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DE102007026004A1 - Fuel cycle of a fuel cell system and method for operating the same - Google Patents

Fuel cycle of a fuel cell system and method for operating the same Download PDF

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DE102007026004A1
DE102007026004A1 DE102007026004A DE102007026004A DE102007026004A1 DE 102007026004 A1 DE102007026004 A1 DE 102007026004A1 DE 102007026004 A DE102007026004 A DE 102007026004A DE 102007026004 A DE102007026004 A DE 102007026004A DE 102007026004 A1 DE102007026004 A1 DE 102007026004A1
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fuel
fuel cell
ejector
line
valve
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DE102007026004A
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German (de)
Inventor
Hans-Jörg Dr.rer.nat. Heidrich
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Ford Global Technologies LLC
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Publication date
Application filed by Daimler AG, Ford Global Technologies LLC filed Critical Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems, umfassend - eine Brennstoffzelleneinheit (4), die elektrische Energie erzeugt, indem sie mit Brennstoff und mit einem Oxidationsmittel gespeist wird; - eine Brennstoffzufuhrleitung (5) für die Zufuhr von Brennstoff zur Brennstoffzelleneinheit (4); - einen in der Brennstoffzufuhrleitung (5) angeordneten Ejektor (2); - eine Anodenrückführleitung (6), welche den Anodenausgang (4B) mit der Brennstoffzufuhrleitung (5) verbindet und in eine erste Teilleitung (6A), die zum Ejektor (2) führt, und in eine zweite Teilleitung (6B), die zwischen Ejektor (2) und Brennstoffzelleneinheit (4) in die Brennstoffzufuhrleitung (5) mündet, verzweigt, wobei die beiden Teilleitungen (6A, 6B) zusammen mindestens ein erstes und ein zweites Ventil (8A, 8B) aufweisen, wobei eine Steuereinheit vorhanden ist, die die beiden Ventile (8A, 8B) derart ansteuert, dass immer genau eines von beiden Ventilen (8A, 8B) geöffnet und das jeweils andere geschlossen ist.The invention relates to a fuel circuit of a fuel cell system, comprising - a fuel cell unit (4) which generates electric power by being supplied with fuel and with an oxidant; - A fuel supply line (5) for the supply of fuel to the fuel cell unit (4); - One in the fuel supply line (5) arranged ejector (2); an anode return line (6) which connects the anode output (4B) to the fuel supply line (5) and into a first sub-line (6A) leading to the ejector (2) and into a second sub-line (6B) passing between ejector (6) 2) and fuel cell unit (4) into the fuel supply line (5) opens, the two sub-lines (6A, 6B) together at least a first and a second valve (8A, 8B), wherein a control unit is present, the two Valves (8A, 8B) controls such that always exactly one of the two valves (8A, 8B) open and the other is closed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Brennstoffkreislaufs gemäß den Oberbegriffen des Patentanspruchs 1, des Patentanspruchs 6 und des Patentanspruchs 15.The The invention relates to a fuel cycle of a fuel cell system and a method of operating such a fuel cycle according to the preambles of claim 1, of claim 6 and claim 15.

Brennstoffzellensysteme der hier zugrunde gelegten Art sind bekannt. Aufgrund ihres hohen elektrochemischen Wirkungsgrades und ihren vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, haben Brennstoffzellensysteme schnell an Bedeutung gewonnen. Dabei kommen bevorzugt PEM-Brennstoffzellensysteme (Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellensysteme) oder SO-Brennstoffzellensysteme (Solid Oxide-Brennstoffzellensysteme) zum Einsatz, bei denen die Erzeugung der elektrischen Energie aufgrund von chemischen Reaktionen unter Beteiligung von elementarem Wasserstoff stattfindet.Fuel cell systems The type used here are known. Due to its high electrochemical Efficiency and its diverse applications, Fuel cell systems have quickly gained in importance. Come here preferably PEM fuel cell systems (polymer electrolyte membrane fuel cell systems) or SO fuel cell systems (solid oxide fuel cell systems) used in which the generation of electrical energy due of chemical reactions involving elemental hydrogen takes place.

Für den automobilen Einsatz sind Niedertemperatur-Brennstoffzellensysteme wegen ihrer günstigen Betriebstemperaturen besonders geeignet. Elektrische Energie kann gewonnen werden, wenn anodenseitig Wasserstoff und kathodenseitig Sauerstoff oder Luft in an sich bekannter Weise einer Brennstoffzelle zur Brennstoffzellenreaktion zugeführt werden. In Brennstoff zellensystemen werden üblicherweise Brennstoffzellenstapel eingesetzt, die aus einer Mehrzahl von Einzelzellen bestehen. In einem solchen Brennstoffzellenstapel werden Wasserstoff und Sauerstoff über Gasverteilungsstrukturen den einzelnen Brennstoffzellen zugeführt. Grundsätzlich wird der einer Brennstoffzelle zugeführte Brennstoff in der Bennstoffzelle nicht vollständig verbraucht, sondern es entsteht ein Anodenabgas mit restlichen Brenngasen wie z. B. H2 sowie Inertgasen und H2O. Das Anodenabgas kann zum einen in einem Brenner nachverbrannt und als Abgas in die Umgebung entlassen werden. Eine andere Möglichkeit ist die Rezirkulation des Anodenabgases in den der Brennstoffzelle zugeführten Brennstoff. Hierbei wird das Anodenabgas zum Anodeneingang zurückgeführt und mit frischem Wasserstoff gemischt der Anode wieder zugeführt. Diese Systeme erfordern jedoch in Abständen ein sogenanntes „Purgen" (Spülen), wodurch Wassertropfen und Inertgase aus der Gasverteilungsstruktur der Brennstoffzellen ausgetrieben werden. Dabei wird sauberes und trockenes Wasserstoffgas mit höherem Durchfluss und/oder stoßweise durch die Gasverteilungsstruktur geblasen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass durch das „Purgen" ein Teil des Wasserstoffs verloren geht, wodurch der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle vermindert wird.Low-temperature fuel cell systems are particularly suitable for automotive use because of their favorable operating temperatures. Electrical energy can be obtained if, on the anode side, hydrogen and cathode-side oxygen or air are supplied in a manner known per se to a fuel cell for the fuel cell reaction. In fuel cell systems usually fuel cell stacks are used, which consist of a plurality of individual cells. In such a fuel cell stack, hydrogen and oxygen are supplied to the individual fuel cells via gas distribution structures. Basically, the fuel cell supplied fuel in the fuel cell is not completely consumed, but it creates an anode exhaust gas with residual fuel gases such. B. H 2 and inert gases and H 2 O. The anode exhaust gas can burned on the one hand in a burner and discharged as exhaust into the environment. Another possibility is the recirculation of the anode exhaust gas in the fuel cell supplied fuel. Here, the anode exhaust gas is returned to the anode inlet and mixed with fresh hydrogen, the anode fed back. However, these systems require a so-called "purge" at intervals, which expels water droplets and inert gases from the gas distribution structure of the fuel cells, blowing clean and dry hydrogen gas at higher flow and / or intermittently through the gas distribution structure. that part of the hydrogen is lost by "purge", which reduces the efficiency of the fuel cell.

Aus der DE 102 51 878 A1 ist schließlich ein gattungsgemäßer Brennstoffkreis eines Brennstoffzellensystems bekannt, wie er im Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 definiert ist. Diese Druckschrift beschäftigt sich mit der Erzeugung von gleichmäßigen Druckverhältnissen bei der Rezirkulation des Anodenabgases. Das bekannte Brennstoffzellensystem ist jedoch weniger geeignet, um Druckstöße für ein anschließendes Purgen zu generieren.From the DE 102 51 878 A1 Finally, a generic fuel circuit of a fuel cell system is known, as defined in the preamble of present claim 1. This document is concerned with the generation of uniform pressure ratios in the recirculation of the anode exhaust gas. However, the known fuel cell system is less suitable for generating pressure surges for subsequent purge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Brennstoffkreislaufes zu schaffen, mit dem das Wasser/Anodenabgas einer Brennstoffzelle effizienter und sicherer entsorgt werden kann.task The present invention is a fuel circuit of a Fuel cell system and a method for operating such a fuel cycle to create with the water / anode exhaust of a fuel cell can be disposed of more efficiently and safely.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1, des Patentanspruchs 6 und des Patentanspruchs 15 gelöst.The The object is achieved by the characterizing Features of claim 1, claim 6 and claim 15 solved.

Der erfindungsgemäße Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems umfasst eine Brennstoffzelleneinheit, die elektrische Energie erzeugt, indem sie mit Brennstoff und mit einem Oxidationsmittel gespeist wird. Ferner ist eine Brennstoffzufuhrleitung für die Zufuhr von Brennstoff zur Brennstoffzelleneinheit und ein in dieser Leitung angeordneter Ejektor umfasst und weiterhin eine Anodenrückführleitung, welche den Anodenausgang mit der Brennstoffzufuhrleitung verbindet, welche in eine erste Teilleitung, die zum Ejektor führt und in eine zweite Teilleitung, die zwischen Ejektor und Brennstoffzelleneinheit in den Brennstoffzufuhrleitung mündet, verzweigt. Die beiden Teilleitungen weisen zusammen mindestens ein erstes und ein zweites Ventil auf. Erfindungsgemäß ist eine Steuereinheit vorhanden, die die beiden Ventile derart ansteuert, dass immer genau eines von beiden Ventilen geöffnet und das jeweils andere geschlossen ist.Of the Fuel cycle of a fuel cell system according to the invention includes a fuel cell unit that generates electrical energy, by feeding with fuel and with an oxidizing agent becomes. Further, a fuel supply line for the supply from fuel to the fuel cell unit and one in that line arranged ejector comprises and further comprises an anode return line, which connects the anode output to the fuel supply line, which in a first part of the line leading to the ejector and in a second part of the line between the ejector and the fuel cell unit opens into the fuel supply line branches. The two Sub-lines together have at least a first and a second Valve on. According to the invention, a control unit present, which controls the two valves so that always exactly one of both valves open and the other one closed is.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist eine Rezirkulationspumpe in der zweiten Teilleitung angeordnet.In a development of the invention according to claim 2 is a recirculation pump arranged in the second part line.

Eine vorteilhafte Ausführung nach Anspruch 3 ergibt sich, wenn in jeder der beiden Teilleitungen ein Ventil angeordnet ist.A advantageous embodiment according to claim 3 results when in each of the two sub-lines, a valve is arranged.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung nach Anspruch 4 ergibt sich, wenn in der ersten Teilleitung, die zum Ejektor führt, beide Ventile angeordnet sind.A further advantageous embodiment according to claim 4 results when, in the first part of the line leading to the ejector, both valves are arranged.

In einer weitergebildeten Ausführung nach Anspruch 5 ist zwischen beiden Ventilen in der ersten Teilleitung ein Gasreservoir angeordnet.In a further embodiment according to claim 5 is between arranged a gas reservoir in the first part of line two valves.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffkreislaufes eines Brennstoffzellensystems nach Anspruch 6 werden die beiden Ventile derart angesteuert, dass immer genau eines von beiden Ventilen geöffnet und das jeweils andere geschlossen ist.In the method according to the invention for operating a fuel circuit of a fuel cell system according to claim 6, the two valves are controlled such that always opened exactly one of the two valves and each at It is closed.

In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 7 ist die Leistung des Rezirkulationsgebläses in Abhängigkeit des jeweiligen Ventilzustands gesteuert.In an advantageous embodiment of the method according to claim 7 is the power of the recirculation fan depending controlled the respective valve state.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 8 wird das Rezirkulationsgebläse im Normalbetrieb so angesteuert, dass am Anodeneingang der Brennstoffzelleneinheit ein möglichst konstanter Volumenstrom anliegt.According to one Development of the method according to claim 8, the recirculation fan in normal operation so controlled that at the anode input of the fuel cell unit a constant as possible volume flow is applied.

Ferner ergibt sich nach Anspruch 9 ein Vorteil, wenn das Rezirkulationsgebläse im Purgebetrieb so angesteuert wird, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil geöffnet wird, auch das Rezirkulationsgebläse eine hohe Förderleistung erbringt, um kurzfristig einen starken Unterdruck am Anodenausgang der Brennstoffzelleneinheit zu erzeugen.Further arises according to claim 9, an advantage when the recirculation fan is controlled in the purge mode so that at the time when the second valve is opened, also the recirculation fan a high delivery rate, in the short term one strong negative pressure at the anode output of the fuel cell unit to create.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit des Verfahrens nach Anspruch 10 ergibt sich, wenn der Purgebetrieb im mittleren und hohen Lastbereich der Brennstoffzelleneinheit zur Anwendung kommt.A further advantageous embodiment of the method according to claim 10 results when the purge operation in the middle and high load range of the fuel cell unit for use comes.

Außerdem ist es nach Anspruch 11 von großem Vorteil, wenn das Rezirkulationsgebläse derart angesteuert wird, dass es im Niedriglastbetrieb der Brennstoffzelleneinheit die Rezirkulation des Anodenabgases vollständig oder mindestens größtenteils übernimmt.Furthermore it is of great advantage according to claim 11, when the recirculation fan is controlled such that it is in the low-load operation of the fuel cell unit the recirculation of the anode exhaust gas completely or at least mostly takes over.

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 12 hängt die Dosierung von Wasserstoff aus dem Vorratsbehälter in den Ejektor von der Stellung des ersten Ventils und/oder des zweiten Ventils und/oder der Ansteuerung des Rezirkulationsgebläses ab, dergestalt, dass zumindest zeitweise eine Erhöhung der dosierten Wasserstoffmenge aus dem Vorratsbehälter in den Ejektor stattfindet und damit eine pulsförmige Dosierung und eine Verstärkung der Wirkungsweise des Ejektors erzielt werden.In A preferred embodiment of the method according to claim 12 depends the dosage of hydrogen from the reservoir into the ejector from the position of the first valve and / or the second Valve and / or the control of the recirculation fan from, at least temporarily, an increase the metered amount of hydrogen from the reservoir takes place in the ejector and thus a pulse-shaped dosage and an enhancement of the operation of the ejector can be achieved.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 13 findet die zeitweise Erhöhung der dosierten Wasser stoffmenge aus dem Vorratsbehälter in den Ejektor bei geöffnetem ersten Ventil statt.According to one Further development of the method according to claim 13 finds the temporary Increase the metered amount of water substance from the reservoir into the ejector when the first valve is open.

Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 14 findet die pulsförmige Dosierung von Wasserstoff in den Ejektor in einem niedrigen Lastbereich der Brennstoffzelleneinheit statt.To a particularly preferred embodiment of the method according to claim 14 finds the pulsed dosage of hydrogen in the ejector in a low load range of the fuel cell unit instead of.

Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Brennstoffkreislaufs eines Brennstoffzellensystems gemäß Anspruch 15 umfasst folgende Schritte:

  • – Erzeugen eines Unterdrucks durch einen Ejektor in bestimmten Teilen des Brennstoffkreislaufs auf der Ansaugseite des Ejektors,
  • – Temporäres Speichern dieses Unterdrucks in diesen bestimmten Teilen, während in anderen Teilen des Kreislaufs ein höherer Druck herrscht,
  • – Herbeiführen eines Druckausgleichs zwischen diesen beiden Teilen des Brennstoffkreislaufs, wobei die daraus resultierende Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Anodenkreislauf insbesondere im Purgebetrieb oder beim Start als Antrieb zur Rezirkulation des Anodenabgases genutzt wird.
A further embodiment of the method according to the invention for operating the fuel circuit of a fuel cell system according to claim 15 comprises the following steps:
  • Generating a negative pressure by an ejector in certain parts of the fuel circuit on the suction side of the ejector,
  • Temporarily storing this negative pressure in these specific parts while in other parts of the circuit there is a higher pressure,
  • - To bring about a pressure equalization between these two parts of the fuel cycle, the resulting increase in the flow velocity in the anode circuit is used in particular in the purge mode or at start as a drive for recirculation of the anode exhaust gas.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the description and the drawings.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von schematisierten Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigt:The The invention will be described below with reference to schematic drawings exemplified. It shows:

1 einen Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems mit einem Gasreservoir zwischen zwei Ventilen in einer ersten Teilleitung; 1 a fuel circuit of a fuel cell system with a gas reservoir between two valves in a first sub-line;

2 einen Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems ohne Gasreservoir, aber mit zwei Ventilen in einer ersten Teilleitung und 2 a fuel cycle of a fuel cell system without gas reservoir, but with two valves in a first part line and

3 einen Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems ohne Gasreservoir, aber mit jeweils einem Ventil in einer ersten und einer zweiten Teilleitung. 3 a fuel circuit of a fuel cell system without gas reservoir, but each with a valve in a first and a second part of line.

1 zeigt zur Veranschaulichung der Erfindung eine erste bevorzugte Ausgestaltung eines schematisch dargestellten Brennstoffkreislaufs eines Brennstoffzellensystems mit einer Anordnung zur Rezirkulation von Anodenabgas (Anodenkreislauf). Das Brennstoffzellensystem umfasst eine Brennstoffzelleneinheit 4 zur Bereitstellung der elektrischen Energie, welche aus einer Mehrzahl von einzelnen Brennstoffzellen besteht, welche in diesem Ausführungsbeispiel als PEM-Brennstoffzellen ausgeführt sind. Der Brennstoffzellenstapel weist anodenseitig einen Anodeneingang 4A, über den der Brennstoffzelleneinheit 4 Wasserstoff über eine Brennstoffzufuhrleitung 5 über einen in dieser Leitung 5 befindlichen Ejektor 2 aus einem Vorratsbehältnis 1, vorzugsweise einem Hochdruckwasserstofftank, zugeführt wird, sowie einen Anodenausgang 4B auf, der mit einer Anodenrückführleitung 6 zur Rückführung des Anodenabgases in die Brennstoffzufuhrleitung 5 verbunden ist. Die Anodenrückführleitung 6 enthält eine Vorrichtung 7 zur Abscheidung von Flüssigwasser, welche im Weiteren als Abscheider bezeichnet wird. Stromabwärts des Abscheiders 7 verzweigt sich die Anodenrückführleitung 6 in eine erste Teilleitung 6A, die über die Ansaugöffnung 2A des Ejektors 2 mit dem Brennstoffzufuhrkanal 5 verbunden ist, und in eine zweite Teilleitung 6B, die in einen Bereich stromabwärts des Ejektors 2 in den Brennstoffzufuhrkanal 5 einmündet, wobei die zweite Teilleitung 6B ein Rezirkulationsgebläse 3 oder eine Rezirkulationspumpe aufweist, welche(s) vorteilhafterweise explosionsgeschützt ausgeführt ist. Die erste Teilleitung 6A umfasst stromabwärts der Abzweigung ein zweites Ventil 8B, einen nachgeschalteten Behälter 9, vorzugsweise einen Gasbehälter bzw. ein Gasreservoir, und in der Folge ein erstes Ventil 8A, welches zur Ansaugöffnung 2A des Ejektors 2 beabstandet angeordnet ist, wobei das aus der Brennstoffzelleneinheit 4 abgeführte Anodenabgas durch die Ansaugöffnung 2A unter Nutzung eines Unterdrucks angesaugt wird, der entsteht, wenn in dem Ejektor 2 Wasserstoff strömt, der aus dem Vorratsbehälter 1 in die Brennstoffzelleneinheit 4 geleitet wird. 1 shows for illustrating the invention, a first preferred embodiment of a schematically illustrated fuel circuit of a fuel cell system with an arrangement for the recirculation of anode exhaust gas (anode circuit). The fuel cell system includes a fuel cell unit 4 for providing the electrical energy, which consists of a plurality of individual fuel cells, which are designed in this embodiment as PEM fuel cells. On the anode side, the fuel cell stack has an anode input 4A , over the fuel cell unit 4 Hydrogen via a fuel supply line 5 about one in this line 5 located ejector 2 from a storage container 1 , preferably a high-pressure hydrogen tank, and an anode outlet 4B on top, with an anode return line 6 for returning the anode exhaust gas to the fuel supply line 5 connected is. The anode return line 6 contains a device 7 for the separation of liquid water, which is referred to as a separator. Downstream of the separator 7 branches the anode return line 6 in a first sub-line 6A passing over the suction port 2A of the ejector 2 with the fuel supply channel 5 connected, and in a second sub-line 6B placed in an area downstream of the ejector 2 in the fuel supply channel 5 opens, the second sub-line 6B a recirculation fan 3 or a recirculation pump which (s) is advantageously carried out explosion-proof. The first sub-line 6A includes a second valve downstream of the branch 8B , a downstream container 9 , Preferably a gas tank or a gas reservoir, and subsequently a first valve 8A , which to the intake 2A of the ejector 2 spaced apart, which is from the fuel cell unit 4 discharged anode exhaust gas through the intake 2A is sucked in using a negative pressure, which arises when in the ejector 2 Hydrogen flows out of the reservoir 1 in the fuel cell unit 4 is directed.

In den Flüssigwasserabscheider 7 kann zusätzlich eine Gaspurgefunktion zur Entfernung von Inertgasen integriert sein, so dass neben Wasser auch Gasbestandteile, insbesondere Inertgase, aus der Anodenrückführleitung 6 entfernt werden können, damit die Leistung der Brennstoffzellen durch das Vorhandensein dieser Inertgase nicht beeinträchtigt wird. Diese Gaspurgefunktion kann aber auch durch separate Gaspurgeventile (nicht dargestellt), die vorzugsweise in einer separaten Purgeleitung stromabwärts des Flüssigwasserabscheiders 7 angeordnet sind, übernommen werden. Diese Purgeventile können mit der Funktionsweise des Ejektors 2 und/oder der Taktung der Ventile 8A und/oder 8B synchronisiert werden. Vorzugsweise wird ein solches Purgeventil dann geöffnet, wenn die Wasserstoffkonzentration am Anodenausgang 4B der Brennstoffzelleneinheit 4 besonders niedrig ist. Das ist immer dann der Fall, wenn der Anteil des rezirkulierten Gases in der Brennstoffzufuhrleitung 5 besonders niedrig ist, d. h. wenn das Rezirkulationsgebläse 3 mit geringer Leistung betrieben wird und/oder das zweite Ventil 8B geschlossen ist, oder weniger Wasserstoff über den Ejektor 2 zugegeben wird.In the liquid water separator 7 In addition, a Gaspurgefunktion be integrated to remove inert gases, so that in addition to water and gas components, in particular inert gases, from the anode return line 6 can be removed so that the performance of the fuel cell is not affected by the presence of these inert gases. This Gaspurgefunktion but can also by separate Gaspurgeventile (not shown), preferably in a separate purge line downstream of the Flüssigwasserabscheiders 7 are arranged to be taken over. These purge valves can work with the operation of the ejector 2 and / or the timing of the valves 8A and or 8B be synchronized. Preferably, such a purge valve is opened when the hydrogen concentration at the anode outlet 4B the fuel cell unit 4 is particularly low. This is always the case when the proportion of recirculated gas in the fuel supply line 5 is particularly low, ie when the recirculation fan 3 operated at low power and / or the second valve 8B closed, or less hydrogen through the ejector 2 is added.

Ferner kann die Gaspurgefunktion mittels einer Gaspurgeleitung (nicht dargestellt), die vor einem nicht gezeigten Kathodeneingang in eine nicht dargestellte Luftzufuhrleitung mündet, durchgeführt werden. Die hier nicht gesondert dargestellte Luftversorgung der Brennstoffzelleneinheit 4 erfolgt mittels Kompressor, Intercooler und Gas/Gas-Befeuchtungseinheit.Furthermore, the gas purge function can be carried out by means of a gas trace line (not shown), which opens into a not shown air inlet line upstream of a cathode inlet (not shown). The air supply of the fuel cell unit not shown separately here 4 by means of compressor, intercooler and gas / gas moistening unit.

Bei gleichen oder gleichwirkenden Komponenten entsprechen die Bezugszeichen in den nachfolgenden Zeichnungen denen der 1. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird außerdem für übereinstimmende Komponenten auf deren Beschreibung in 1 verwiesen.For the same or equivalent components, the reference numerals in the following drawings correspond to those of 1 , In addition, for matching components, their description is used in order to avoid repetition 1 directed.

In 2 ist eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform anhand eines schematisch dargestellten Brennstoffkreislaufs gezeigt, in dem auf den in 1 gezeigten, in der ersten Teilleitung 6A angeordneten Gasbehälter bzw. -reservoir 9 verzichtet wird. Hierbei wird das zwischen den beiden Ventilen 8A und 8B befindliche Rohrleitungsvolumen des Teilleitungsabschnitts 6A' der ersten Teilleitung 6A als Gasreservoir ausgenutzt.In 2 a second embodiment of the invention is shown with reference to a schematically illustrated fuel circuit, in which on the in 1 shown, in the first part of the line 6A arranged gas tank or reservoir 9 is waived. This is what happens between the two valves 8A and 8B located pipe volume of the sub-line section 6A ' the first sub-line 6A exploited as gas reservoir.

Die dritte, in 3 dargestellte, erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Brennstoffkreislaufs, die eine Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt, verzichtet ebenfalls auf ein Gasreservoir 9. Im Unterschied zur 2 werden die beiden Ventile 8A und 8B in verschiedenen Teilleitungen angeordnet: Das erste Ventil 8A befindet sich in der ersten Teilleitung 6A, wohingegen das zweite Ventil 8B in der zweiten Teilleitung 6B stromabwärts oder auch stromaufwärts des Rezirkulationsgebläses 3 bzw. der Rezirkulationspumpe angeordnet ist.The third, in 3 illustrated inventive design of a fuel cycle, showing a modification of the second embodiment, also dispenses with a gas reservoir 9 , In contrast to 2 be the two valves 8A and 8B arranged in different sub-lines: the first valve 8A is in the first sub-line 6A whereas the second valve 8B in the second sub-line 6B downstream or upstream of the recirculation fan 3 or the recirculation pump is arranged.

Als Ventile können in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 elektromagnetische, elektrische, hydraulische, mechanische oder pneumatisch betriebene Absperrventile verwendet werden.As valves, in the embodiments of the 1 to 3 electromagnetic, electrical, hydraulic, mechanical or pneumatic shut-off valves are used.

Zur Vermeidung der Anreicherungen von Inertgasen in der Brennstoffzellenanode, zur Vergleichmäßigung der Brennstoffkonzentration sowie zum Entfernen von Produktwasser aus der Anode wird zum einen das wasserstoffreiche Abgas vom Anodenausgang 4B zum Anodeneingang 4A der Brennstoffzelleneinheit 4 zurückgeführt und zum anderen durch „Purgen" Teile des Anodenabgases wie Inertgase und Wasser über sogenannte Purgeventile aus dem Anodenkreis entfernt. Besonders nachteilig ist jedoch hierbei, dass beim „Purgen" ein Teil des Wasserstoffs verloren geht, wodurch der Wirkungsgrad der Brennstoffzelleneinheit 4 vermindert wird. Da sich insbesondere im Leerlauf Produktwasser in der Brennstoffzelleneinheit 4 ansammelt, wurde diesem, mit einem erhöhten Anodendruckverlust einhergehenden Phänomen bisher durch Anhebung der Brennstoff-Stöchiometrie im Leerlauf begegnet. Dies bedeutet jedoch als weiteren Nachteil einen höheren Energieaufwand zum Betreiben der Rezirkulationspumpe 3. Durch den erfindungsgemäßen Brennstoffkreislauf in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Brennstoffkreislaufs wird der Verlust an Wasserstoff bei der Entfernung von Inertgasen und Produktwasser aus dem Anodenkreislauf deutlich verringert, wobei die Leistung des Rezirkulationsgebläses 3 bzw. der Rezirkulationspumpe in Abhängigkeit der Stellung der Ventile 8A und 8B geregelt wird, derart, dass in der Brennstoffzelleneinheit 4 stets der spezifizierte Brennstoffvolumenstrom erreicht wird.To avoid the accumulation of inert gases in the fuel cell anode, to equalize the fuel concentration and to remove product water from the anode, on the one hand, the hydrogen-rich exhaust gas from the anode outlet 4B to the anode entrance 4A the fuel cell unit 4 On the other hand, "purges" remove parts of the anode exhaust gas such as inert gases and water from the anode circuit via so-called purge valves., However, it is particularly disadvantageous that during "purge" part of the hydrogen is lost, as a result of which the efficiency of the fuel cell unit is reduced 4 is reduced. Since in particular at idle product water in the fuel cell unit 4 So far, this phenomenon associated with increased anode pressure loss has been counteracted by increasing fuel stoichiometry at idle. However, this means a further disadvantage, a higher energy consumption for operating the recirculation pump 3 , The inventive fuel circuit in conjunction with the inventive method for operating the fuel cycle, the loss of hydrogen in the removal of inert gases and product water from the anode circuit is significantly reduced, the performance of the Rezirkulationsgebläses 3 or the recirculation pump as a function of the position of the valves 8A and 8B is regulated, such that in the fuel cell unit 4 always the specified fuel flow is achieved.

Hierzu weist das erfindungsgemäße Verfahren zwei unterschiedliche Betriebsphasen auf, eine Betriebsphase 1, die der Vergleichmäßigung des Volumenstroms, welcher am Anodeneingang 4A anliegt, dient und einen Purgebetrieb (Betriebsphase 2) zum eigentlichen Wasseraustrag aus der Brennstoffzelleneinheit 4. Beide Betriebsphasen bewirken eine deutliche Effizienzsteigerung des Wasseraustrags aus der Brennstoffzelleneinheit 4.For this purpose, the method according to the invention has two different operating phases, an operating phase 1 , the equalization of the volume flow, which at the anode entrance 4A is present, serves and a purge operation (operating phase 2 ) to the actual water discharge from the fuel cell unit 4 , Both operating phases cause a significant increase in efficiency of the water discharge from the fuel cell unit 4 ,

In der Betriebsphase 1 befindet sich das erste Ventil 8A in geöffnetem und das zweite Ventil 8B gleichzeitig in geschlossenem Zustand, wohingegen sich das erste Ventil 8A im Purgebetrieb in geschlossenem und das zweite Ventil 8B gleichzeitig in geöffnetem Zustand befindet.In the operating phase 1 is the first valve 8A in open and the second valve 8B at the same time in the closed state, whereas the first valve 8A in the purge mode in closed and the second valve 8B at the same time in open condition.

In der Betriebsphase 1 wird das erste Ventil 8A geöffnet. Nach einer bestimmten Zeit nach Öffnung des ersten Ventils 8A tritt eine Verringerung des Volumenstroms am Ejektoreingang 2A ein, wenn der Druck in dem in 1 gezeigten Gasbehälter 9 oder in dem in 2 dargestellten Teilleitungsabschnitt 6A', der sich zwischen den Ventilen 8A und 8B der Teilleitung 6A befindet, durch die Wirkung des Ejektors 2 bereits nahe auf einen Endwert abgesunken ist. Der Ejektor 2 erzeugt dabei im Gasbehälter 9 bzw. im Teilleitungsabschnitt 6A ein Vakuum. Mit zunehmender Verringerung des Volumenstroms am Ejektoreingang 2A wird sukzessive die Leistung des Rezirkulationsgebläses 3 erhöht, damit am Anodeneingang 4A der Brennstoffzelleneinheit 4 ein möglichst konstanter Volumenstrom anliegt.In the operating phase 1 becomes the first valve 8A open. After a certain time after opening the first valve 8A occurs a reduction of the volume flow at the ejector input 2A when the pressure in the in 1 shown gas container 9 or in the in 2 shown sub-line section 6A ' that is between the valves 8A and 8B the sub-line 6A located, by the action of the ejector 2 has already fallen close to a final value. The ejector 2 generates it in the gas tank 9 or in the sub-line section 6A a vacuum. With increasing reduction in the volume flow at the ejector inlet 2A is successively the performance of the recirculation fan 3 increased, so that at the anode entrance 4A the fuel cell unit 4 a constant as possible volume flow is applied.

Im anschließenden Purgebetrieb wird das erste Ventil 8A geschlossen und direkt im Anschluss das zweite Ventil 8B geöffnet. Hierbei wird durch den im Gasreservoir 9 oder dem Teilleitungsabschnitt 6A' gespeicherten Unterdruck ein kurzer, intensiver Purge in der Anodenrücklaufleitung 6 und in der Brennstoffzelleneinheit 4 erreicht, so dass erfindungsgemäß flüssiges Wasser in äußerst effizienter Weise aus der Brennstoffzelleneinheit 4 ausgetragen wird (Spüleffekt). Gleichzeitig kann die Förderleistung des Rezirkulationsgebläses 3 kurzfristig erhöht werden, um den Unterdruck am Anodenausgang 4B zu erhöhen und somit den Purgeeffekt zu verstärken.In the subsequent purge operation, the first valve 8A closed and immediately after the second valve 8B open. This is by the in the gas reservoir 9 or the sub-line section 6A ' stored negative pressure a short, intense purge in the anode return line 6 and in the fuel cell unit 4 achieved, so that according to the invention liquid water in a very efficient manner from the fuel cell unit 4 is discharged (rinsing effect). At the same time, the capacity of the recirculation fan 3 be increased in the short term to the negative pressure at the anode output 4B increase and thus enhance the purge effect.

Danach wird die Leistung des Rezirkulationsgebläses 3 wieder verringert, wenn durch Schließen des zweiten Ventils 8B und Öffnen des ersten Ventils 8A der Volumenstrom am Eingang 2A des Ejektors 2 wieder erhöht wird. Prinzipiell wird das Rezirkulationsgebläse 3 im Purgebetrieb so angesteuert, dass zu dem Zeitpunkt, bei dem am Eingang 2A des Ejektors 2 ein hoher Volumenstrom anliegt, das Rezirkulationsgebläse 3 eine reduzierte Förderleistung erbringt, um einen konstanten Volumenstrom am Anodeneingang 4A der Brennstoffzelleneinheit 4 zu erzeugen.After that, the power of the recirculation fan 3 decreased again when closing the second valve 8B and opening the first valve 8A the volume flow at the entrance 2A of the ejector 2 is increased again. In principle, the recirculation fan 3 in the purge mode so controlled that at the time when at the entrance 2A of the ejector 2 a high volume flow is applied, the recirculation fan 3 a reduced flow rate results in a constant volume flow at the anode inlet 4A the fuel cell unit 4 to create.

Die Erhöhung oder Reduzierung der Leistung des Rezirkulationsgebläses 3 kann periodisch je nach Taktzyklus der Ventile 8A und 8B geschehen. Dabei können sich die Öffnungs- oder Schließzeiten unterscheiden, so dass die Betriebsphase 1 (geöffnetes erstes Ventil 8A, geschlossenes zweites Ventil 8B, höhere Pumpleistung des Rezirkulationsgebläses 3) länger andauert als der Purgebetrieb (geschlossenes erstes Ventil 8A, geöffnetes zweites Ventil 8B, niedrigere Pumpleistung des Rezirkulationsgebläses 3). Durch die Taktung der Ventile 8A, 8B wird im Purgebetrieb eine pulsförmige Strömung in der Anodenrücklaufleitung 6 und in der Brennstoffzelleneinheit 4 erreicht. Durch den im Vergleich zum Stand der Technik deutlich effizienteren Wasseraustrag wird einer übermäßigen Wasseransammlung innerhalb der Brennstoffzelleneinheit 4 in vorteilhafter Weise entgegengewirkt und in gleicher Weise ein besserer Brennstofftransport in der Brennstoffzelleneinheit 4 ermöglicht und somit der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle erhöht. Die Dynamik der Ventilsteuerung verbessert somit auch die Spülwirkung in der Brennstoffzelleneinheit 4.Increasing or reducing the capacity of the recirculation fan 3 can periodically depending on the clock cycle of the valves 8A and 8B happen. The opening or closing times may differ, so that the operating phase 1 (opened first valve 8A , closed second valve 8B , higher pumping capacity of the recirculation fan 3 ) lasts longer than the purge operation (closed first valve 8A , opened second valve 8B , lower pumping capacity of the recirculation fan 3 ). By the timing of the valves 8A . 8B In purge mode, a pulsed flow in the anode return line 6 and in the fuel cell unit 4 reached. The significantly more efficient discharge of water compared with the prior art results in excessive water accumulation within the fuel cell unit 4 counteracted in an advantageous manner and in the same way a better fuel transport in the fuel cell unit 4 allows and thus increases the efficiency of the fuel cell. The dynamics of the valve control thus also improves the purging effect in the fuel cell unit 4 ,

Diese Regelstrategie kommt vorzugsweise im mittleren und hohen Lastbereich zur Anwendung, da hierbei der Ejektor 2 die größte Leistung erbringt. Im niedrigen Lastbereich wird die Rückführung von Anodenabgas in den Brennstoffzellenbetrieb hauptsächlich oder vollständig durch das Rezirkulationsgebläse 3 übernommen.This control strategy is preferably used in the medium and high load range, since in this case the ejector 2 the greatest achievement. In the low load range, the return of anode exhaust gas to the fuel cell operation is mainly or completely by the recirculation fan 3 accepted.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung der oben beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass während einer Shut down Phase des Brennstoffzellensystems im Gasresrevoir 9 bzw. im Teilleitungsabschnitt 6A' ein Vakuum/Unterdruck erhalten bleiben kann, so dass während der Stillstandszeit oder während des nächsten Startvorgangs der Anodenkreislauf auf passive Weise gepurgt bzw. umgewälzt werden kann, ohne dass der Wasserstoffvorratsbehälter und das Brennstoffzellensystem betrieben werden müssen. Dies hat Vorteile in bezug auf Sicherheitsaspekte von wasserstoffbetriebenen Antriebssystemen.A further advantageous effect of the embodiments described above is that, during a shutdown phase of the fuel cell system in the gas reservoir 9 or in the sub-line section 6A ' a vacuum / negative pressure can be maintained, so that during the downtime or during the next startup process, the anode circuit can be purged or circulated in a passive manner, without the hydrogen storage tank and the fuel cell system must be operated. This has advantages in terms of safety aspects of hydrogen-powered propulsion systems.

Auch in 3 findet das oben geschilderte erfindungsgemäße Verfahren Anwendung. Im Unterschied zu 1 und 2 ist in 3 in der Teilleitung 6A jedoch nur ein erstes Ventil 8A angeordnet. Das Ventil 8A wird dabei in der Teilleitung 6A vorteilhafterweise in größtmöglicher Entfernung zum Ejektor 2 angeordnet, damit das Volumen des Teilleitungsabschnitts 6A'' zwischen Ejektor 2 und Ventil 8A, und damit auch die Purgewirkung, möglichst groß wird. Das zweite Ventil 8B in der Teilleitung 6B wird taktweise geschlossen und wieder geöffnet, wodurch ebenfalls die oben beschriebenen Effekte auf die Förderleistung im Anodenkreislauf erreicht werden können. Bei der Anordnung des zweiten Ventils 8B stromabwärts oder stromaufwärts des Rezirkulationsgebläses 3 wird durch periodisches Öffnen und Schließen des Ventils 8B ebenfalls ein Purge bzw. eine pulsförmige Strömung in der Teilleitung 6B erreicht. Damit wird vorteilhafterweise ein zusätzlicher Spüleffekt erreicht. Hierbei werden die Ventile 8A und 8B wechselseitig geöffnet und geschlossen, so dass zu keiner Zeit beide Ventile geöffnet sind, d. h. das Öffnen und Schließen der Ventile 8A, 8B ist gegengetaktet: Ventil 8A wird geöffnet, wenn Ventil 8B geschlossen wird bzw. umgekehrt. Die Leistung der Rezirkulationspumpe 3 ist dabei so mit der Stellung des Ventils 8B synchronisiert, dass die Leistung der Pumpe 3 verringert oder auf Null gedrosselt wird, wenn das Ventil 8B geschlossen und das Ventil 8A in der Teilleitung 6A geöffnet wird. Diese Regelstrategie findet insbesondere im mittleren und hohen Lastbereich Anwendung, da hierbei der Ejektor 2 die nötige Leistung aufweist, um die Rückführung des Anodenabgases auch bei geschlossenem Ventil 8B, d. h. bei mehr oder weniger wirkungsloser Rezirkulationspumpe 3 aufrechtzuerhalten.Also in 3 finds the above-described inventive method application. In contrast to 1 and 2 is in 3 in the sub-line 6A but only a first valve 8A arranged. The valve 8A is doing in the sub-line 6A advantageously in the greatest possible distance to the ejector 2 arranged so that the volume of the sub-line section 6A '' between ejector 2 and valve 8A , and thus the Purgewirkung, as large as possible. The second valve 8B in the sub-line 6B is cyclically closed and reopened, whereby also the effects described above on the flow rate in the anode circuit can be achieved. In the arrangement of the second valve 8B downstream or upstream of the recirculation fan 3 is achieved by periodically opening and closing the valve 8B also a purge or a pulsed flow in the sub-line 6B reached. This advantageously achieves an additional rinsing effect. Here are the valves 8A and 8B alternately open and closed, so that at no time both valves are open, ie the opening and closing of the valves 8A . 8B is counter clocked: valve 8A will open when valve 8B closed or vice versa. The performance of the recirculation pump 3 is doing so with the position of the valve 8B synchronizes that the power of the pump 3 is reduced or throttled to zero when the valve 8B closed and the valve 8A in the sub-line 6A is opened. This control strategy is used in particular in the medium and high load range, since in this case the ejector 2 has the necessary power to the return of the anode exhaust gas even when the valve is closed 8B , ie with more or less ineffective recirculation pump 3 maintain.

Im Falle des geschlossenen Ventils 8A und des geöffneten Ventils 85 kann die Leistung der Rezirkulationspumpe 3 erhöht werden mit dem Effekt der Übernahme oder dem Ausgleich der gedrosselten Förderleistung des Ejektors. Dies geschieht bevorzugt im niedrigen Lastbereich, da hier die Rezirkulation des Anodenabgases im Anodenkreislauf hauptsächlich oder vollständig durch die Rezirkulationspumpe 3 übernommen wird.In the case of the closed valve 8A and the open valve 85 can improve the performance of the recirculation pump 3 be increased with the effect of the acquisition or the compensation of the throttled flow of the ejector. This is preferably done in the low load range, since here the recirculation of the anode exhaust gas in the anode circuit mainly or completely by the recirculation pump 3 is taken over.

Um die Wirkung des Ejektors insbesondere im niedrigen Lastbereich zu verstärken, kann zusätzlich eine Synchronisation der Ansteuerung der Ventile 8A und/oder 8B und/oder der Rezirkulationspunpe 3 mit der Dosiering von frischem Wasserstoff aus dem Wasserstoffvorratsbehälter 1 erfolgen. Die Dosiervorrichtung kann dabei vorzugsweise in den Ejektor 2 durch Anordnung des Dosierventils integriert sein oder auch in der Leitung zwischen dem Wasserstoffvorratsbehälter 1 und dem Ejektor 2 angebracht sein. Die Dosierung von Wasserstoff kann bei offenem Ventil 8A erhöht sein und bei geschlossenem Ventil 8A verringert sein. Damit wird eine vorteilhafte pulsförmige Dosierung von frischem Wasserstoff erzielt. Während der Phase des hohen Pulses wird die zugeführte Wasserstoffmenge erhöht und damit die Wirkung des Ejektors 2 insbesondere im niedrigen Lastbereich verstärkt.In order to enhance the effect of the ejector, especially in the low load range, in addition a synchronization of the control of the valves 8A and or 8B and / or the recirculation pump 3 with the dosing of fresh hydrogen from the hydrogen storage tank 1 respectively. The metering device may preferably be in the ejector 2 be integrated by arranging the metering valve or in the line between the hydrogen storage tank 1 and the ejector 2 to be appropriate. The dosage of hydrogen can be open valve 8A be elevated and with the valve closed 8A be reduced. This achieves an advantageous pulsed dosage of fresh hydrogen. During the phase of the high pulse, the amount of hydrogen supplied increases and thus the effect of the ejector 2 especially reinforced in the low load range.

Prinzipiell wird bei dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Brennstoffkreislaufs eines Brennstoffzellensystems durch einen Ejektor in bestimmten Teilen des Brennstoffkreislaufs auf dessen Ansaugseite ein Unterdruck erzeugt, der in diesen Teilen des Brennstoffkreislaufs temporär gespeichert wird, während in anderen Teilen des Kreislaufs ein höherer Druck herrscht. Zwischen diesen beiden Teilen des Brennstoffkreislaufs wird ein Druckausgleich herbeigeführt und eine daraus resultierende Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Anodenkreislauf wird insbesondere während des Purgebetriebs oder beim Start als Antrieb zur Rezirkulation des Anodenabgases benutzt.in principle is in the described method according to the invention for operating the fuel cycle of a fuel cell system through an ejector in certain parts of the fuel cycle on the suction side generates a negative pressure in these parts the fuel cycle is temporarily stored while In other parts of the cycle there is a higher pressure. Between these two parts of the fuel cycle is a Pressure compensation brought about and a resulting Increase of the flow velocity in the anode circuit is especially during the purge operation or at start as Drive used for recirculation of the anode exhaust gas.

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Claims (16)

Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems, umfassend – eine Brennstoffzelleneinheit (4), die elektrische Energie erzeugt, indem sie mit Brennstoff und mit einem Oxidationsmittel gespeist wird; – eine Brennstoffzufuhrleitung (5) für die Zufuhr von Brennstoff zur Brennstoffzelleneinheit (4); – einen in der Brennstoffzufuhrleitung (5) angeordneten Ejektor (2); – eine Anodenrückführleitung (6), welche den Anodenausgang (4B) mit der Brennstoffzufuhrleitung (5) verbindet und in eine erste Teilleitung (6A), die zum Ejektor (2) führt und in eine zweite Teilleitung (6B), die zwischen Ejektor (2) und Brennstoffzelleneinheit (4) in den Brennstoffzufuhrleitung (5) mündet, verzweigt, wobei die beiden Teilleitungen (6A, 6B) zusammen mindestens ein erstes und ein zweites Ventil (8A, 8B) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorhanden ist, die die beiden Ventile (8A, 8B) derart ansteuert, dass immer genau eines von beiden Ventilen (8A, 8B) geöffnet und das jeweils andere geschlossen ist.Fuel cycle of a fuel cell system, comprising - a fuel cell unit ( 4 ), which generates electrical energy by being fed with fuel and with an oxidizing agent; A fuel supply line ( 5 ) for the supply of fuel to the fuel cell unit ( 4 ); - one in the fuel supply line ( 5 ) arranged ejector ( 2 ); An anode return line ( 6 ) containing the anode output ( 4B ) with the fuel supply line ( 5 ) and into a first sub-line ( 6A ) leading to the ejector ( 2 ) and into a second sub-line ( 6B ) between ejector ( 2 ) and fuel cell unit ( 4 ) in the fuel supply line ( 5 ) branches, the two sub-lines ( 6A . 6B ) together at least a first and a second valve ( 8A . 8B ), characterized in that a control unit is provided, the two valves ( 8A . 8B ) such that always exactly one of both valves ( 8A . 8B ) and the other one is closed. Brennstoffkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rezirkulationspumpe (3) in der zweiten Teilleitung (6B) angeordnet ist.Fuel circuit according to claim 1, characterized in that a recirculation pump ( 3 ) in the second sub-line ( 6B ) is arranged. Brennstoffkreislauf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der beiden Teilleitungen (6A, 6B) ein Ventil (8A, 8B) angeordnet ist.Fuel circuit according to one of claims 1 or 2, characterized in that in each of the two sub-lines ( 6A . 6B ) a valve ( 8A . 8B ) is arranged. Brennstoffkreislauf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Teilleitung (6A) zum Ejektor (2) beide Ventile (8A, 8B) angeordnet sind.Fuel circuit according to one of claims 1 or 2, characterized in that in the first part line ( 6A ) to the ejector ( 2 ) both valves ( 8A . 8B ) are arranged. Brennstoffkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beiden Ventilen (8A, 8B) in der ersten Teilleitung (6A) ein Gasreservoir (9) angeordnet ist.Fuel circuit according to claim 4, characterized in that between the two valves ( 8A . 8B ) in the first sub-line ( 6A ) a gas reservoir ( 9 ) is arranged. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffkreislaufes eines Brennstoffzellensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Ventile (8A, 8B) derart angesteuert werden, dass immer genau eines von beiden Ventilen (8A, 8B) geöffnet und das jeweils andere geschlossen ist.Method for operating a fuel circuit of a fuel cell system according to one of claims 1 to 5, wherein the two valves ( 8A . 8B ) are controlled in such a way that always exactly one of both valves ( 8A . 8B ) and the other one is closed. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Leistung des Rezirkulationsgebläses (3) in Abhängigkeit des jeweiligen Ventilzustands gesteuert ist.Method according to claim 6, wherein the power of the recirculation blower ( 3 ) is controlled in dependence of the respective valve state. Verfahren nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rezirkulationsgebläse (3) im Normalbetrieb so angesteuert wird, dass am Anodeneingang (4A) der Brennstoffzelleneinheit (4) ein möglichst konstanter Volumenstrom anliegt.Method according to claims 6 to 7, characterized in that the recirculation fan ( 3 ) is controlled in normal operation so that at the anode input ( 4A ) of the fuel cell unit ( 4 ) is applied as constant as possible volume flow. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rezirkulationsgebläse (3) im Purgebetrieb so angesteuert wird, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem das zweite Ventil (8B) geöffnet wird, auch das Rezirkulationsgebläse (3) eine hohe Förderleistung erbringt, um kurzfristig einen starken Unterdruck am Anodenausgang (4B) der Brennstoffzelleneinheit (4) zu erzeugen.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the recirculation fan ( 3 ) is controlled in the purge mode so that at the time at which the second valve ( 8B ), also the recirculation fan ( 3 ) provides a high delivery rate in order to achieve a short negative pressure at the anode outlet ( 4B ) of the fuel cell unit ( 4 ) to create. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Purgebetrieb im mittleren und hohen Lastbereich der Brennstoffzelleneinheit (4) zur Anwendung kommt.A method according to claim 9, characterized in that the purge operation in the medium and high load range of the fuel cell unit ( 4 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rezirkulationsgebläse (3) derart angesteuert wird, dass es imMethod according to one of claims 6 to 10, characterized in that the recirculation fan ( 3 ) is controlled such that it is in Niedriglastbetrieb der Brennstoffzelleneinheit (4) die Rezirkulation des Anodenabgases vollständig oder mindestens größtenteils übernimmt.Low load operation of the fuel cell unit ( 4 ) completely or at least largely takes over the recirculation of the anode exhaust gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung von Wasserstoff aus dem Vorratsbehälter (1) in den Ejektor (2) von der Stellung des ersten Ventils (8a) und/oder des zweiten Ventils (8B) und/oder der Ansteuerung des Rezirkulationsgebläses (3) abhängt, dergestalt, dass zumindest zeitweise eine Erhöhung der dosierten Wasserstoffmenge aus dem Vorratsbehälter (1) in den Ejektor (2) stattfindet und damit eine pulsförmige Dosierung und eine Verstärkung der Wirkungsweise des Ejektors (2) erzielt werden.Method according to one of claims 6 to 11, characterized in that the dosage of hydrogen from the reservoir ( 1 ) in the ejector ( 2 ) from the position of the first valve ( 8a ) and / or the second valve ( 8B ) and / or the control of the recirculation fan ( 3 ), in such a way that at least temporarily an increase in the metered amount of hydrogen from the reservoir ( 1 ) in the ejector ( 2 ) takes place and thus a pulse-shaped dosage and an enhancement of the operation of the ejector ( 2 ) be achieved. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitweise Erhöhung der dosierten Wasserstoffmenge aus dem Vorratsbehälter (1) in den Ejektor (2) bei geöffnetem ersten Ventil (8A) stattfindet.A method according to claim 12, characterized in that the temporary increase of the metered amount of hydrogen from the reservoir ( 1 ) in the ejector ( 2 ) with the first valve open ( 8A ) takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsförmige Dosierung von Wasserstoff in den Ejektor (2) in einem niedrigen Lastbereich der Brennstoffzelleneinheit (4) stattfindet.Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that the pulse-shaped metering of hydrogen into the ejector ( 2 ) in a low load range of the fuel cell unit ( 4 ) takes place. Verfahren zum Betreiben des Brennstoffkreislaufs eines Brennstoffzellensystems mit den Schritten: – Erzeugen eines Unterdrucks durch einen Ejektor (2) in bestimmten Teilen des Brennstoffkreislaufs auf der Ansaugseite des Ejektors (2), – Temporäres Speichern dieses Unterdrucks in diesen bestimmten Teilen, während in anderen Teilen des Kreislaufs ein höherer Druck herrscht, – Herbeiführen eines Druckausgleichs zwischen diesen beiden Teilen des Brennstoffkreislaufs, wobei die daraus resultierende Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Anodenkreislauf insbesondere im Purgebetrieb oder beim Start als Antrieb zur Rezirkulation des Anodenabgases genutzt wird.Method for operating the fuel circuit of a fuel cell system, comprising the steps of: - generating a negative pressure through an ejector ( 2 ) in certain parts of the fuel circuit on the suction side of the ejector ( 2 ), - temporarily storing this negative pressure in these specific parts, while in other parts of the circuit there is a higher pressure, - causing a pressure equalization between these two parts of the fuel circuit, the resulting increase in the Strömungsge Speed is used in the anode circuit, especially in the purge mode or at start as a drive for recirculation of the anode exhaust gas.
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