schritt a) bestimmten Brennstoffzellen mit einer größeren kumulierten Zeit der Zellumpolung weniger dem Risiko einer erneuten Zellumpolung ausgesetzt werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennstoffzellenvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung. Brennstoffzellenvorrichtungen werden für die chemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierfür enthalten Brennstoffzellen als Kernkomponente die sogenannte Membran-Elektrodeneinheit, die ein Verbund aus einer protonenleitenden Membran und jeweils einer, beidseitig an der Membran angeordneten Elektrode, nämlich einer Anode und einer Kathode, ist. Im Betrieb der Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Mehrzahl zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefasster Brennstoffzellen wird der Brennstoff, insbesondere Wasserstoff (H₂) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch der Anode zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H₂ zu H⁺ unter Abgabe von Elektronen stattfindet. Die Membran lässt die Protonen H⁺ hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen e^-. An der Anode erfolgt dabei die Wasserstoffdissoziation gemäß folgender Reaktion: 2H₂ → 4H⁺ + 4e^-(Oxidation/Elektronenabgabe).
Während die Protonen durch die Membran zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode geleitet. Über Kathodenräume innerhalb des Brennstoffzellenstapels wird den Kathoden Kathodengas, (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O₂ + 4H⁺ + 4e- → 2H₂O (Reduktion/Elektronenaufnahme), wobei im Kathodenraum die Sauerstoffanionen mit den über die Membran transportierten Protonen reagieren unter Bildung von Wasser. Dieses Wasser muss aus der Brennstoffzelle und dem Brennstoffzellenstapel herausgeführt werden, bis ein Feuchteniveau erreicht ist, das zum Betrieb des Brennstoffzellensystems erforderlich ist.
Brennstoffzellenvorrichtungen benötigen daher ein sorgfältiges Wassermanagement, da es zum Einen erforderlich ist zu verhindern, dass zu viel Wasser sich in der Brennstoffzelle bzw. in dem Brennstoffzellenstapel befindet, was zu einer Blockade der Strömungskanäle für die Versorgung mit den Reaktanten führt. Befindet sich andererseits zu wenig Wasser in der Brennstoffzelle, ist die Protonenleitfähigkeit der Membran begrenzt, sodass auf eine ausreichende Feuchte und Wasserversorgung der Membran geachtet werden muss.
Problematisch ist es, wenn bei einem Start des Brennstoffzellensystems Frostbedingungen vorliegen, also Bedingungen, bei denen Wasser gefriert. Dies kann dazu führen, dass die erforderlichen Strömungskanäle für die Reaktantengase und das Produktwasser durch Eis blockiert sind. Um diesem Zustand vorzubeugen, ist es bekannt, beim Abstellen des Brennstoffzellensystems den Brennstoffzellenstapel zu trocknen, so dass eine Restmenge an Wasser innerhalb des Brennstoffzellenstapels unterschritten wird. Wird dies jedoch nicht erreicht, also die geforderte Restwassermenge nicht unterschritten, droht die Gefahr einer Zellumpolung, die auftritt, wenn durch zu viel Wasser im Anodenkanal eine ausreichende Versorgung mit Wasserstoff nicht möglich ist und die zuvor genannte Reaktion der Wasserstoffdissoziation nicht ablaufen kann und eine Reaktion über Ersatzmechanismen erfolgt, die in der Regel durch Wasserdissoziation und Kohlenstoffkorrosion gemäß 2 H₂O → 4 H⁺ + 4e^- + O₂ sowie C + 2H₂O → CO₂ + 4H⁺ + 4e^- gebildet sind und somit zu einer Degradation der Brennstoffzellen beitragen. In einem Brennstoffzellenstapel können dabei insbesondere immer dieselben Brennstoffzellen betroffen sein, die dadurch verstärkt geschädigt werden.
In der DE 102 36 998 A1 wird beschrieben, wie für eine elektrochemische Zelle durch ein den Strömungsquerschnitt veränderndes Element die Kanalstruktur für Zufuhr, Zirkulation und Abfuhr eines Fluids geändert werden kann. Die DE 10 2014 205 543 A1 offenbart eine durch ein Paar profilierter Platten gebildete Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle, wobei zumindest eine der Platten auf ihrer Kühlmittelseite ein Material zur Verringerung eines Kanalvolumens der Kanäle zum Transport von Kühlmittel aufweist. Die DE 11 2005 001 086 B4 nutzt eine Kühlmittelströmungsfeldgeometrie zum Lenken von Kühlmittel für eine Brennstoffzelle, wobei mehrere Einlassschenkel unterschiedlicher Länge vorliegen, von denen Sätze verzweigter Schenkel abzweigen, die derart dimensioniert sind, dass die Kühlmittelströmung gezielt eingestellt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Degradation eines Brennstoffzellenstapels verlangsamt wird. Aufgabe ist es weiterhin, eine verbesserte Brennstoffzellenvorrichtung und ein verbessertes Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Brennstoffzellenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Zeiten der Zellumpolung für jede Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels erfasst und ausgewertet werden, so dass eine stärker belastete Brennstoffzelle identifiziert werden kann. Sowohl die Abstellprozedur als auch ein Froststart können dabei so variiert werden, dass diese stärker belastete Brennstoffzelle geschont wird. Dazu wird der Restwassergehalt im Zuge der Abstellprozedur über die Durchströmung des Brennstoffzellenstapels mit dem Kühlmittel beeinflusst, also beispielsweise durch eine verringerte Durchströmung die Wärmeabfuhr eingeschränkt und so eine höhere Temperatur in der betroffenen Brennstoffzelle erzielt, wodurch das Restwasser besser ausgetragen werden kann, also weniger Restwasser in dieser Brennstoffzelle verbleibt und damit das Risiko einer Zellumpolung sinkt.
Bevorzugt ist dabei, wenn die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals durch eine Verengung des Querschnitts am Eintritt gebildet ist, und über die Einstellung des Volumenstromes des Kühlmittels die Höhe des Restwassergehaltes beeinflusst wird. Durch die Verengung des Querschnitts hat die Brennstoffzelle einen höheren Druckverlust, so dass der Kühlmittelkanal bei geringen Volumenströmen weniger durchströmt wird, was zu der gewünschten Temperaturerhöhung führt. Wird mit einem hohen Volumenstrom gearbeitet, ist der höhere Druckverlust vernachlässigbar und ein verstärkter Wasseraustrag unterbleibt im Vergleich zu der anderen randständigen Brennstoffzelle, so dass das Risiko der Zellumpolung anders verteilt ist gegenüber dem geringen Volumenstrom. Es wird also durch einen geringen Volumenstrom des Kühlmittels während des Schrittes b) weniger Wärme abgeführt und durch die höhere Temperatur mehr Restwasser ausgetragen, während alternativ der Volumenstrom des Kühlmittels so groß gewählt wird, dass ein an der Verengung auftretender Druckabfall vernachlässigbar ist, so dass alle Brennstoffzellen gleichmäßig mit Kühlmittel versorgt werden.
Der geringe Volumenstrom und der hohe Volumenstrom sind dabei durch das Eintreten des zuvor geschilderten Effektes unterschieden und definiert. Die Einstellung kann dabei über die Drehzahl einer Kühlmittelpumpe erfolgen.
Alternativ oder auch ergänzend kann die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals eine einstellbare Klappe am Eintritt und/oder Austritt umfassen, und über die Klappeneinstellung der Volumenstrom des Kühlmittels die Höhe des Restwassergehaltes beeinflusst werden.
Die vorstehend genannten Wirkungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel, der aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen gebildet ist, von denen mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel angeordneten Brennstoffzellen eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals aufweist, und mit einem Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens, wobei die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals durch eine Verengung des Querschnitts am Eintritt gebildet ist und/oder die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals eine einstellbare Klappe am Eintritt und/oder Austritt umfasst. Die genannten Wirkungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Brennstoffzellenvorrichtung.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Brennstoffzellenvorrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen gebildeten Brennstoffzellenstapel,
3 eine schematische Darstellung einer Bipolarplatte,
4 eine Darstellung des Degradationsgrades in Abhängigkeit von der Zellzahl, strichliert dargestellt für 100 Froststartereignisse, gepunktet für 200 Froststartereignisse und strichpunktiert für 300 Froststartereignisse,
5 eine der 2 entsprechende Darstellung eines Brennstoffzellenstapels mit einer dem Kühlmittelport zugeordneten Klappe,
6 eine Darstellung der Zeiten negativer Einzelzellspannungen in Abhängigkeit der Zellzahl mit einer häufigen Zellumpolung am Stapelanfang mit niedrigen Zellzahlen (oben) und am Stapelende (unten), und
7 eine der 6 entsprechende Darstellung bei Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der 1 ist schematisch eine beispielsweise in einem Kraftfahrzeug nutzbare Brennstoffzellenvorrichtung 1 gezeigt, wobei diese eine Mehrzahl von in einem Brennstoffzellenstapel 3 zusammengefasster Brennstoffzellen 2 umfasst (2), denen über Medienports 6 die zum Betrieb erforderlichen Medien einschließlich des Kühlmittels zugeführt und abgeführt werden.
Jede der Brennstoffzellen 2 umfasst eine Anode, eine Kathode sowie eine die Anode von der Kathode trennende, protonenleitfähige Membran. Die Membran ist aus einem lonomer, vorzugsweise einem sulfonierten Polytetrafluorethylen-Polymer (PTFE) oder einem Polymer der perfluorierten Sulfonsäure (PFSA) gebildet. Alternativ kann die Membran auch als eine sulfonierte Hydrocarbon-Membran gebildet sein.
Den Anoden und/oder den Kathoden kann zusätzlich ein Katalysator beigemischt sein, wobei die Membranen vorzugsweise auf ihrer ersten Seite und/oder auf ihrer zweiten Seite mit einer Katalysatorschicht aus einem Edelmetall oder einem Gemisch umfassend Edelmetalle wie Platin, Palladium, Ruthenium oder dergleichen beschichtet sind, die als Reaktionsbeschleuniger bei der Reaktion der jeweiligen Brennstoffzelle 2 dienen.
Über einen Anodenraum kann der Anode Brennstoff (zum Beispiel Wasserstoff) aus einem Brennstofftank 13 zugeführt werden. In einer Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle (PEM-Brennstoffzelle) werden an der Anode Brennstoff oder Brennstoffmoleküle in Protonen und Elektronen aufgespaltet. Die PEM lässt die Protonen hindurch, ist aber undurchlässig für die Elektronen. An der Anode erfolgt beispielsweise die Reaktion: 2H2 → 4H⁺ + 4e^- (Oxidation/Elektronenabgabe). Während die Protonen durch die PEM zur Kathode hindurchtreten, werden die Elektronen über einen externen Stromkreis an die Kathode oder an einen Energiespeicher geleitet.
Über einen Kathodenraum kann der Kathode das Kathodengas (zum Beispiel Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltende Luft) zugeführt werden, so dass kathodenseitig die folgende Reaktion stattfindet: O₂ + 4H⁺ + 4e^-→ 2H₂O (Reduktion/Elektronenaufnahme).
Da in dem Brennstoffzellenstapel 3 mehrere Brennstoffzellen 2 zusammengefasst sind, muss eine ausreichend große Menge an Kathodengas zur Verfügung gestellt werden, so dass durch einen Verdichter 18 ein großer Kathodengasmassenstrom oder Frischgasstrom bereitgestellt wird, wobei infolge der Komprimierung des Kathodengases sich dessen Temperatur stark erhöht. Die Konditionierung des Kathodengases oder des Frischluftgasstroms, also dessen Einstellung hinsichtlich der im Brennstoffzellenstapel 3 gewünschten Temperatur und Feuchte, erfolgt in einem dem Verdichter 18 nachgelagerten Ladeluftkühler 5 und einem diesem nachgelagerten Befeuchter 4, der eine Feuchtesättigung der Membranen der Brennstoffzellen 2 zur Steigerung von deren Effizienz bewirkt, da dies den Protonentransport begünstigt.
Als Besonderheit liegt bei dem Brennstoffzellenstapel 3 die Gestaltung vor, dass von der Vielzahl von Brennstoffzellen 2 mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle 2, also eine Randzelle 17, eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel 3 angeordneten Brennstoffzellen 2 eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals aufweist, die durch eine Verengung des Querschnitts am Eintritt gebildet ist oder alternativ oder ergänzend eine einstellbare Klappe am Eintritt und/oder Austritt umfasst.
Mit diesem Aufbau ist die Durchführung eines Verfahrens möglich zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Brennstoffzellenstapel, der aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen gebildet ist, von denen mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel angeordneten Brennstoffzellen eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals 7 in einer Bipolarplatte 8 aufweist zur Beeinflussung der Durchströmung eines Kühlmittels, das die Schritte umfasst:

a) Messung der elektrischen Spannung jeder einzelnen Brennstoffzelle 2 des Brennstoffzellenstapels 3 und Erfassung der kumulierten Zeiten einer Zellumpolung mit einer elektrischen Spannung kleiner als 0 V für jede der Brennstoffzellen 2,
b) Beeinflussung eines Restwassergehaltes mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle 2 bei einem Abstellvorgang durch Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals 7,
c) bei Vorliegen von Froststartbedingungen bei einem Neustart, Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals 7 mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle 2 derart, dass die in dem Schritt a) bestimmten Brennstoffzellen 2 mit einer größeren kumulierten Zeit der Zellumpolung weniger dem Risiko einer erneuten Zellumpolung ausgesetzt werden.

Dabei kann über die Einstellung des Volumenstromes des Kühlmittels die Höhe des Restwassergehaltes beeinflusst wird, beispielsweise indem die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals 7 durch eine Verengung des Querschnitts am Eintritt gebildet ist; in der 3 ist schematisch eine Bipolarplatte 8 einer Brennstoffzelle 2 gezeigt mit den zentral verlaufenden Kühlmittelkanälen 7, deren Zulauf modifiziert werden kann. Alternativ oder auch ergänzend umfasst die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals 7 eine einstellbare Klappe 11 am Eintritt und/oder Austritt (5), wobei über die Klappeneinstellung der Volumenstrom des Kühlmittels die Höhe des Restwassergehaltes beeinflusst wird.
Dabei wird durch einen geringen Volumenstrom des Kühlmittels während des Schrittes b) weniger Wärme abgeführt und durch die höhere Temperatur mehr Restwasser ausgetragen, so dass dort dann das Risiko einer Zellumpolung verringert ist.
Wird der Volumenstrom des Kühlmittels so groß gewählt, dass ein an der Verengung auftretender Druckabfall vernachlässigbar ist, werden alle Brennstoffzellen 2 gleichmäßig mit Kühlmittel versorgt und die Besserstellung der Brennstoffzellen 2 mit der abweichenden Struktur ist nicht wirksam, so dass eine Angleichung der Zeiten hinsichtlich der Zellumpolung erfolgen kann. Dies ergibt dann die aus 6 ersichtliche Verteilung der Zeiten hinsichtlich der Zellumpolung über die Brennstoffzellen 2 des Brennstoffzellenstapels 3, wobei diese Verteilung deutlich günstiger ist mit einer gleichmäßigen Degradation als die vorbekannte Verteilung gemäß der 7 mit verstärkten Zellumpolungen an einem der Enden des Brennstoffzellenstapels 3.
Bezugszeichenliste

1: Brennstoffzellenvorrichtung
2: Brennstoffzelle
3: Brennstoffzellenstapel
4: Befeuchter
5: Ladeluftkühler
6: Medienport
7: Kühlmittelkanal
8: Bipolarplatte
9: Frischluftleitung
10: Kathodenabgasleitung
11: Klappe
12: Brennstoffleitung
13: Brennstofftank
14: Rezirkulationsleitung
15: Randzelle
16: Verdichter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10236998 A1 [0006]
DE 102014205543 A1 [0006]
DE 112005001086 B4 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenstapel (3), der aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen (2) gebildet ist, von denen mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle (2) eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel (3) angeordneten Brennstoffzellen (2) eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals (7) aufweist zur Beeinflussung der Durchströmung eines Kühlmittels, umfassend die Schritte: a) Messung der elektrischen Spannung jeder einzelnen Brennstoffzelle (2) des Brennstoffzellenstapels (3) und Erfassung der kumulierten Zeiten einer Zellumpolung mit einer elektrischen Spannung kleiner als Null Volt für jede der Brennstoffzellen (2), b) Beeinflussung eines Restwassergehaltes mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle (2, 15) bei einem Abstellvorgang durch Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals (7), c) bei Vorliegen von Froststartbedingungen bei einem Neustart, Beeinflussung der Durchströmung des Kühlmittelkanals (7) mindestens der an einem Rand angeordneten Brennstoffzelle (2, 15) derart, dass die in dem Schritt a) bestimmten Brennstoffzellen (2) mit einer größeren kumulierten Zeit der Zellumpolung weniger dem Risiko einer erneuten Zellumpolung ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals (7) durch eine Verengung des Querschnitts am Eintritt gebildet ist, und über die Einstellung des Volumenstromes des Kühlmittels die Höhe des Restwassergehaltes beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals (7) eine einstellbare Klappe (11) am Eintritt und/oder Austritt umfasst, und über die Klappeneinstellung der Volumenstrom des Kühlmittels die Höhe des Restwassergehaltes beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen geringen Volumenstrom des Kühlmittels während des Schrittes b) weniger Wärme abgeführt und durch die höhere Temperatur mehr Restwasser ausgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Kühlmittels so groß gewählt wird, dass ein an der Verengung auftretender Druckabfall vernachlässigbar ist, so dass alle Brennstoffzellen (2) gleichmäßig mit Kühlmittel versorgt werden.
Brennstoffzellenvorrichtung (1) mit einem Brennstoffzellenstapel (3), der aus einer Vielzahl von Brennstoffzellen (2) gebildet ist, von denen mindestens eine an einem Rand angeordnete Brennstoffzelle (2, 15) eine gegenüber den mittig im Brennstoffzellenstapel (3) angeordneten Brennstoffzellen (2) eine abweichende Struktur eines Kühlmittelkanals (7) aufweist, und mit einem Steuergerät, das eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Brennstoffzellenvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals (7) durch eine Verengung des Querschnitts am Eintritt gebildet ist.
Brennstoffzellenvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Struktur des Kühlmittelkanals (7) eine einstellbare Klappe (11) am Eintritt und/oder Austritt umfasst.
Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8.