DE102008060534A1

DE102008060534A1 - Fuel cell system and method for operating such

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Publication number: DE102008060534A1
Application number: DE102008060534A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Heumos (Fh); Patrick Dipl.-Ing. Mangold (Fh); Wolfgang Dipl.-Ing. Weger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-10
Also published as: WO2010063361A2; WO2010063361A3

Abstract

In einem Brennstoffzellensystem gibt es einen Startheizer (34) zum Beheizen eines Kühlmittels bei einem Kaltstart. Erfindungsgemäß wird die von dem Startheizer (34) bereitgestellte Wärme zum Beheizen weiterer Bauteile bei einem Kaltstart genutzt. Die weiteren Bauteile können ein Dosierventil (16) sein, über das Wasserstoff einer Brennstoffzelle zugeführt wird, ein Abscheider (24) für Wasser auf der Anodenseite oder eine Pumpe (26) zur Zufuhr von nicht verbrauchtem Wasserstoff in eine Zufuhrleitung (14), oder es können beliebige Leitungen (14, 18, 40a, 40b, 40c) von dem Startheizer (34) erwärmt werden. Die Bauteile können in eine Endplatte eines Brennstoffzellenstapels integriert sein.In a fuel cell system, there is a start heater (34) for heating a refrigerant at a cold start. According to the invention, the heat provided by the starting heater (34) is used to heat other components during a cold start. The further components may be a metering valve (16) via which hydrogen is supplied to a fuel cell, a separator (24) for water on the anode side or a pump (26) for supplying unused hydrogen into a supply line (14) or Any lines (14, 18, 40a, 40b, 40c) can be heated by the starting heater (34). The components may be integrated in an end plate of a fuel cell stack.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems mit zumindest einer Brennstoffzelle. Ferner betrifft sie ein Brennstoffzellensystem gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.The The invention relates to a method for operating a fuel cell system with at least one fuel cell. Furthermore, it relates to a fuel cell system according to the preamble of claim 5.

Die Erfindung befasst sich mit der Problematik, dass niedrige Umgebungstemperaturen die Inbetriebnahme eines Brennstoffzellensystems erschweren können. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann beim vorherigen Betrieb des Brennstoffzellensystems entstandenes Wasser zu Eis gefroren in Bauteilen des Brennstoffzellensystems angeordnet sein. Eine Inbetriebnahme bei niedrigen Umgebungstemperaturen, ein so genannter Kaltstart, wird erleichtert, wenn Bauteile des Brennstoffzellensystems beheizt werden.The Invention deals with the problem that low ambient temperatures make the commissioning of a fuel cell system difficult. At low ambient temperatures may be the previous operation of the fuel cell system produced water frozen to ice be arranged in components of the fuel cell system. A commissioning at low ambient temperatures, a so-called cold start, is facilitated when heating components of the fuel cell system become.

Aus der US 2004/0247965 A1 ist es bekannt, einen Heizer in die Endplatte eines Brennstoffzellenstapels zu integrieren.From the US 2004/0247965 A1 it is known to integrate a heater in the end plate of a fuel cell stack.

Neben den Brennstoffzellen als solchen müssen auch Bauteile außerhalb der Brennstoffzellen erwärmt werden. Hierfür ist es bekannt, jeweils gesonderte Heizer bereitzustellen.Next The fuel cells as such must also have components outside the fuel cells are heated. For this is it is known to provide each separate heater.

Auch für das Kühlmittel, das die Brennstoffzellen zu kühlen bestimmt ist, gibt es einen Heizer, den so genannten Startheizer. Bei einem Kaltstart kann sich das Kühlmittel als zu stark abgekühlt erweisen und wird daher vermittels dieses Startheizers erwärmt.Also for the coolant that the fuel cells use cool, there is a heater, the so-called Start heater. During a cold start, the coolant can to be too cold and therefore will mediate This starting heater heats.

Aus der EP 1 860 715 A1 ist es bekannt, zur Vermeidung von Auskondensieren von Wasser in einem Brennstoffzellensystem eine Zufuhrleitung für Brennstoff zu einem Brennstoffzellenstapel thermisch mit einer Kühlmittelleitung zu koppeln. Die Kopplung erfolgt unmittelbar nach dem Austreten des Kühlmittels aus dem Brennstoffzellenstapel.From the EP 1 860 715 A1 It is known to thermally couple a supply line for fuel to a fuel cell stack with a coolant line to avoid condensation of water in a fuel cell system. The coupling takes place immediately after the coolant exits the fuel cell stack.

Die Verwendung der zahlreichen Heizer im Stand der Technik hat sich als aufwändig erwiesen, was die Komplexität des Brennstoffzellensystems in seinem Bau angeht, die Heizer stellen ein unerwünschtes Gewicht dar, nehmen Bauraum weg, sind teuer, benötigen eine gesonderte Verkabelung und können zudem einzeln ausfallen.The Use of the numerous heaters in the prior art has become proved to be costly, what the complexity of Fuel cell system in its construction, put the heater an unwanted weight, take away space, are expensive, need a separate wiring and can also fail individually.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie der Betrieb eines Brennstoffzellensystems diesbezüglich verbessert werden kann.It The object of the invention to show a way how the operation a fuel cell system in this regard improved can be.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten gemäß Patentanspruch 1 und ein Brennstoffzellensystem gemäß Patentanspruch 5 gelöst.The Task is by a method with the steps according to claim 1 and a fuel cell system according to claim 5 solved.

Erfindungsgemäß wird ein Kühlmittel, das der zumindest einen Brennstoffzelle zugeführt wird, mit Hilfe eines Startheizers beheizt, und zwar zumindest in einer Startphase des Betreibens des Brennstoffzellensystems, und zumindest auch bei Feststellung niedriger Umgebungstemperaturen (Temperaturen unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts). Es wird nun Wärmeenergie aus dem (so betriebenen) Startheizer an ein weiteres Bauteil des Brennstoffzellensystems zugeführt. Bei dem weiteren Bauteil handelt es sich bevorzugt um ein außerhalb der zumindest einen Brennstoffzelle angeordnetes Bauteil, und zwar ein an einer Anodenseite der Brennstoffzelle angeordnetes Bauteil, das besonders anfällig für Vereisung ist.According to the invention a coolant, that of the at least one fuel cell is fed, heated by means of a starting heater, and although at least during a start-up phase of the operation of the fuel cell system, and at least when low ambient temperatures are detected (Temperatures below a predetermined threshold). It will now heat energy from the (so operated) start heater on fed to another component of the fuel cell system. The further component is preferably an outside the at least one fuel cell arranged component, namely a component disposed on an anode side of the fuel cell, which is particularly susceptible to icing.

Bei einer ersten Alternative heizt der Startheizer unmittelbar das weitere Bauteil, d. h. dass ein Teil der vom Startheizer erzeugten Wärmeenergie dem Kühlmittel zugeführt wird und ein anderer Teil dem weiteren Bauteil. Bei jedem Heizvorgang geht ein Teil der Wärmeenergie nicht in das zu beheizende Objekt, und durch das Verwenden dieser Wärmeenergie des Startheizers für das Beheizen des weiteren Bauteils wird die Effizienz des Startheizers gefördert.at In a first alternative, the starting heater heats up the rest immediately Component, d. H. that part of the heat energy generated by the start heater the Coolant is supplied and another part of the another component. With each heating process, part of the heat energy goes not in the object to be heated, and by using this Heat energy of the starting heater for heating of the other component, the efficiency of the starting heater is promoted.

Bei einer zweiten Alternative, die auch in Kombination mit der ersten Alternative verwirklicht sein kann, wird das von dem Startheizer beheizte Kühlmittel in Kontakt mit dem weiteren Bauteil gebracht, um Wärme an dieses abzugeben. In diesem Falle überträgt der Startheizer Wärme an das Kühlmittel, und dieses gibt einen Teil dieser Wärme wieder an das weitere Bauteil ab. Dann können in dem Brennstoffzellensystem gesondert zwei Bereiche bereitgestellt sein, nämlich ein Bereich, in dem der Startheizer Wärme an das Kühlmittel überträgt, und ein Bereich, in dem das Kühlmittel Wärme an das weitere Bauteil abgibt. Dadurch Isst sich die Anordnung optimal gestalten.at a second alternative, also in combination with the first Alternative realized can be that of the starting heater heated coolant in contact with the other component brought to give heat to this. In this case transmits the starting heater transfers heat to the coolant, and this gives some of this heat back to the other component from. Then, in the fuel cell system separately be provided two areas, namely an area, in which the starting heater transfers heat to the coolant, and an area where the coolant heats heat the other component delivers. As a result, the arrangement eats optimally shape.

Das weitere Bauteil kann ein Ventil sein, das die Zufuhr von Brennstoff aus einem Behälter (typischerweise einem Wasserstofftank) zu der zumindest einen Brennstoffzelle regelt. Das weitere Bauteil kann auch eine in dem so genannten Anoden-Rückführkreislauf eingesetzte Rückführpumpe sein, also eine Brennstoff von einem Ausgang der zumindest einen Brennstoffzelle zu einem Eingang fördernde Pumpe. In diesem Rückführkreislauf ist auch ein Abscheider vorgesehen, der gleichfalls dieses weitere Bauteil sein kann. Schließlich können auch Rohrleitungen an der Anodenseite des Brennstoffzellensystems mit Hilfe des Startheizers beheizt werden.The Another component can be a valve that controls the supply of fuel from a container (typically a hydrogen tank) to the at least one fuel cell regulates. The other component can also one in the so-called anode return circuit be used return pump, so a fuel from an output of the at least one fuel cell to an input pump pumping. In this feedback loop a separator is also provided, which also this further component can be. Finally, can also pipelines on the anode side of the fuel cell system by means of the starting heater be heated.

Es kann eine beliebige Auswahl aus einem oder mehreren dieser Bauteile getroffen werden, die von dem Startheizer beheizt wird. Damit kann optimal ein Kaltstart durchgeführt werden.It can be any selection of one or more of these components be hit, which is heated by the starting heater. So that can optimal cold start can be performed.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem weist zumindest eine Brennstoffzelle auf, typischerweise eine Mehrzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel, und es weist einen Kühlmittelkreislauf auf, der mit der zumindest einen Brennstoffzelle gekoppelt ist. Das Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf soll die zumindest eine Brennstoffzelle abkühlen, indem es von dieser Wärme aufnimmt. An anderer Stelle im Kühlmittelkreislauf wird diese Wärme wieder entnommen. Bei der Inbetriebnahme wird das Kühlmittel durch einen Startheizer erwärmt, der im Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist der Startheizer und/oder eine Kühlmittelleitung des Kühlmittelkreislaufs zwischen Startheizer und der zumindest einen Brennstoffzelle thermisch mit zumindest einem weiteren Bauteil gekoppelt.The has fuel cell system according to the invention at least one fuel cell, typically a plurality of fuel cells in a fuel cell stack, and it points a coolant circuit connected to the at least one fuel cell is coupled. The coolant in the coolant circuit the at least one fuel cell should cool down by absorb it from this heat. Elsewhere in the coolant circuit this heat is removed again. During commissioning if the coolant is heated by a start heater, which is provided in the coolant circuit. According to the invention the starting heater and / or a coolant line of the coolant circuit between start heater and the at least one fuel cell thermally coupled with at least one other component.

Damit kann der Startheizer auch das weitere Bauteil erwärmen. Ist der Startheizer direkt mit dem weiteren Bauteil gekoppelt, wird die Wärme direkt vom Startheizer auf das weitere Bauteil übertragen. Ist eine Kühlmittelleitung des Kühlmittelkreislaufs zwischen Startheizer und der zumindest einen Brennstoffzelle mit dem weiteren Bauteil gekoppelt, hat das Kühlmittel soeben Wärme von dem Heizer aufgenommen und kann diese zum Teil gleich wieder an das weitere Bauteil abgeben.In order to The starter heater can also heat the other component. If the start heater is directly coupled to the other component, transfer the heat directly from the starting heater to the other component. is a coolant line of the coolant circuit between Starting heater and the at least one fuel cell with the other Coupled component, the coolant has just heat taken up by the heater and can this part again immediately leave the other component.

Bei dem mit dem Startheizer bzw. der Kühlmittelleitung gekoppelten Bauteil handelt es sich bevorzugt um ein an einer Anodenseite der zumindest einen Brennstoffzelle angeordnetes Bauteil, und zwar vorzugsweise in einem mit dem Startheizer und/oder einer Kühlmittelleitung des Kühlmittelkreislaufs zwischen Startheizer und der zumindest einen Brennstoffzelle gekoppelten Gehäuse, welches im Fachgebiet als Anodengehäuse bezeichnet wird.at the coupled with the starting heater or the coolant line Component is preferably a on an anode side of at least one fuel cell arranged component, and preferably in one with the starting heater and / or a coolant line the coolant circuit between the start heater and the at least one fuel cell coupled housing, which in the art as an anode housing referred to as.

Wie bereits oben erwähnt, kann das zumindest eine weitere Bauteil ein die Zufuhr von Brennstoff aus einem Behälter zu der zumindest einen Brennstoffzelle steuerndes Ventil und/oder eine Brennstoff von einem Ausgang der zumindest einen Brennstoffzelle zu einem Eingang fördernde Pumpe und/oder einen Abscheider in einer Rückführleitung für Brennstoff von einem Ausgang von der Brennstoffzelle zu einem Eingang der Brennstoffzelle und/oder eine Rohrleitung in einer solchen Rückführleitung oder in einer Zuleitung für Brennstoff zwischen einem Brennstoffbehälter und der zumindest einen Brennstoffzelle umfassen.As already mentioned above, this can be at least one further component a the supply of fuel from a container to the at least one fuel cell controlling valve and / or a fuel from an output of the at least one fuel cell to an input conveying pump and / or a separator in a return line for Fuel from an output from the fuel cell to an input the fuel cell and / or a pipeline in such a return line or in a supply line for fuel between a fuel container and the at least one fuel cell.

Es ist möglich, die Anodenbauteile durch den Startheizer zu erwärmen und für einen Kaltstart eine Inbetriebnahme der Brennstoffzellen als solche durch gesonderte Maßnahmen zu erleichtern. Bevorzugt gibt es einen Austausch von Wärme zwischen dem Startheizer, dem zumindest einen weiteren Bauteil und der zumindest einen Brennstoffzelle. Diese Bauteile werden zu diesem Zweck dann miteinander thermisch gekoppelt. Insbesondere können der Startheizer und das zumindest eine weitere Bauteil in eine Endplatte eines Brennstoffzellenstapels integriert sein, wobei der Brennstoffzellenstapel neben einer oder zwei Endplatten auch die zumindest eine Brennstoffzelle (alle Brennstoffzellen) umfasst.It it is possible to connect the anode components through the starting heater warm up and commissioning for a cold start the fuel cells as such by separate measures to facilitate. Preferably, there is an exchange of heat between the start heater, the at least one other component and the at least one fuel cell. These components become this Purpose then thermally coupled together. In particular, you can the start heater and the at least one further component in an end plate a fuel cell stack may be integrated, wherein the fuel cell stack in addition to one or two end plates and the at least one fuel cell (all fuel cells).

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in derfollowing is a preferred embodiment of the invention below Referring to the drawing described in the

1 in einer Schemadarstellung das Prinzip der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, 1 in a schematic representation illustrates the principle of the present invention,

2 eine konkrete Umsetzung des anhand von 1 erläuterten Prinzips in einer perspektivischen Ansicht darstellt. 2 a concrete implementation of the basis of 1 illustrated principle in a perspective view represents.

Ein Brennstoffzellensystem umfasst eine Mehrzahl von Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel. Dem Brennstoffzellenstapel ist eine Anode und eine Kathode zugeordnet. Vorliegend steht die Anodenseite im Zentrum des Interesses, die in 1 dargestellten Bauteile gehören zur Anodenseite. Die Brennstoffzellen sind lediglich symbolisch durch einen Kasten dargestellt und mit 10 bezeichnet. Über einen Eingang 12 wird den Brennstoffzellen 10 Brennstoff, typischerweise Wasserstoff, zugeführt. Eine Zufuhrleitung 14 verbindet ein Dosierventil 16 mit dem Eingang 12. Das Dosierventil 16 trennt eine Leitung 18 von der Zufuhrleitung 14. Die Leitung 18 ist mit einem Wasserstofftank 20 verbunden. Das Dosierventil 16 steuert die Menge an Wasserstoff, die aus dem Wasserstofftank 20 in die Zufuhrleitung 14 gelangt. In den Brennstoffzellen 10 wird der Wasserstoff mit Luftsauerstoff umgesetzt. Nicht verbrauchter Wasserstoff tritt aus einem Ausgang 22 der Brennstoffzelle 10 aus. Der Wasserstoff wird über einen Wasserabscheider 24 geführt, in dem von ihm mitgeführtes Wasser abgeschieden wird. Eine Pumpe 26 (auch als Rezirkulationsgebläse bezeichnet) fördert den aus dem Ausgang 22 austretenden Wasserstoff bis zu einer Eintrittsstelle 28 in die Zufuhrleitung 14 und somit wieder in die Zufuhrleitung 14 zurück, damit der nicht verbrauchte Wasserstoff abermals dem Eingang 12 zugeführt wird. Die Brennstoffzellen 10 werden mit Hilfe eines Kühlmittels gekühlt. Eine Kühlmittelzufuhrleitung 30 führt das Kühlmittel zu den Brennstoffzellen 10, während es über eine Kühlmittelabführleitung 32 abgeführt wird. Die Kühlmittelzufuhrleitung 30 und die Kühlmittelabführleitung 32 sind Teil eines Kühlmittelkreislaufs. In diesem Kühlmittelkreislauf ist ein so genannter Startheizer 34 angeordnet. Der Startheizer 34 dient dazu, das Kühlmittel bei einem Kaltstart (Inbetriebnahme des Brennstoffzellensystems bei Umgebungstemperaturen, bei denen Wasser zu Eis gefrieren kann) zu erwärmen. Der Startheizer 34 besteht aus elektronischen Bauteilen 36 und dem eigentlichen Heizbereich 38. In 1 ist der Heizbereich 38 in der Kühlmittelabfuhrleitung 32 bereitgestellt, es sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen der Heizbereich 38 anderen Teile des Kühlmittelkreislaufs, zum Beispiel in der Kühlmittelzufuhrleitung 30 bereitgestellt ist.A fuel cell system includes a plurality of fuel cells in a fuel cell stack. The fuel cell stack is associated with an anode and a cathode. In the present case, the anode side is in the center of interest, which in 1 shown components belong to the anode side. The fuel cells are only symbolically represented by a box and with 10 designated. About an entrance 12 becomes the fuel cell 10 Fuel, typically hydrogen, supplied. A supply line 14 connects a metering valve 16 with the entrance 12 , The metering valve 16 disconnects a line 18 from the supply line 14 , The administration 18 is with a hydrogen tank 20 connected. The metering valve 16 controls the amount of hydrogen that comes from the hydrogen tank 20 into the supply line 14 arrives. In the fuel cells 10 the hydrogen is reacted with atmospheric oxygen. Unused hydrogen emerges from an outlet 22 the fuel cell 10 out. The hydrogen is passed through a water separator 24 in which water carried by him is separated. A pump 26 (also called Rezirkulationsgebläse) promotes the out of the exit 22 escaping hydrogen to an entry point 28 into the supply line 14 and thus back into the supply line 14 back, so that the unused hydrogen again the entrance 12 is supplied. The fuel cells 10 are cooled by means of a coolant. A coolant supply line 30 leads the coolant to the fuel cells 10 while it has a coolant discharge line 32 is dissipated. The coolant supply line 30 and the coolant discharge line 32 are part of a coolant circuit. In this coolant circuit is a so-called start heater 34 arranged. The starting heater 34 serves to heat the coolant during a cold start (start-up of the fuel cell system at ambient temperatures where water can freeze to ice). The starting heater 34 consists of electronic components 36 and the actual heating area 38 , In 1 is the heating area 38 in the coolant discharge line 32 provided, there are also conceivable embodiments in which the heating area 38 other parts of the coolant circuit, for example in the coolant supply line 30 is provided.

Bei der vorliegenden Erfindung ist nun der Heizbereich 38 des Startheizers 34 und damit der Startheizer 34 als solcher mit sämtlichen Bauelementen der Anodenseite gekoppelt, nämlich mit der Zufuhrleitung 14, dem Dosierventil 16, dem Abscheider 24 und der Pumpe 26 inklusive der Leitungen, die zur Eintrittsstelle 28 führen (40a, 40b, 40c). Durch die thermische Kopplung des Startheizers 38 mit diesen weiteren Bauelementen des Brennstoffzellensystems kann die Wärme des Startheizers 38 zum Erwärmen dieser weiteren Bauteile genutzt werden, was bei einem Kaltstart erwünscht ist. Die genannten Bauteile sind zusammen mit dem Heizbereich 38 des Startheizers in einem gemeinsamen Gehäuse 42 angeordnet oder an dieses gekoppelt. Dieses Gehäuse 42 kann außerhalb des Brennstoffzellenstapels angeordnet sein. Optional ist dieses gemeinsame Gehäuse 42 als Endplatte eines Brennstoffzellenstapels ausgebildet. Durch die gestrichelte Linie ist für diese Option angedeutet, dass die Brennstoffzellen 10 sich unmittelbar an das als Endplatte bereitgestellte Gehäuse 42 anschließen, und dass dann eine weitere Endplatte 44 folgt.In the present invention, the heating area is now 38 the starting heater 34 and thus the start heater 34 as such coupled to all the components of the anode side, namely the supply line 14 , the dosing valve 16 , the separator 24 and the pump 26 including the wires leading to the entry point 28 to lead ( 40a . 40b . 40c ). Due to the thermal coupling of the starting heater 38 With these other components of the fuel cell system, the heat of the starting heater 38 be used for heating these other components, which is desirable for a cold start. The mentioned components are together with the heating area 38 the starting heater in a common housing 42 arranged or coupled to this. This case 42 may be located outside of the fuel cell stack. Optionally, this common housing 42 formed as an end plate of a fuel cell stack. The dashed line indicates for this option that the fuel cells 10 directly to the housing provided as an end plate 42 connect, and then another endplate 44 follows.

Konkret lässt sich die thermische Ankopplung wie in 2 dargestellt verwirklichen: Das Gehäuse 42 hat eine quaderförmige Grundform. An einer Seitenwand 46 des Gehäuses 42 sind der Abscheider 24 und die Pumpe 26 angekoppelt. Die elektronischen Bauelemente 36 des Startheizers 34 sind in das Gehäuse 42 eingebettet, so dass die Wände 46 unmittelbar durch den Heizbereich 38 erwärmt werden. Das Dosierventil 16 ist an einer Stirnseite 48 des Gehäuses 42 angeordnet. Sofern das Dosierventil 16 nicht unmittelbar von dem Startheizer 38 geheizt wird, erfolgt ein Erwärmen über die Kühlmittelleitung 32 im Bereich bis hin zu einem Kühlmittelaustritt 50.Specifically, the thermal coupling can be as in 2 realize: the housing 42 has a cuboid basic shape. On a side wall 46 of the housing 42 are the separator 24 and the pump 26 coupled. The electronic components 36 the starting heater 34 are in the case 42 embedded, leaving the walls 46 directly through the heating area 38 to be heated. The metering valve 16 is on a front side 48 of the housing 42 arranged. If the metering valve 16 not directly from the start heater 38 is heated, heating takes place via the coolant line 32 in the area up to a coolant outlet 50 ,

Für das Funktionieren der Erfindung ist es unerheblich, ob der Startheizer 36 unmittelbar die weiteren Bauteile 24, 26, 16 erwärmt, oder ob dieses Erwärmen über das von dem Startheizer unmittelbar zuvor erwärmte Kühlmittel erfolgt. Insofern können auch die Kühlmittelleitungen im Bereich hinter dem Startheizer 36 (und typischerweise vor einem Kühlmitteleingang zu den Brennstoffzellen mit den weiteren Bauteilen) thermisch gekoppelt sein. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann auf gesonderte Heizer für das Dosierventil 16, den Abscheider 24, die Pumpe 26 wie auch die Leitungen 14, 18, 40a, 40b, 40c verzichtet werden. Dadurch wird Gewicht, Bauraum und Verkabelungsaufwand eingespart. Die Lösung ist kostengünstig und effizient. Durch eine so erzielbare bessere Leitungsführung verringert sich auch das Volumen an im Anodensystem befindlichen Wasserstoff, was für den Betrieb des Systems vorteilhaft ist. Bei Integration des Gehäuses 42 in eine Endplatte bzw. Ausgestaltung des Gehäuses 42 als Endplatte eines Brennstoffzellenstapels entfallen zusätzliche Halteelemente für die Bauteile des Brennstoffzellensystems.For the functioning of the invention, it is irrelevant whether the starting heater 36 immediately the other components 24 . 26 . 16 heated, or whether this heating is done via the immediately from the starting heater previously heated coolant. In this respect, the coolant lines in the area behind the start heater 36 (And typically before a coolant inlet to the fuel cells with the other components) to be thermally coupled. The inventive measure can on separate heater for the metering valve 16 , the separator 24 , the pump 26 as well as the lines 14 . 18 . 40a . 40b . 40c be waived. This saves weight, space and cabling. The solution is cost effective and efficient. By thus achievable better routing also reduces the volume of hydrogen in the anode system, which is advantageous for the operation of the system. With integration of the housing 42 in an end plate or embodiment of the housing 42 The end plate of a fuel cell stack eliminates additional holding elements for the components of the fuel cell system.

1010: Brennstoffzellenfuel cells
1212: Eingangentrance
1414: Zufuhrleitungsupply line
1616: Dosierventilmetering valve
1818: Leitungmanagement
2020: WasserstofftankHydrogen tank
2222: Ausgangoutput
2424: Wasserabscheiderwater
2626: Pumpepump
2828: Eintrittsstelleentry point
3030: KühlmittelzufuhrleitungCoolant supply line
3232: KühlmittelabfuhrleitungCoolant discharge line
3434: Startheizerstart heater
3636: elektronische Bauteileelectronic components
3838: Heizbereichheating
40a, 40b, 40c40a, 40b, 40c: Leitungencables
4242: Gehäusecasing
4444: Endplatteendplate
4646: SeitenwandSide wall
4848: Stirnseitefront
5050: KühlmittelaustrittCoolant outlet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 2004/0247965 A1 [0003]
EP 1860715 A1 [0006]

Claims

Method for operating a fuel cell system having at least one fuel cell, comprising the steps of: heating a coolant, which is supplied to the at least one fuel cell, by means of a starting heater ( 34 ) at least in a starting phase of the operation and at least when low ambient temperatures are detected, - supplying heat energy from the starting heater ( 34 ) to another component ( 16 . 24 . 26 . 14 . 18 . 40a . 40b . 40c ) of the fuel cell system.

Method according to Claim 1, in which the starting heater ( 34 ) immediately the further component ( 24 . 26 ) heats.

Method according to claim 1 or 2, in which that of the starting heater ( 34 ) heated coolant in contact with the further component ( 16 ) is brought to give heat to this.

Method according to claim 1, wherein thermal energy is applied to a supply of fuel from a container ( 20 ) to the at least one fuel cell controlling valve ( 16 ) and / or to a fuel from an outlet ( 22 ) of the at least one fuel cell to an input ( 12 ) of the at least one fuel cell pump ( 26 ) and / or to a separator ( 24 ) between this output ( 22 ) and this entrance ( 12 ) and / or pipelines provided on an anode side ( 14 . 18 . 40a . 40b . 40c ).

Fuel cell system with at least one fuel cell and a coolant circuit ( 30 . 33 . 34 ), which is coupled to the at least one fuel cell, wherein the coolant circuit is a starting heater ( 34 ) for heating the coolant, in particular during a cold start, characterized in that the starting heater ( 34 ) and / or a coolant line ( 32 ) of the coolant circuit between start heater ( 34 ) and the at least one fuel cell thermally with at least one further component ( 16 . 24 . 26 . 14 . 18 . 40a . 40b . 40c ) is coupled.

Fuel cell system, characterized in that the further component on an anode side of the at least one fuel cell in or on one with the starting heater ( 34 ) and / or a coolant line ( 32 ) of the coolant circuit between start heater ( 34 ) and the at least one fuel cell thermally coupled housing ( 42 ) is arranged.

Fuel cell system according to claim 5 or 6, characterized in that the at least one further component a the supply of fuel from a container ( 20 ) in the at least one fuel cell controlling valve ( 16 ) and / or a fuel from an outlet ( 22 ) of the at least one fuel cell to an input ( 12 ) of the at least one fuel cell pump ( 26 ) and / or a separator ( 22 ) in a return line for fuel from an outlet ( 22 ) from the at least one fuel cell to an input ( 12 ) of the at least one fuel cell and / or a pipeline ( 40a . 40b . 40c ) in such a return line or pipeline ( 14 . 18 ) in a feed line for fuel.

Fuel cell system according to one of claims 5 to 7, characterized in that the starting heater ( 34 ) and the at least one further component ( 16 . 24 . 26 . 14 . 18 . 40a . 40b . 40c ) are coupled to the at least one fuel cell.

Fuel cell system according to claim 8, characterized in that the starting heater ( 34 ) and the at least one further component ( 16 . 24 . 26 . 14 . 18 . 40a . 40b . 40c ) are integrated in an end plate of a fuel cell stack comprising the at least one fuel cell.