【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于运行燃料电池系统的方法。此外，本专利技术涉及一种用于执行所述方法的步骤的用于燃料电池系统的控制器。优选的应用领域是燃料电池车辆，优选具有起停运行的燃料电池车辆。
技术介绍
1、燃料电池是电化学能量转换器。氢气(h2)和氧气(o2)尤其可以用作反应气体。它们借助燃料电池转化为电能、水(h2o)和热量。燃料电池的核心是膜电极组件(mea)，所述膜电极组件包括两侧涂有催化材料以形成电极的膜。当燃料电池工作时，氢气被供应到一个电极(阳极)，氧气被供应到另一个电极(阴极)。
2、为了增加电功率，实践中将多个燃料电池连接成燃料电池堆或者说堆栈。此外，多个燃料电池堆或者说燃料电池系统可以联接以形成所谓的多堆系统。
3、在燃料电池系统的运行中，起动和/或停止阶段代表高负载，这会导致燃料电池的退化。在起动中，造成这种情况的主要原因是阳极中的氢气-空气锋面。当停止或者说关闭时，由于阳极被供应氢气以及阴极被供应氧气，同时不从堆栈中抽取电负荷，因此产生高电压。这种情况尤其会发生在长时间停机阶段。
4、为了抵消燃料电池在起动和/或停止阶段的退化，可以在系统关闭之前通过在不进行额外的空气输入的情况下抽取电流来消耗阴极中存在的氧气。在此期间继续对阳极供应氢气，从而电池电压并不关键。然而，如果空气扩散到阴极，电池电压就会增加并在那里保持数个小时，由此引起破坏性的电化学反应。因此，通常在入口侧和出口侧均设有截止阀，所述截止阀在关闭时应防止空气进入阴极中。然而，由于所述截止阀
5、在固定不动的应用中已知的是，在关闭之前用氮气惰性化所述阳极，以抵消不希望的退化。为此，将氮气保持在瓶子中。然而，由于空间限制，这在移动的应用中是不可能的。此外，氮气瓶必须重新填充和维护，这对成本是不利的。
6、因此，在同一申请人的较早申请中，对于多堆系统来说，已经建议使用从一个燃料电池堆排出的排气来惰性化另外的燃料电池堆的阳极。然而，由于从燃料电池堆排出的排气是潮湿的，由于含有液态水和/或冷凝物，会发生积水，这会在重新起动时阻碍气体供应，并进而导致局部氢气供应不足。积水在环境温度低于0℃时还会冷冻并导致结冰，这导致不能重新起动。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，在关闭多堆燃料电池系统时抵消燃料电池的退化而不出现上述问题。
2、为了解决该问题，提出了具有权利要求1所述特征的方法。有利的实施方案可以在从属权利要求中得出。此外，还给出了一种用于执行该方法的步骤的、用于燃料电池系统的控制器。
3、提出了一种用于运行具有多个燃料电池堆的燃料电池系统的方法，所述燃料电池堆分别具有阴极和阳极，其中，经由至少一个供气路径将空气输入至阴极，并且从燃料电池堆中排出的排气经由至少一个排气路径输出，其中，阳极分别可以经由阳极回路被供应氢气。根据本专利技术，当燃料电池系统关闭时，第一燃料电池堆的排气被引入到另外的燃料电池堆的阳极回路中，并且借助于引入的排气，另外的燃料电池堆的阳极在停机过程的第一阶段中惰性化，并在停机过程的第二阶段中干燥。
4、因此，停机过程包括至少两个阶段，用于惰性化的第一阶段和用于干燥的第二阶段。由于惰性化之后是干燥，所以第一燃料电池堆的最大程度无氧但潮湿的排气可用于惰性化另外的燃料电池堆的阳极。那么通过随后的干燥去除了水分。也就是说，显著减小了出现上述有害积水的风险。
5、因为第一燃料电池堆的排气用于使另外的燃料电池堆的阳极惰性化，所以不必维持额外的惰性气体(例如氮气)，从而省去了携带和再填充至少一个气瓶。
6、在所提出的方法中，第一燃料电池堆在停机过程的第一阶段中优选以稀燃运行方式运行。在稀燃运行中，燃料电池堆以低于化学计量的方式运行，即λ空气<1，从而使从燃料电池堆排出的排气中的氧含量降至最低。因此，稀燃运行有助于产生惰性气体，该惰性气体则可以用于惰性化另外的燃料电池堆的阳极。
7、此外，在第一阶段中，优选地通过关断集成到供气路径中的空气输送和空气压缩系统和/或通过关闭至少一个阀(尤其是截止阀)来中断对另外的燃料电池堆的空气输入。通过该措施确保不再向待惰性化的燃料电池堆的阴极进一步输入氧气。
8、作为另外的措施，建议在第一阶段关闭集成到另外的燃料电池堆的阳极回路中的压力调节器。也就是说，中断到阳极回路中的氢气输入，从而可以用第一燃料电池堆的排气填充所述阳极回路。
9、此外，在第一阶段中，布置在连接管线中的截止阀被打开，以将第一燃料电池堆的排气引入到另外的燃料电池堆的阳极回路中。仅当截止阀打开时，排气才从第一燃料电池堆的排气路径流入另外的燃料电池堆的阳极回路中。优选在对阳极回路的氢气输入中断之后才打开截止阀，从而确保只有排气或者说惰性气体到达阳极回路。
10、此外提出，在第一阶段中打开集成到另外的燃料电池堆的阳极回路中的吹扫阀和/或排放阀。经由打开的吹扫阀和/或排放阀，仍存在于阳极中的阳极气体可随着引入排气而被排挤出，使得阳极回路充满排气或者惰性气体。
11、在从第一阶段到第二阶段的过渡中，优选结束第一燃料电池堆的稀燃运行并且采用正常运行。因为用于干燥的气体的氧含量对于在第二阶段中阳极的干燥不起作用。
12、在第二阶段中，优选通过打开旁通阀来打开绕过第一燃料电池堆的旁通路径。也就是说，由于旁路路径将供气路径与排气路径连接，因此不是排气而是空气被输入到所述另外的燃料电池堆。因此，空气(而不是惰性气体)被用于在停机过程的第二阶段中干燥阳极。如果之前借助集成到供气路径中的空气输送和空气压缩系统压缩空气，则空气预先被强烈加热，从而吸水能力增强。
13、在停机过程的第二阶段中，除了阳极之外，还可以干燥另外的燃料电池堆的阴极。在此，阴极的干燥可以独立于阳极的干燥进行。因为优选为了干燥另外的燃料电池堆的阴极，又建立在第一阶段中中断的空气输入，使得空气经由供气路径又输入阴极。因此，使用“自身的”空气来干燥阴极。
14、为了又建立对阴极的空气输入，先前在第一阶段中关断的空气输送和空气压缩系统又被接通，和/或先前关闭的阀，尤其是截止阀，又被打开。打开截止阀的前提条件是存在这种阀门，因为也可以设置止回阀来代替截止阀。由于通常在供气路径和排气路径中分别设置有阀，要么截止阀要么止回阀，因此在截止阀的情况下打开至少两个阀。
15、一旦另外的燃料电池堆的阳极被干燥，可以在第二阶段中将第一燃料电池堆的排气路径与另外的燃料电池堆的阳极回路的连接又中断。也就是说，之前在第一阶段中打开的并且布置在将排气路径连接至阳极回路的连接管线中的截止阀又被关闭。
16、一旦另外的燃料电池堆的阴极被干燥，可以在第二阶段中重新中断对另外的燃料电池堆的阴极的空气输入。也就是说，关断空气输送和空气压缩系统。如果在供气路径和排气路径中设置截止阀，则这些本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于运行具有多个燃料电池堆(100、200)的燃料电池系统(1)的方法，所述燃料电池堆分别具有阴极(110、210)和阳极(120、220)，其中，经由至少一个供气路径(111、211)向所述阴极(110、210)输入空气，以及从所述燃料电池堆(100、200)排出的排气经由至少一个排气路径(112、212)排出，其中，所述阳极(120、220)分别经由阳极回路(121、221)被供应氢气，
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
10.根据权利要求10所述的方法，
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
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...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于运行具有多个燃料电池堆(100、200)的燃料电池系统(1)的方法，所述燃料电池堆分别具有阴极(110、210)和阳极(120、220)，其中，经由至少一个供气路径(111、211)向所述阴极(110、210)输入空气，以及从所述燃料电池堆(100、200)排出的排气经由至少一个排气路径(112、212)排出，其中，所述阳极(120、220)分别经由阳极回路(121、221)被供应氢气，
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·克默尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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