DE10152233A1

DE10152233A1 - Fuel cell system has cooling circuit with heat pump primary side for cooling this circuit, secondary side connected via second cooling circuit to cooling, and temperature control components

Info

Publication number: DE10152233A1
Application number: DE10152233A
Authority: DE
Inventors: Harald Tober
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-10-20
Filing date: 2001-10-20
Publication date: 2003-05-08

Abstract

The system has a fuel cell unit (1) with an associated first cooling circuit (2) containing a heat pump (3) with its primary side for cooling the first cooling circuit and its secondary side connected via a second cooling circuit (4) to a cooling component (5) and/or a temperature control component. More than one fuel cell units can be arranged in the first cooling circuit. AN Independent claim is also included for the following: a method of operating an inventive system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a fuel cell system according to the Preamble of claim 1.

Die Betriebstemperatur von Brennstoffzellen mit Polymerelektrolytmembranen liegen üblicherweise im Temperaturbereich von 50°C-120°C. Dadurch wird eine Kühlung etwa mit Umgebungsluft erschwert, sofern die Umgebungstemperaturen wesentlich über 20°C liegen. Üblicherweise kommen daher voluminöse Luftkühler zum Einsatz, um auch bei höheren Umgebungstemperaturen die Brennstoffzellen noch ausreichend zu kühlen. Bei extrem hohen Umgebungstemperaturen wird die Kühlproblematik weiter erschwert. The operating temperature of fuel cells with Polymer electrolyte membranes are usually in the Temperature range from 50 ° C-120 ° C. This will cause a cooling about difficult with ambient air, if the Ambient temperatures significantly above 20 ° C are. Usually voluminous air coolers are used, even at higher ambient temperatures, the fuel cells still enough to cool. At extremely high Ambient temperatures, the cooling problem continues difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung eines Brennstoffzellensystems auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen, zu gewährleisten. The invention is based on the object, the cooling of a Fuel cell system even at elevated ambient temperatures, to ensure.

Erfindungsgemäß wird ein erster Kühlmittelkreislauf durch einen Luftkühler gekühlt. Ein zweiter Kühlmittelkreislauf ist zur Kühlung einer Brennstoffzelleneinheit vorgesehen. Zwischen den ersten und den zweiten Kühlmittelkreislauf ist eine Wärmepumpe geschaltet, welche die Austrittstemperatur des Brennstoffzellenkühlmittels auf ein höheres Temperaturniveau hebt, um so eine höhere Kühlleistung gegenüber der Umgebung zu gewährleisten. According to the invention, a first coolant circuit is replaced by a Air cooler cooled. A second coolant circuit is for Cooling a fuel cell unit provided. Between First and second refrigerant circuits is a heat pump switched, which is the outlet temperature of the Fuel cell coolant to a higher temperature level raises, so as to a higher cooling capacity to the environment guarantee.

Vorteilhaft ist, daß auch bei geringen Temperaturunterschieden zwischen der Austrittstemperatur des Brennstoffzellenkühlmittels und der Umgebungstemperatur eine effektive Wärmeabfuhr möglich ist. It is advantageous that even at low temperature differences between the outlet temperature of Fuel cell coolant and the ambient temperature Effective heat dissipation is possible.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Wärmepumpe so gesteuert, daß die Abwärme zur Erwärmung von Komponenten des Brennstoffzellensystems und/oder anderer Komponenten wie z. B. eines Fahrzeug-Innenraums verwendet werden kann. In a particularly advantageous embodiment, the Heat pump controlled so that the waste heat to heat Components of the fuel cell system and / or other Components such. B. a vehicle interior can.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen sind der Beschreibung zu entnehmen. Further advantages and embodiments are the description of remove.

Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen The invention is explained in more detail with reference to a drawing. there demonstrate

Fig. 1 die schematische Darstellung einer bevorzugten Anordnung gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a preferred arrangement according to the invention,

Fig. 2 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit einer zu beheizenden Komponente, Fig. 2 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system with a to be heated component,

Fig. 3 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit einer Serienschaltung von zu beheizenden Komponenten, Fig. 3 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system including a series connection of components to be heated,

Fig. 4 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit mehreren Brennstoffzellen in Serie, Fig. 4 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system having multiple fuel cells in series,

Fig. 5 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit mehreren Brennstoffzellen in Serie, Fig. 5 shows a further advantageous embodiment of a fuel cell system with multiple fuel cells in series,

Fig. 6 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit mehreren Brennstoffzellen in Serie und mit einer Serienschaltung von zu beheizenden Komponenten, Fig. 6 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system having multiple fuel cells in series and a series circuit to be heated components,

Fig. 7 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit einer Serienschaltung von zu beheizenden Komponenten sowie mehreren Brennstoffzellen, Fig. 7 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system including a series connection of components to be heated and a plurality of fuel cells,

Fig. 8 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit einer Mehrzahl von zu beheizenden Komponenten und mehreren Brennstoffzellen, Fig. 8 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system with a plurality of components to be heated and a plurality of fuel cells,

Fig. 9 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems einer Brennstoffzelle, mehreren Wärmepumpen und einer Mehrzahl von zu beheizenden Komponenten, Fig. 9 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system of a fuel cell, a plurality of pumps and a plurality of components to be heated,

Fig. 10 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems einer Serienschaltung von Brennstoffzelle und Wärmequelle, Fig. 10 shows an advantageous embodiment of a fuel cell system of a series circuit of the fuel cell and the heat source,

Fig. 11 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit einer Serienschaltung von Brennstoffzelle und Wärmequelle und einer zu beheizenden Komponente, Fig. 11, an advantageous embodiment of a fuel cell system with a series circuit of the fuel cell and a heat source and to be heated component,

Fig. 12 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit einer Serienschaltung von Brennstoffzelle und Wärmequellen und zu beheizenden Komponenten, Fig. 12, an advantageous embodiment of a fuel cell system with a series circuit of the fuel cell and heat sources and to be heated components,

Fig. 13 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit Brennstoffzelle und Wärmequelle und einer Serienschaltung von zu beheizenden Komponenten und Fig. 13, an advantageous embodiment of a fuel cell system with a fuel cell and a heat source and a series connection of components to be heated and

Fig. 14 eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems mit Wärmequelle, Brennstoffzelle und einer Mehrzahl von zu beheizenden Komponenten. Fig. 14, an advantageous embodiment of a fuel cell system with a heat source, the fuel cell and a plurality of components to be heated.

Die Erfindung ist besonders für Fahrzeuge mit Brennstoffzellensystemen geeignet, kann jedoch auch vorteilhaft in stationären Systemen eingesetzt werden. The invention is particularly suitable for vehicles However, fuel cell systems suitable, but may also be advantageous be used in stationary systems.

Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung einer bevorzugten Ausgestaltung eines Brennstoffzellensystems. Es sind keine Details des Brennstoffzellensystems dargestellt. Es kann sich um ein Brennstoffzellensystem handeln, welches mit Wasserstoff betrieben wird oder bei dem in einem Gaserzeugungssystem Wasserstoff aus einem Brennmittel gewonnen wird oder auch andere Brennstoffzellensysteme, wie z. B. sogenannte DMFC- Systeme (Direct Methanol Fuel Cell) und sonstige, wie sie dem Fachmann geläufig sind. Fig. 1 shows a schematic arrangement of a preferred embodiment of a fuel cell system. There are no details of the fuel cell system shown. It may be a fuel cell system, which is operated with hydrogen or in which in a gas generating system hydrogen is obtained from a fuel or other fuel cell systems, such. B. so-called DMFC systems (Direct Methanol Fuel Cell) and others, as they are familiar to the expert.

Das Brennstoffzellensystem umfaßt eine Brennstoffzelleneinheit 1. Die Brennstoffzelleneinheit 1 ist bevorzugt aus einer Mehrzahl von Einzelzellen zu einem oder mehreren sogenannten Brennstoffzellenstapel oder Stack zusammengeschaltet. Der Brennstoffzelleneinheit 1 ist ein erster Kühlkreislauf 2 zugeordnet, um beim Betrieb entstehende Prozeßwärme abzuführen. Dies erfolgt über eine Kühlkomponente 5. The fuel cell system includes a fuel cell unit 1 . The fuel cell unit 1 is preferably interconnected from a plurality of individual cells to one or more so-called fuel cell stack or stack. The fuel cell unit 1 is assigned a first cooling circuit 2 in order to dissipate process heat arising during operation. This is done via a cooling component 5 .

Gemäß der Erfindung ist zwischen der Kühlkomponente 5 und der Brennstoffzelleneinheit 1 eine Wärmepumpe 3 angeordnet, wobei der erste Kühlkreislauf 2 die Brennstoffzelleneinheit 1 mit der Wärmepumpe 3 und ein zweiter Kühlkreislauf 4 die Kühlkomponente 5 mit der Wärmepumpe 3 verbindet. According to the invention, a heat pump 3 is arranged between the cooling component 5 and the fuel cell unit 1 , the first cooling circuit 2 connecting the fuel cell unit 1 to the heat pump 3 and a second cooling circuit 4 connecting the cooling component 5 to the heat pump 3 .

Die Wärmepumpe 3 ist mit ihrer Kühlseite, im folgenden auch als Primärseite bezeichnet, in Verbindung mit dem ersten Kühlkreislauf 2 der Brennstoffzelleneinheit 1 und mit ihrer Heizseite, im folgenden auch als Sekundärseite bezeichnet, in Kontakt mit dem zweiten Kühlkreislauf 4. Die Wärmepumpe 3 hebt die Kühlmittelaustrittstemperatur der Brennstoffzelleneinheit 1 auf ein höheres Temperaturniveau. Die Kühlkomponente 5 kann ein Luftkühler sein, der mit einem Kühlerventilator 6 gekühlt wird. Da z. B. sogenannte PEM-Brennstoffzellen bei relativ niederen Temperaturen zwischen um z. B. 60°C bis 80°C arbeiten, ist die Wärmeabfuhr über einen Luftkühler bei Umgebungstemperaturen über 20°C beschränkt und verschlechtert sich bei steigenden Umgebungstemperaturen weiter. Durch das Anheben der Kühlmittelaustrittstemperatur mittels Wärmepumpe 3 z. B. auf 100°C oder darüber wird eine ausreichende Kühlung der Brennstoffzelleneinheit 1 ermöglicht. The heat pump 3 is with its cooling side, hereinafter also referred to as the primary side, in connection with the first cooling circuit 2 of the fuel cell unit 1 and with its heating side, hereinafter also referred to as secondary side, in contact with the second cooling circuit 4th The heat pump 3 raises the coolant outlet temperature of the fuel cell unit 1 to a higher temperature level. The cooling component 5 may be an air cooler which is cooled by a radiator fan 6 . Because z. B. so-called PEM fuel cells at relatively low temperatures between z. B. 60 ° C to 80 ° C, the heat dissipation via an air cooler at ambient temperatures above 20 ° C is limited and deteriorates further with increasing ambient temperatures. By raising the coolant outlet temperature by means of heat pump 3 z. B. to 100 ° C or above, a sufficient cooling of the fuel cell unit 1 is made possible.

Weiterhin ist es möglich, die Größe der Kühlkomponente 5 deutlich zu verringern, was den Platzbedarf, das Gewicht des Brennstoffzellensystems und Kosten spart. Soll im ersten Kühlkreislauf 2 z. B. eine Kühlmittelaustrittstemperatur von 80°C mittels eines Luftkühlers auf 60°C herunter gekühlt werden, so ist eine sehr große Kühlerfläche notwendig, um etwa bei einer Umgebungstemperatur von 30°C die notwendige Temperaturreduzierung zu erreichen. Wird dagegen mittels Wärmepumpe 3 die Kühlmittelaustrittstemperatur auf 100°C angehoben, so kann ein kleinerer Kühler 5 verwendet werden, da die Temperaturdifferenz höher ist. Je höher der Temperaturhub ist, desto effektiver wird Wärme abgeführt. Auch ist die Kühlung bei Vollast der Brennstoffzelleneinheit, d. h. bei maximalem Anfall von Abwärme, verbessert. Furthermore, it is possible to significantly reduce the size of the cooling component 5 , which saves space, the weight of the fuel cell system and costs. If in the first cooling circuit 2 z. B. a coolant outlet temperature of 80 ° C by means of an air cooler to 60 ° C are cooled down, so a very large radiator surface is necessary in order to achieve the necessary temperature reduction at an ambient temperature of 30 ° C. If, on the other hand, the coolant outlet temperature is raised to 100 ° C. by means of heat pump 3 , then a smaller cooler 5 can be used, since the temperature difference is higher. The higher the temperature elevation, the more effectively heat is dissipated. Also, the cooling at full load of the fuel cell unit, ie at maximum accumulation of waste heat, improved.

Bezogen auf ihre Strömungsrichtung zueinander können die Kühlmittel, die in den ersten und zweiten Kühlkreisläufen 2, 4 umlaufen, die Wärmepumpe 3 im Gleichstrom oder im Gegenstrom durchlaufen. Based on their flow direction to each other, the coolant circulating in the first and second cooling circuits 2 , 4 , the heat pump 3 through in cocurrent or countercurrent.

Zweckmäßig ist es, die Wärmepumpe 3 bedarfsabhängig zuzuschalten oder die Leistung der Wärmepumpe bedarfsabhängig einzustellen. Bei geringen Umgebungstemperaturen und/oder geringer angeforderter elektrischer Brennstoffzellenleistung ist nur eine geringe Leistung der Wärmepumpe 3 notwendig, während bei hohen Umgebungstemperaturen und/oder bei Vollast eine große Leistung der Wärmepumpe 3 notwendig ist. Damit kann der Systemwirkungsgrad optimiert werden. Ebenso kann die Wärmepumpe 3 auch abhängig von weiteren Betriebsparametern des Brennstoffzellensystems 1 und/oder anderen Komponenten gesteuert oder geregelt werden. Günstig ist, die Wärmepumpe im Normalbetrieb über das Brennstoffzellensystem mit elektrischer Leistung zu versorgen. It is expedient to connect the heat pump 3 as needed or to adjust the power of the heat pump as needed. At low ambient temperatures and / or low demanded electrical fuel cell power only a small power of the heat pump 3 is necessary, while at high ambient temperatures and / or at full load, a large power of the heat pump 3 is necessary. Thus, the system efficiency can be optimized. Likewise, the heat pump 3 can also be controlled or regulated as a function of further operating parameters of the fuel cell system 1 and / or other components. It is favorable to supply the heat pump in normal operation via the fuel cell system with electrical power.

In Fig. 2 ist schematisch eine bevorzugte Anordnung dargestellt, wobei die Kühlkomponente 5 der Fig. 1 durch eine Temperierkomponente 7 ersetzt ist. Temperierkomponente 7 kann als Kühlkomponente oder als Heizkomponente ausgebildet sein. Diese ist vorzugsweise ein Wärmetauscher mit einer Heizseite, die mit dem zweiten Kühlkreislauf 4 verbunden ist, welcher auch mit der Wärmepumpe 3 verbunden ist. Besonders bevorzugt ist die Temperierkomponente 7 bzw. der Wärmetauscher Bestandteil des Brennstoffzellensystems. Dies kann ein Verdampfer sein, der zum Verdampfen von Brennmittel und/oder Wasser im Brennstoffzellensystem vorgesehen ist. Das Brennmittel, Medium 8, welches die Kühlseite der Temperierkomponente 7 durchläuft, wird durch die Wärme des Kühlkreislaufs 4 im Heizraum der Temperierkomponente 7 erwärmt, wobei gleichzeitig das Medium im Kühlkreislauf 4 gekühlt wird. Temperierkomponente 7 kann z. B. ein Verdampfer sein, in dem ein Brennmittel für die Brennstoffzelleneinheit 1 verdampft wird. Als Brennmittel können Alkohole, Ether, Kohlenwasserstoffe und dergleichen eingesetzt werden. Der Wärmetauscher kann auch ein katalytischer Reaktor im Gaserzeugungssystem des Brennstoffzellensystems sein, vorzugsweise ein Reformierungsreaktor, bei dem die Heizseite durch den Kühlkreislauf 4 gebildet wird. In FIG. 2, a preferred arrangement is shown schematically, wherein the cooling component is replaced 5 of FIG. 1 by a temperable. 7 Temperierkomponente 7 may be formed as a cooling component or as a heating component. This is preferably a heat exchanger with a heating side, which is connected to the second cooling circuit 4 , which is also connected to the heat pump 3 . Particularly preferably, the temperature control component 7 or the heat exchanger is part of the fuel cell system. This may be an evaporator provided for vaporizing fuel and / or water in the fuel cell system. The combustion means, medium 8, which passes through the cooling side of the temperable 7 is heated by the heat of the cooling circuit 4 in the heating room of the temperable 7, wherein simultaneously cooling the medium in the cooling circuit. 4 Temperierkomponente 7 z. B. be an evaporator in which a fuel for the fuel cell unit 1 is evaporated. As the fuel, alcohols, ethers, hydrocarbons and the like can be used. The heat exchanger may also be a catalytic reactor in the gas generation system of the fuel cell system, preferably a reforming reactor in which the heating side is formed by the cooling circuit 4 .

In Fig. 3 ist schematisch eine günstige Weiterbildung dargestellt. Der zweite Kühlkreislauf 4 durchläuft hintereinander zwei Temperierkomponenten 7', 7", die bezüglich ihrer Heizseite in Serie miteinander verbunden sind. Die Temperierkomponenten 7', 7" können gleichartig oder verschieden sein, z. B. ein Luftkühler und ein Wärmetauscher und/oder ein Luftkühler und ein Verdampfer und/oder ein Verdampfer und ein Wärmetauscher und/oder ein Reformierungsreaktor und ein Verdampfer und/oder eine Kombination mehrerer Temperierkomponenten 7', 7". Die Temperierkomponenten 7', 7" können auch durch eine oder mehrere Kühlkomponenten 5 ersetzt sein, wie sie z. B. in Fig. 1 beschrieben ist. In Fig. 3, a favorable development is shown schematically. The second cooling circuit 4 passes in succession through two temperature control components 7 ', 7 ", which are connected to one another in series with respect to their heating side. The temperature control components 7 ', 7 " can be identical or different, eg. B. an air cooler and a heat exchanger and / or an air cooler and an evaporator and / or an evaporator and a heat exchanger and / or a reforming reactor and an evaporator and / or a combination of several Temperierkomponenten 7 ', 7 ".. The Temperierkomponenten 7 ', 7 can also be replaced by one or more cooling components 5 , as z. B. is described in Fig. 1.

Bei Verwendung eines Brennstoffzellensystems in einem Fahrzeug ist es günstig, den zweiten Kühlkreislauf 4 mit einer Heizseite eines Wärmetauschers eines Klimageräts zu verbinden, wobei das Fahrzeug und/oder der Fahrgastraum mit der Abwärme geheizt werden kann. Die Verwendung zu Klimatisierung und/oder Heizzwecken kann auch vorteilhaft in einer stationären Anlage erfolgen. When using a fuel cell system in a vehicle, it is favorable to connect the second cooling circuit 4 to a heating side of a heat exchanger of an air conditioner, wherein the vehicle and / or the passenger compartment can be heated with the waste heat. The use for air conditioning and / or heating purposes can also be done advantageously in a stationary plant.

Besonders bevorzugt ist es, den zweiten Kühlkreislauf 4 der Wärmepumpe 3 so zu steuern, daß eine höhere Heizleistung der Wärmepumpe 3 erzeugt wird, als zur Kühlung der Brennstoffzelleneinheit notwendig ist. Dabei kann die überschüssige Wärme vollständig oder teilweise für Heizzwecke bzw. eine Klimatisierung von Innenräumen, z. B. in mit Brennstoffzellen ausgestatteten Fahrzeugen, und/oder Komponenten des Brennstoffzellensystems verwendet werden, ebenso wie die Leistung der Wärmepumpe 3 überhaupt zumindest teilweise für diese Zwecke eingesetzt werden kann. It is particularly preferred to control the second cooling circuit 4 of the heat pump 3 so that a higher heat output of the heat pump 3 is generated than is necessary for cooling the fuel cell unit. In this case, the excess heat completely or partially for heating purposes or air conditioning of interiors, z. As in fuel cell equipped vehicles, and / or components of the fuel cell system, as well as the performance of the heat pump 3 can be used at least partially for these purposes.

Vorteilhaft ist auch, beim Kaltstart des Systems die Wärmepumpe 3 mittels einer separaten Energiequelle, z. B. einer Batterie, zu betreiben und die auf der heißen Seite der Wärmepumpe 3 verfügbare Abwärme zum schnellen Aufwärmen des Brennstoffzellensytems zu verwenden. Die Kaltstartphase wird dadurch vorteilhaft verkürzt. It is also advantageous, during cold start of the system, the heat pump 3 by means of a separate energy source, eg. B. a battery, and to use the available on the hot side of the heat pump 3 waste heat for rapid warming of the fuel cell system. The cold start phase is thereby advantageously shortened.

Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung analog zu der Ausführung gemäß Fig. 1. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Zwei Brennstoffzelleneinheiten 1', 1" werden von einem gemeinsamen Kühlkreislauf 2 gekühlt. Sie sind bezüglich des Kühlkreislaufes 2 in Serie geschaltet. Zwischen dem Kühlkreislauf 2 und dem Kühlkreislauf 4 der Kühlkomponente 5 ist die Wärmepumpe 3 geschaltet. Fig. 4 is similar to the embodiment of FIG another preferred embodiment of the invention. 1. The same elements are denoted by the same reference numerals. Two fuel cell units 1 ', 1 "are cooled by a common cooling circuit 2. They are connected in series with respect to the cooling circuit 2. Between the cooling circuit 2 and the cooling circuit 4 of the cooling component 5 , the heat pump 3 is connected.

Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung analog zu der Ausführung gemäß Fig. 2. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Zwei Brennstoffzelleneinheiten 1', 1" werden von einem gemeinsamen Kühlkreislauf 2 gekühlt. Sie sind bezüglich des Kühlkreislaufes 2 in Serie geschaltet. Ihre Abwärme wird über die Wärmepumpe 3 zum Temperieren des Mediums 8 der Temperierkomponente 7 verwendet. Fig. 5 shows a further preferred embodiment of the invention analogous to the embodiment of FIG. 2. The same elements are designated by the same reference numerals. Two fuel cell units 1 ', 1 "are cooled by a common cooling circuit 2. They are connected in series with respect to the cooling circuit 2. Their waste heat is used by the heat pump 3 for temperature control of the medium 8 of the temperature control component 7 .

Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung analog zu der Ausführung gemäß Fig. 3. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Zwei Brennstoffzelleneinheiten 1', 1" werden von einem gemeinsamen Kühlkreislauf 2 gekühlt. Sie sind bezüglich des Kühlkreislaufes 2 in Serie geschaltet. Eine Wärmepumpe 3 verbindet den Kühlkreislauf 2 mit dem Kühlkreislauf 4 und speist so die Abwärme der beiden Brennstoffzelleneinheiten 1', 1" auf höherem Temperaturniveau als der Kühlmittelaustrittstemperatur der Brennstoffzelle in den Kühlkreislauf 4 ein. Dieser durchläuft zwei Temperierkomponenten 7', 7", welche Medien 8', 8" temperieren. Die Temperierkomponenten 7', 7" sind bezüglich des Kühlkreislaufes 4 in Serie geschaltet, während die Medien 8', 8" eigene, unabhängige Kreisläufe bilden können. Dabei können beide Temperierkomponenten 7', 7" die Medien 8', 8" erwärmen oder kühlen, oder eine der Temperierkomponenten 7', 7" kühlt das eine Medium 8' oder 8" und die andere erwärmt das andere Medium 8" oder 8'. Fig. 6 shows a further preferred embodiment of the invention analogous to the embodiment of FIG. 3. The same elements are designated by the same reference numerals. Two fuel cell units 1 ', 1 "are cooled by a common cooling circuit 2. They are connected in series with respect to the cooling circuit 2. A heat pump 3 connects the cooling circuit 2 with the cooling circuit 4 and thus supplies the waste heat of the two fuel cell units 1 ', 1 " Higher temperature level than the coolant outlet temperature of the fuel cell in the cooling circuit 4 a. This passes through two tempering 7 ', 7 ", which media 8 ', 8 " temperature. The temperature control components 7 ', 7 "are connected in series with respect to the cooling circuit 4 , while the media 8 ', 8 " can form their own, independent circuits. Both tempering components 7 ', 7 "can heat or cool the media 8 ', 8 ", or one of the temperature control components 7 ', 7 "cools one medium 8 ' or 8 " and the other heats the other medium 8 "or 8 '. ,

Fig. 7 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Zwei Brennstoffzelleneinheiten 1', 1" werden von zwei getrennten Kühlkreisläufen 2', 2" gekühlt. Zwischen einem Kühlkreislauf 4 und den beiden Kühlkreisläufen 2', 2" ist eine Wärmepumpe 3 angeordnet, welche die Abwärme der beiden Kühlkreisläufe 2', 2" auf ein höheres Temperaturniveau anhebt und in den Kühlkreislauf 4 einspeist. Der Kühlkreislauf 4 durchströmt hintereinander zwei Temperierkomponenten 7', 7", welche zum Temperieren von Medien 8', 8" vorgesehen sind. Fig. 7 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. Two fuel cell units 1 ', 1 "are cooled by two separate cooling circuits 2 ', 2 ". Between a cooling circuit 4 and the two cooling circuits 2 ', 2 ", a heat pump 3 is arranged, which raises the waste heat of the two cooling circuits 2 ', 2 " to a higher temperature level and feeds into the cooling circuit 4 . The cooling circuit 4 flows successively through two temperature control components 7 ', 7 ", which are provided for controlling the temperature of media 8 ', 8 ".

Fig. 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Zwei Brennstoffzelleneinheiten 1', 1" werden von zwei getrennten Kühlkreisläufen 2', 2" gekühlt. Zwischen zwei Kühlkreisläufen 4', 4" und den beiden Kühlkreisläufen 2', 2" ist eine Wärmepumpe 3 geschaltet, welche die Abwärme der beiden Kühlkreisläufe 2', 2" auf einem höheren Temperaturniveau in die beiden Kreisläufe 4', 4" einspeist. Kühlkreislauf 4' verbindet eine Temperierkomponente 7', welche ein Medium 8' kühlt oder heizt, mit der Wärmepumpe 3, und Kühlkreislauf 4" verbindet Temperierkomponente 7", welche ein Medium 8" kühlt oder heizt, mit derselben Wärmepumpe 3. Fig. 8 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. Two fuel cell units 1 ', 1 "are cooled by two separate cooling circuits 2 ', 2 ". Between two cooling circuits 4 ', 4 "and the two cooling circuits 2 ', 2 ", a heat pump 3 is connected, which feeds the waste heat of the two cooling circuits 2 ', 2 "at a higher temperature level in the two circuits 4 ', 4 ". Cooling circuit 4 'connects a temperature control component 7 ' which cools or heats a medium 8 'to the heat pump 3 , and cooling circuit 4 "connects the temperature control component 7 ", which cools or heats a medium 8 ", to the same heat pump 3 .

Fig. 9 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Brennstoffzelleneinheit 1 wird von einem Kühlkreislauf 2 gekühlt. Zwischen dem Kühlkreislauf 2 und zwei Kühlkreisläufen 4', 4" sind zwei Wärmepumpen 3', 3" geschaltet, welche die Abwärme des Kühlkreislaufs 2 auf einem höheren Temperaturniveau in die beiden Kreisläufe 4', 4" einspeisen. Kühlkreislauf 4' verbindet eine Temperierkomponente 7', welche ein Medium 8' kühlt oder heizt, mit der Wärmepumpe 3', und Kühlkreislauf 4" verbindet Temperierkomponente 7", welche ein Medium 8" kühlt oder heizt, mit der Wärmepumpe 3". Der Vorteil ist, daß die beiden Temperierkomponenten 7', 7" individuell und bedarfsgerecht mit Wärme versorgt werden können. Jede der beiden Wärmepumpen 3', 3" kann unabhängig von der anderen betrieben werden. Wird eine der Wärmepumpen 3', 3" nicht benötigt, kann die Brennstoffzelleneinheit 1 immer noch ausreichend gekühlt werden. Es können mehrere Wärmepumpen bezogen auf den primärseitigen und/oder sekundärseitigen Kühlkreislauf 2, 2', 2", 4, 4', 4" in Serie und/oder parallel geschaltet sein. Fig. 9 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. A fuel cell unit 1 is cooled by a cooling circuit 2 . Between the cooling circuit 2 and two cooling loops 4 ', 4 "are two pumps 3', 3" connected in which the waste heat of the cooling circuit 2 at a higher temperature level in the two loops 4 'feed, 4 ". Cooling circuit 4' connects a temperable 7 ', which a medium 8 ' cools or heats, with the heat pump 3 ', and cooling circuit 4 "connects Temperierkomponente 7 " which a medium 8 "cools or heats, with the heat pump 3 " The advantage is that the two tempering 7 ', 7 "can be supplied individually and as needed with heat. Each of the two heat pumps 3 ', 3 "can be operated independently of the other, and if one of the heat pumps 3 ', 3 " is not needed, the fuel cell unit 1 can still be sufficiently cooled. Several heat pumps can be connected in series and / or in parallel with respect to the primary-side and / or secondary-side cooling circuit 2 , 2 ', 2 ", 4 , 4 ', 4 ".

Fig. 10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Brennstoffzelleneinheit 1 wird von einem Kühlkreislauf 2 gekühlt. Der Kühlkreislauf 2 durchströmt ebenso eine weitere Wärmequelle 9. Diese Wärmequelle 9 kann eine Komponente des Brennstoffzellensystems sein, eine Antriebsmaschine in einem Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem, z. B. eine Elektromaschine und/oder ein Verbrennungsmotor, oder eine andere zu kühlende oder zu wärmende Komponente. Wird die Wärmequelle 9 bezogen auf den Kühlkreislauf 2 stromab der Brennstoffzelleneinheit 1 angeordnet, so kann die Abwärme der Brennstoffzelleneinheit 1 sowohl zum Kühlen als auch zum Erwärmen der Wärmequelle 9 verwendet werden. Umgekehrt kann, falls die Brennstoffzelleneinheit 1 stromab der Wärmequelle 9 angeordnet ist, die Abwärme der Wärmequelle 9 die Brennstoffzelleneinheit 1 kühlen oder, bei entsprechend anderer Temperaturlage, auch erwärmen. Zweckmäßigerweise ist die Austrittstemperatur der Wärmequelle 9 entsprechend eingestellt und daher geringer als die Austrittstemperatur des Kühlmittels aus der Brennstoffzelleneinheit 1. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß die Wärmequelle 9 zum Vortemperieren des Kühlmittels im Kühlkreislauf 2 dienen kann um auf diese Weise eine mögliche Spezifikation einer definierten Kühlmitteleintrittstemperatur des Kühlmittels in die Brennstoffzelleneinheit 1 zu ermöglichen. Fig. 10 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. A fuel cell unit 1 is cooled by a cooling circuit 2 . The cooling circuit 2 also flows through a further heat source 9 . This heat source 9 may be a component of the fuel cell system, a prime mover in a vehicle having a fuel cell system, e.g. As an electric machine and / or an internal combustion engine, or another component to be cooled or to be heated. If the heat source 9 is arranged downstream of the fuel cell unit 1 relative to the cooling circuit 2 , the waste heat of the fuel cell unit 1 can be used both for cooling and for heating the heat source 9 . Conversely, if the fuel cell unit 1 is located downstream of the heat source 9 , the waste heat of the heat source 9, the fuel cell unit 1 to cool or, in accordance with different temperature, also heat. Conveniently, the outlet temperature of the heat source 9 is adjusted accordingly and therefore lower than the outlet temperature of the coolant from the fuel cell unit. 1 The advantage of this arrangement is that the heat source 9 can serve to pre-temper the coolant in the cooling circuit 2 to allow in this way a possible specification of a defined coolant inlet temperature of the coolant in the fuel cell unit 1 .

Zwischen dem Kühlkreislauf 2 und einem Kühlkreislauf 4 ist eine Wärmepumpe 3 geschaltet, welche die Abwärme des Kühlkreislaufs 2 auf einem höheren Temperaturniveau in den Kühlkreislauf 4 einspeist. Kühlkreislauf 4 verbindet eine Kühlkomponente 5 mit der Wärmepumpe 3. Die Kühlkomponente 5 kann, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben, z. B. ein Luftkühler sein, der mit einem Ventilator 6 mit Umgebungsluft gekühlt wird. Between the cooling circuit 2 and a cooling circuit 4 , a heat pump 3 is connected, which feeds the waste heat of the cooling circuit 2 at a higher temperature level in the cooling circuit 4 . Cooling circuit 4 connects a cooling component 5 to the heat pump 3 . The cooling component 5 can, as described in the embodiment in Fig. 1, z. B. be an air cooler, which is cooled by a fan 6 with ambient air.

Fig. 11 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Anordnung entspricht der in Fig. 10, jedoch ist die Kühlkomponente 5 durch eine Temperierkomponente 7 ersetzt, wie sie bereits in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. Fig. 11 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. The arrangement corresponds to that in FIG. 10, but the cooling component 5 is replaced by a tempering component 7 , as has already been described in the preceding exemplary embodiments.

Fig. 12 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Anordnung entspricht der in Fig. 11, jedoch ist die Temperierkomponente 7 ersetzt durch zwei Temperierkomponenten 7', 7", wie sie bereits in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden. Die beiden Temperierkomponenten 7', 7" sind bezüglich des Kühlkreislaufs 4 in Serie geschaltet. Fig. 12 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. The arrangement corresponds to that in Fig. 11, however, the temperable 7 replaced by two temperable 7 ', 7 ", were as described in previous embodiments. The two temperable 7', 7" of the cooling circuit 4 with respect connected in series ,

Fig. 13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Brennstoffzelleneinheit 1 ist mit einem Kühlkreislauf 2' an eine Wärmepumpe 3 angebunden. Eine Wärmequelle 9 ist mit ihrem Kühlkreislauf 2" an dieselbe Wärmepumpe 3 angebunden. Die Wärmepumpe 3 verbindet die beiden Kühlkreisläufe 2', 2" mit einem Kühlkreislauf 4, welcher den Temperierkomponenten 7', 7" gemeinsam ist. Die Temperierkomponenten 7', 7" können auch durch eine oder mehrere Kühlkomponenten 5 ersetzt sein, wie sie z. B. in Fig. 1 oder Fig. 10 beschrieben ist. Die Entkopplung der Kühlkreisläufe 2', 2' der Brennstoffzelleneinheit 1 und der Wärmequelle 9 hat den Vorteil, daß der Wärmehaushalt der beiden Komponenten im wesentlichen unabhängig voneinander eingestellt werden kann und ermöglicht trotzdem eine effiziente Kühlung, indem die Wärmepumpe 3 die Abwärme beider Komponenten an den Kühlkreislauf 4 abgibt. Fig. 13 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. A fuel cell unit 1 is connected to a heat pump 3 with a cooling circuit 2 '. A heat source 9 is "connected to the same pump 3. The heat pump 3 connects the two cooling circuits 2 ', 2", wherein the temperable 7 with a cooling circuit 4' with its cooling circuit 2, 7 "in common. The temperable 7 ', 7" can also be replaced by one or more cooling components 5 , as z. B. in Fig. 1 or Fig. 10 is described. The decoupling of the cooling circuits 2 ', 2 ' of the fuel cell unit 1 and the heat source 9 has the advantage that the heat balance of the two components can be adjusted substantially independently and still allows efficient cooling by the heat pump 3, the waste heat of both components to the Cooling circuit 4 outputs.

Fig. 14 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung. Gleiche Elemente wie in den vorangegangenen Figuren sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Ausgestaltung entspricht der in Fig. 13, jedoch weist nunmehr jede der beiden Temperierkomponenten 7', 7" einen eigenen Kühlkreislauf 4', 4" auf, mit denen sie an die Wärmepumpe 3 angebunden sind. Dies ermöglicht eine relativ freie Ausgestaltung der einzelnen Wärmehaushalte der Komponenten 1, 9, 7', 7" unter Verwendung einer einzigen Wärmepumpe 3. Fig. 14 shows a further preferred embodiment of the invention. The same elements as in the preceding figures are designated by the same reference numerals. The embodiment corresponds to that in FIG. 13, but now each of the two temperature control components 7 ', 7 "has its own cooling circuit 4 ', 4 ", with which they are connected to the heat pump 3 . This allows a relatively free design of the individual heat balance of the components 1 , 9 , 7 ', 7 "using a single heat pump. 3

Es können auch mehr als eine oder zwei Temperierkomponenten 7, 7', 7" und/oder auch mehr als eine oder zwei Wärmepumpen 3, 3', 3" und/oder auch mehr als eine oder zwei Brennstoffzelleneinheiten 1, 1', 1" und/oder auch mehr als eine Wärmequelle 9 vorgesehen sein. Ebenso sind Kombinationen der einzelnen Ausgestaltungen möglich. It is also possible to use more than one or two temperature control components 7 , 7 ', 7 "and / or more than one or two heat pumps 3 , 3 ', 3 " and / or more than one or two fuel cell units 1 , 1 ', 1 ". and / or more than one heat source 9. Likewise, combinations of the individual embodiments are possible.

Neben dem seriellen Durchlaufen von Kühlmittel durch den oder die Kühlkreisläufe 2, 2', 2", 4, 4', 4" ist auch ein paralleles sowie kombiniertes paralleles und serielles Durchlaufen von zwei und/oder mehreren Komponenten möglich. So können z. B. zwei oder mehr Temperierkomponenten 7', 7" parallel miteinander verbunden sein. Es ist auch möglich, daß mehrere, zumindest drei, Temperierkomponenten 7', 7" parallel und in Serie miteinander verbunden werden. Gleiches gilt so auch für alle anderen Komponenten wie Wärmequellen 9, Brennstoffzelleneinheiten 1, 1', 1", Kühlkomponenten 5. In addition to the serial passage of coolant through the or the cooling circuits 2 , 2 ', 2 ", 4 , 4 ', 4 " is also a parallel and combined parallel and serial passage of two and / or more components possible. So z. As two or more temperable '"be connected together in parallel. It is also possible that several, at least three, temperable 7, 7', 7" 7 are connected in parallel and in series. The same also applies to all other components such as heat sources 9 , fuel cell units 1 , 1 ', 1 ", cooling components 5 .

Es ist ebenfalls möglich, daß durch entsprechende weitere Verbindungsleitungen und Zusatzkomponenten, zeichnerisch nicht dargestellt, die Durchflussrichtungen und Durchflussmengen der Medien gesteuert und/oder geregelt werden. Dies kann auch durch die zusätzliche Einbeziehung von sogenannten Bypass-Leitungen erfolgen. It is also possible that by further appropriate Connecting cables and additional components, not graphically shown, the flow directions and flow rates of Media controlled and / or regulated. This can also be done by the additional inclusion of so-called bypass lines respectively.

In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung kann die Wärmepumpe 3 auch während des Vollastbetriebs der Brennstoffzelleneinheit 1 mittels einer separaten Energiequelle, z. B. einer Batterie betrieben werden. Dadurch kann der Gesamtwirkungsgrad des Systems verbessert werden. Auch jede Kombination von Energiequellen zum Betrieb der Wärmepumpe und/oder anderer Komponenten der Kühlkreisläufe und/oder Wärmetauscher ist möglich. So kann etwa eine fahrzeugeigene Energiequelle in einem Brennstoffzellenfahrzeug die Wärmepumpe versorgen, oder etwa eine externe Energiequelle bei einem stationären Brennstoffzellensystem. In a favorable development of the invention, the heat pump 3 can also during the full load operation of the fuel cell unit 1 by means of a separate power source, for. B. a battery operated. This can improve the overall efficiency of the system. Any combination of energy sources for operating the heat pump and / or other components of the cooling circuits and / or heat exchangers is possible. For example, an on-board power source in a fuel cell vehicle can power the heat pump, or an external power source in a stationary fuel cell system.

Auch kann jede Komponente, die in den Kühlkreisläufen 2, 2', 2", 4, 4', 4" angeordnet ist und die elektrische Leistung benötigt, in jedem beliebigen Betriebszustand aus einer beliebigen, am Gebrauchsort des Brennstoffzellensystems 1 verfügbaren Energiequelle oder aus einer Kombination von derartigen verfügbaren Energiequellen mit elektrischer Leistung versorgt werden. Also, each component, which is arranged in the cooling circuits 2 , 2 ', 2 ", 4 , 4 ', 4 " and requires the electrical power, in any operating condition from any available at the point of use of the fuel cell system 1 energy source or from a Combined of such available energy sources are supplied with electrical power.

Claims

1. A fuel cell system having a fuel cell unit ( 1 ) and one of the fuel cell unit ( 1 ) associated first cooling circuit ( 2 ), characterized in that in the cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ") of the fuel cell unit ( 1 , 1 ', 1 ") a Heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") with its primary side for cooling the cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ") is arranged, and with its secondary side via a further cooling circuit ( 4 , 4 ', 4 ") with a cooling component ( 5 ) and / or a tempering ( 7 , 7 ', 7 ") is connected.

2. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that in the first cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ") more than one fuel cell unit ( 1 , 1 ', 1 ") is arranged.

3. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that in the first cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ") of the fuel cell unit ( 1 , 1 ', 1 ") one or more further heat sources ( 9 ) is arranged.

4. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the primary side of the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") for cooling a plurality of cooling circuits ( 2 , 2 ', 2 ") is provided.

5. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the secondary side of the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") for controlling the temperature of more than one cooling circuit ( 4 , 4 ', 4 ") is provided.

6. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that more than one heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") on the primary side and / or secondary side with more than one cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ", 4 , 4 ', 4 " ) connected is.

7. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the cooling component ( 5 ) is an air-cooled radiator.

8. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the temperature control component ( 7 , 7 ', 7 ") is a heating component of the fuel cell system.

9. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the cooling circuit ( 4 , 4 ', 4 ") of the temperature control ( 7 , 7 ', 7 ") is connected to a heating side of a heat exchanger of an air conditioner.

10. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the cooling circuit ( 4 , 4 ', 4 ") of the temperature control ( 7 , 7 ', 7 ") is connected to a heating side of a heat exchanger of a gas generating system of the fuel cell system.

11. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that the cooling circuit ( 4 , 4 ', 4 ") of the temperature control ( 7 , 7 ', 7 ") with a heating side of an evaporator of a gas generating system of the fuel cell system.

12. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that a plurality of fuel cell units ( 1 , 1 ', 1 ") and / or heat sources ( 9 ) related to the cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ") connected in parallel and / or in series are.

13. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that a plurality of heat pumps ( 3 , 3 ', 3 ") relative to the cooling circuit ( 2 , 2 ', 2 ", 4 , 4 ', 4 ") in parallel and / or in series with each other are connected.

14. Fuel cell system according to claim 1, characterized in that a plurality of temperature control components ( 7 , 7 ', 7 ") and / or cooling components ( 5 ) relative to the cooling circuit ( 4 , 4 ', 4 ") connected in parallel and / or in series are.

15. A method for operating a fuel cell system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is switched on depending on a cooling and / or heating demand.

16. The method according to claim 15, characterized in that the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is controlled or regulated depending on the electric fuel cell power and / or the ambient temperature.

17. The method according to claim 15, characterized in that the power of the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is at least partially used for heating an evaporator and / or a reforming reactor and / or a heat exchanger in the fuel cell system and / or for air conditioning.

18. The method according to claim 16, characterized in that the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") generates more power than for the cooling of the fuel cell unit ( 1 , 1 ', 1 ") and / or heat sources ( 9 ) is required ,

19. The method according to claim 18, characterized, that the excess power at least partially for heating an evaporator and / or a reforming reactor and / or a heat exchanger in the fuel cell system and / or for an air conditioning is used.

20. The method according to any one of claims 15 to 19, characterized in that in normal operation, the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is supplied with electrical power of the fuel cell system.

21. The method according to any one of claims 15 to 20, characterized in that the cold start the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is supplied by a separate power source with electrical power.

22. The method according to claim 21, characterized in that during cold start, the heating power of the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is used for warming up the fuel cell system.

23. The method according to any one of claims 15 to 22, characterized in that the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is supplied from one or more available at the place of use of the fuel cell energy sources with electrical power.

24. The method according to any one of claims 15 to 23, characterized in that at full load, the heat pump ( 3 , 3 ', 3 ") is supplied by a separate power source with electrical power.

25. The method according to any one of claims 15 to 24, characterized in that each electrically operable component of the cooling circuits ( 2 , 2 ', 2 ", 4 , 4 ', 4 ") from one or more, at the place of use of the fuel cell system ( 1 , 1 ', 1 ") of available energy sources is supplied with electrical power.