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DE102024200242A1 - Method for operating a multi-stack system, control unit - Google Patents

Method for operating a multi-stack system, control unit

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Publication number
DE102024200242A1
DE102024200242A1 DE102024200242.9A DE102024200242A DE102024200242A1 DE 102024200242 A1 DE102024200242 A1 DE 102024200242A1 DE 102024200242 A DE102024200242 A DE 102024200242A DE 102024200242 A1 DE102024200242 A1 DE 102024200242A1
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DE
Germany
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stacks
phase
cooling circuit
drying
coolant
Prior art date
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Application number
DE102024200242.9A
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German (de)
Inventor
Helerson Kemmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2024/085478 priority patent/WO2025149270A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Multi-Stack-Systems (1), umfassend mehrere Stacks (2) mit jeweils einer Kathode (2.1) und einer Anode (2.2), wobei die Kathoden (2.1) über ein gemeinsames oder jeweils ein eigenes Luftsystem (3) mit Luft versorgt werden und den Anoden (2.2) über einen gemeinsamen oder jeweils einen eigenen Anodenkreis (4) Wasserstoff zugeführt wird, wobei die Abwärme der Stacks (2) über ein gemeinsames Kühlsystem (5) mit einem Kühlkreis (6) und einer in den Kühlkreis (6) integrierten Kühlmittelpumpe (7) zum Fördern eines Kühlmittels abgeführt und über einen in den Kühlkreis (6) integrierten Radiator (8) an die Umgebung abgegeben wird. Erfindungsgemäß werden vor dem Abstellen des Multi-Stack-Systems (1) die Stacks (2) getrocknet, wobei in einer ersten Phase der Trocknung eine Kühlmitteltemperatur von 60°C bis 70°C eingestellt wird und in einer zweiten Phase der Trocknung die Kühlmitteltemperatur abgesenkt wird und wobei der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase erst erfolgt, wenn vorab definierte Trocknungsbedingungen von allen Stacks (2) erfüllt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für ein Multi-Stack-System (1) zur Ausführung von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens. The invention relates to a method for operating a multi-stack system (1) comprising a plurality of stacks (2), each having a cathode (2.1) and an anode (2.2), wherein the cathodes (2.1) are supplied with air via a common or separate air system (3) and hydrogen is supplied to the anodes (2.2) via a common or separate anode circuit (4), wherein the waste heat of the stacks (2) is dissipated via a common cooling system (5) with a cooling circuit (6) and a coolant pump (7) integrated into the cooling circuit (6) for conveying a coolant and is released to the environment via a radiator (8) integrated into the cooling circuit (6). According to the invention, before the multi-stack system (1) is shut down, the stacks (2) are dried, wherein in a first drying phase a coolant temperature of 60°C to 70°C is set and in a second drying phase the coolant temperature is reduced and wherein the transition from the first phase to the second phase only takes place when predefined drying conditions are met by all stacks (2).
The invention further relates to a control device for a multi-stack system (1) for carrying out steps of a method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Multi-Stack-Systems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Multi-Stack-System zur Ausführung von Schritten des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a multi-stack system having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for a multi-stack system for executing steps of the method.

Bevorzugter Anwendungsbereich sind Brennstoffzellen-Fahrzeuge mit einem Multi-Stack-System zum Erzeugen von Antriebsenergie.The preferred area of application is fuel cell vehicles with a multi-stack system for generating drive energy.

Stand der TechnikState of the art

Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler. Als Reaktionsgase können insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) verwendet werden. Diese werden mit Hilfe einer Brennstoffzelle in elektrische Energie, Wasser (H2O) und Wärme gewandelt. Den Kern einer Brennstoffzelle bildet eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA), die eine Membran umfasst, die zur Ausbildung von Elektroden beidseits mit einem katalytischen Material beschichtet ist. Im Betrieb der Brennstoffzelle werden der einen Elektrode, der Anode, Wasserstoff und der anderen Elektrode, der Kathode, Sauerstoff zugeführt.Fuel cells are electrochemical energy converters. Hydrogen ( H2 ) and oxygen ( O2 ) can be used as reaction gases. These are converted into electrical energy, water ( H2O ), and heat using a fuel cell. The core of a fuel cell is a membrane electrode assembly (MEA), which comprises a membrane coated on both sides with a catalytic material to form electrodes. During operation, the fuel cell supplies hydrogen to one electrode, the anode, and oxygen to the other, the cathode.

Zur Steigerung der elektrischen Leistung werden in der Praxis eine Vielzahl von Brennstoffzellen zu einem Brennstoffzellenstapel bzw. Stack verbunden. Darüber hinaus können mehrere Brennstoffzellenstapel zu sogenannten Multi-Stack-Systemen zusammengeschaltet werden.To increase electrical power, a large number of fuel cells are connected to form a fuel cell stack. Furthermore, several fuel cell stacks can be interconnected to form so-called multi-stack systems.

Die im Betrieb eines Stacks anfallende Wärme wird über einen Kühlkreis abgeführt und über einen Hauptkühler an die Umgebung abgegeben. Unabhängig von der Anzahl der Stacks steht hierzu in der Regel ein Kühlkreis mit einer Kühlmittelpumpe zur Verfügung. Zur Umgehung des Hauptkühlers kann in den Kühlkreis ein Wegeventil integriert sein. Das ferner anfallende Wasser kann mit Hilfe eines Wasserabscheiders separiert und in einem separaten Behälter gesammelt werden, der dann von Zeit zu Zeit geleert wird.The heat generated during operation of a stack is dissipated via a cooling circuit and released into the environment via a main cooler. Regardless of the number of stacks, a cooling circuit with a coolant pump is usually available for this purpose. A directional control valve can be integrated into the cooling circuit to bypass the main cooler. Any additional water generated can be separated using a water separator and collected in a separate container, which is then emptied periodically.

Da das anfallende Wasser nicht gänzlich entfernt werden kann, besteht bei einem Kalt- oder Gefrierstart des Systems die Gefahr, dass Vereisungen den Start beeinträchtigen. Um dies zu verhindern, wird in der Regel das System vor dem Abstellen getrocknet, wobei der Kathodenseite Luft und der Anodenseite Wasserstoff zugeführt werden. Da Wasserdampf, der während des Trocknens nicht entfernt wird, nach dem Abstellen kondensieren und dann gefrieren kann, wird in der Regel die Gastemperatur beim Trocknen abgesenkt, um die Kondensation zu fördern. Das Absenken der Gastemperatur kann durch Absenken der Kühlmitteltemperatur bewirkt werden.Since the accumulating water cannot be completely removed, there is a risk that icing will impair the system during a cold or frozen start. To prevent this, the system is usually dried before shutdown, with air supplied to the cathode side and hydrogen to the anode side. Since water vapor that is not removed during drying can condense and then freeze after shutdown, the gas temperature is usually lowered during drying to promote condensation. Lowering the gas temperature can be achieved by lowering the coolant temperature.

Bei einem Multi-Stack-System mit einem Kühlkreis und einer Kühlmittelpumpe ist eine stackindividuelle Regelung der Kühlmitteltemperatur nicht möglich, so dass eine effektive Trocknung der Stacks schwierig umsetzbar ist.In a multi-stack system with one cooling circuit and one coolant pump, individual stack control of the coolant temperature is not possible, making effective drying of the stacks difficult to implement.

Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, die im Abstellfall eines Multi-Stack-Systems notwendige Trocknung der Stacks zu optimieren. Im Ergebnis soll auf diese Weise die Gefrierstartfähigkeit des Multi-Stack-Systems verbessert werden.The present invention therefore addresses the problem of optimizing the drying of stacks required when a multi-stack system is shut down. This should ultimately improve the freeze-start capability of the multi-stack system.

Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Darüber hinaus wird ein Steuergerät für ein Multi-Stack-System zur Ausführung von Schritten des Verfahrens angegeben.To achieve this object, the method having the features of claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are set forth in the subclaims. Furthermore, a control unit for a multi-stack system for executing steps of the method is specified.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Multi-Stack-Systems, das mehrere Stacks mit jeweils einer Kathode und einer Anode umfasst. Die Kathoden werden über ein gemeinsames oder jeweils ein eigenes Luftsystem mit Luft versorgt und den Anoden wird über einen gemeinsamen oder jeweils einen eigenen Anodenkreis Wasserstoff zugeführt. Die Abwärme der Stacks wird über ein gemeinsames Kühlsystem mit einem Kühlkreis und einer in den Kühlkreis integrierten Kühlmittelpumpe zum Fördern eines Kühlmittels abgeführt und über einen in den Kühlkreis integrierten Radiator an die Umgebung abgegeben. A method is proposed for operating a multi-stack system comprising several stacks, each with a cathode and an anode. The cathodes are supplied with air via a common or separate air system, and the anodes are supplied with hydrogen via a common or separate anode circuit. The waste heat from the stacks is dissipated via a common cooling system with a cooling circuit and a coolant pump integrated into the cooling circuit for pumping a coolant, and is released to the environment via a radiator integrated into the cooling circuit.

Erfindungsgemäß werden vor dem Abstellen des Multi-Stack-Systems die Stacks getrocknet, wobei in einer ersten Phase der Trocknung eine Kühlmitteltemperatur von 60°C bis 70°C eingestellt wird und in einer zweiten Phase der Trocknung die Kühlmitteltemperatur abgesenkt wird und wobei der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase erst erfolgt, wenn vorab definierte Trocknungsbedingungen von allen Stacks erfüllt werden.According to the invention, the stacks are dried before the multi-stack system is shut down, wherein in a first drying phase a coolant temperature of 60°C to 70°C is set and in a second drying phase the coolant temperature is reduced and wherein the transition from the first phase to the second phase only takes place when predefined drying conditions are met by all stacks.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird die Trocknung in zwei Phasen durchgeführt, die sich dadurch unterscheiden, dass in diesen Phasen jeweils eine andere Kühlmitteltemperatur eingestellt wird. In der zweiten Phase wird die Kühlmitteltemperatur gegenüber der Kühlmitteltemperatur in der ersten Phase abgesenkt, um die Kondensation von Wasserdampf zu fördern. Zuvor jedoch müssen alle Stacks vorab definierte Trocknungsbedingungen erfüllen, das heißt „getrocknet“ sein. Erst wenn alle Stacks diese Bedingungen erfüllen, wird mit der zweiten Phase der Trocknung begonnen. Diese Vorgehensweise stellt eine effektive Trocknung aller Stacks sicher, so dass die Gefahr einer Vereisung während der anschließenden Abstellphase minimiert ist. Entsprechend steigt die Gefrierstartfähigkeit des Multi-Stack-Systems.In the proposed process, drying is carried out in two phases, which differ in that a different coolant temperature is set in each of these phases. In the second phase, the coolant temperature is lowered compared to the coolant temperature in the first phase to promote the condensation of water vapor. However, before this can begin, all stacks must meet predefined drying conditions, i.e., be "dried." Only when all stacks meet these conditions will the drying process begin. The second drying phase begins. This procedure ensures effective drying of all stacks, minimizing the risk of icing during the subsequent storage phase. Accordingly, the freeze-start capability of the multi-stack system increases.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht somit eine synchronisierte Trocknung mehrerer Stacks in einem Multi-Stack-System mit nur einem Kühlkreis und nur einer Kühlmittelpumpe.The proposed method thus enables synchronized drying of several stacks in a multi-stack system with only one cooling circuit and only one coolant pump.

Vorteilhafterweise wird in der zweiten Phase der Trocknung die Kühlmitteltemperatur auf 10°C bis 20°C abgesenkt. Eine entsprechende Kühlmitteltemperatur führt in den Stacks zu Gastemperaturen, welche die Kondensation von Wasserdampf begünstigen.Advantageously, in the second drying phase, the coolant temperature is lowered to between 10°C and 20°C. A corresponding coolant temperature leads to gas temperatures in the stacks that favor the condensation of water vapor.

Zum Einstellen der Kühlmitteltemperatur wird vorzugsweise ein in den Kühlkreis integriertes Wegeventil betätigt, über das ein Radiatorbypass an den Kühlkreis angebunden ist. Mit Betätigen des Wegeventils kann entweder der Radiatorbypass geöffnet werden, so dass das Kühlmittel am Radiator vorbeigeführt wird. Das heißt, dass die vom Kühlmittel in den Stacks aufgenommene Wärme nicht über den Radiator an die Umgebung abgeführt werden kann, so dass auch die Kühlmitteltemperatur nicht sinkt. Mit Betätigen des Wegeventils kann der Radiatorbypass aber auch geschlossen werden, so dass das Kühlmittel dem Radiator zugeführt wird und es die in den Stacks aufgenommene Wärme über den Radiator an die Umgebung abgeben kann. In der Folge sinkt dann auch die Kühlmitteltemperatur.To adjust the coolant temperature, a directional control valve integrated into the cooling circuit is preferably operated, via which a radiator bypass is connected to the cooling circuit. By operating the directional control valve, the radiator bypass can be opened so that the coolant bypasses the radiator. This means that the heat absorbed by the coolant in the stacks cannot be dissipated to the environment via the radiator, thus preventing the coolant temperature from dropping. By operating the directional control valve, the radiator bypass can also be closed so that the coolant is fed to the radiator and the heat absorbed in the stacks can be dissipated to the environment via the radiator. As a result, the coolant temperature also drops.

Bevorzugt wird daher in der ersten Phase der Trocknung der Radiatorbypass über das Wegeventil geöffnet und in der zweiten Phase der Trocknung der Radiatorbypass über das Wegeventil geschlossen. Das Schließen des Radiatorbypasses führt dann zur Absenkung der Kühlmitteltemperatur in der zweiten Phase der Trocknung.Therefore, it is preferable to open the radiator bypass via the directional control valve during the first drying phase and close the radiator bypass via the directional control valve during the second drying phase. Closing the radiator bypass then leads to a reduction in the coolant temperature during the second drying phase.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass über ein in den Kühlkreis integriertes Wegeventil die Kühlmittelmenge im Kühlkreis auf die mehreren Stacks verteilt wird. Über das Wegeventil kann die dem jeweiligen Stack zugeführte Kühlmittelmenge stackindividuell eingestellt werden, so dass hierüber die Synchronisierung der Trocknung aller Stacks weiter optimiert werden kann.Furthermore, it is proposed that the coolant quantity in the cooling circuit be distributed among the multiple stacks via a directional valve integrated into the cooling circuit. The directional valve allows the coolant quantity supplied to each stack to be individually adjusted for each stack, thus further optimizing the synchronization of drying across all stacks.

Darüber hinaus wird ein Steuergerät für ein Multi-Stack-System vorgeschlagen, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Beispielsweise kann bzw. können mit Hilfe des Steuergeräts das mindestens eine in den Kühlkreis integrierte Wegeventil betätigt werden, so dass nach Maßgabe des Steuergeräts der Radiatorbypass geöffnet oder geschlossen wird und/oder die Kühlmittelmenge auf die einzelnen Stacks verteilt wird.Furthermore, a control unit for a multi-stack system is proposed, wherein the control unit is configured to execute steps of a method according to the invention. For example, the at least one directional control valve integrated into the cooling circuit can be actuated with the aid of the control unit, so that the radiator bypass is opened or closed and/or the coolant quantity is distributed among the individual stacks according to the control unit's instructions.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Multi-Stack-Systems, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist,
  • 2 eine schematische Darstellung des Multi-Stack-Systems der 1 mit Angabe der Kühlmittelströmung in einem Kühlkreis des Systems während einer ersten Phase der Trocknung,
  • 3 eine schematische Darstellung des Multi-Stack-Systems der 1 mit Angabe der Kühlmittelströmung im Kühlkreis während einer zweiten Phase der Trocknung und
  • 4 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines bevorzugten Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention and its advantages are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic representation of a multi-stack system that can be operated according to a method according to the invention,
  • 2 a schematic representation of the multi-stack system of the 1 indicating the coolant flow in a cooling circuit of the system during a first drying phase,
  • 3 a schematic representation of the multi-stack system of the 1 with indication of the coolant flow in the cooling circuit during a second drying phase and
  • 4 a flowchart illustrating a preferred sequence of a method according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der 1 ist ein Multi-Stack-System 1 mit zwei Stacks 2 zu entnehmen. Jeder Stack 2 weist eine Kathode 2.1 und eine Anode 2.2 auf.The 1 A multi-stack system 1 with two stacks 2 can be seen. Each stack 2 has a cathode 2.1 and an anode 2.2.

Die Kathoden 2.1 werden über ein gemeinsames Luftsystem 3 mit Luft versorgt. Die Luft wird der Umgebung entnommen, über einen Zuluftpfad 12 zunächst einem Luftfilter 13 und dann einem Luftverdichter 14 zugeführt. Stromabwärts des Luftverdichters 14 kann bzw. können ein Kühler 15 und/oder ein Befeuchter 16 integriert sein, um die Luft vor ihrem Eintritt in einen Stack 2 zu konditionieren. Stromabwärts des Befeuchters 16 verzweigt sich der Zuluftpfad 12, um beide Stacks 2 an das Luftsystem 3 anzubinden. Über Absperrventile 17 kann jeder Stacks 2 separat vom Luftsystem 3 getrennt werden. Ferner ist ein Stackbypass 18 mit integriertem Bypassventil 19 zur Umgehung der Stacks 2 vorgesehen. Die aus den Kathoden 2.1 der Stacks 2 austretende Luft wird über einen Abluftpfad 20 des Luftsystems 3 abgeführt.The cathodes 2.1 are supplied with air via a common air system 3. The air is taken from the environment and fed via an air supply path 12, first to an air filter 13 and then to an air compressor 14. Downstream of the air compressor 14, a cooler 15 and/or a humidifier 16 can be integrated to condition the air before it enters a stack 2. Downstream of the humidifier 16, the air supply path 12 branches off to connect both stacks 2 to the air system 3. Each stack 2 can be separately separated from the air system 3 via shut-off valves 17. Furthermore, a stack bypass 18 with an integrated bypass valve 19 is provided to bypass the stacks 2. The air escaping from the cathodes 2.1 of the stacks 2 is discharged via an exhaust air path 20 of the air system 3.

Die Anoden 2.2 werden jeweils über einen Anodenkreis 4 mit Wasserstoff versorgt. Aus den Anoden 2.2 austretender Wasserstoff wird über den Anodenkreis 4 rezirkuliert, wobei die Rezirkulation passiv mit Hilfe einer Strahlpumpe 21 und aktiv mit Hilfe eines Gebläses 22 bewirkt wird. Da sich rezirkulierter Wasserstoff mit Stickstoff anreichert, wird der Anodenkreis 4 von Zeit zu Zeit gespült, indem ein Ventil 23, das sogenannte Purgeventil, geöffnet wird. Über ein Wasserstoffdosierventil 24, das zugleich die Strahlpumpe 21 antreibt, wird frischer Wasserstoff nachgeführt. In den Anodenkreis 4 ist ferner jeweils ein Wasserabscheider 25 mit einem Behälter 26 integriert. Im Behälter 26 wird abgeschiedenes Wasser gesammelt. Zum Entleeren des Behälters 26 ist ein Ventil 27 vorgesehen, das sogenannte Drainventil. Sowohl das Purgeventil als auch das Drainventil sind über eine Verbindungsleitung 28 mit dem Abluftpfad 20 des Luftsystems 3 verbunden, so dass die hierüber abgeführten Gase mit der Luft im Abluftpfad 20 gemischt werden, bevor sie an die Umgebung abgegeben werden. Darüber hinaus ist jeder Anodenkreis 4 jeweils über eine weitere Verbindungsleitung 29 und einem hierin angeordneten Ventil 30 mit dem Zuluftpfad 12 des Luftsystems 3 verbindbar.The anodes 2.2 are each supplied with hydrogen via an anode circuit 4. Hydrogen escaping from the anodes 2.2 is recirculated via the anode circuit 4, with the recirculation being effected passively by means of a jet pump 21 and actively by means of a blower 22. Since recirculated hydrogen becomes enriched with nitrogen, the anode circuit 4 is purged from time to time by opening a valve 23, the so-called purge valve. Fresh hydrogen is added via a hydrogen metering valve 24, which also drives the jet pump 21. The anode circuit 4 is Furthermore, a water separator 25 with a container 26 is integrated in each case. Separated water is collected in the container 26. A valve 27, the so-called drain valve, is provided for emptying the container 26. Both the purge valve and the drain valve are connected to the exhaust air path 20 of the air system 3 via a connecting line 28, so that the gases discharged via these lines are mixed with the air in the exhaust air path 20 before being released into the environment. Furthermore, each anode circuit 4 can be connected to the supply air path 12 of the air system 3 via a further connecting line 29 and a valve 30 arranged therein.

Das in der 1 dargestellte Multi-Stack-System 1 verfügt darüber hinaus über ein Kühlsystem 5 mit einem Kühlkreis 6, in dem ein Kühlmittel mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe 7 zirkuliert wird. Das Kühlmittel wird dabei durch die Stacks 2 geleitet, um die im Betrieb anfallende Wärme abzuführen. Über ein in den Kühlkreis 6 integriertes Wegeventil 11 wird das Kühlmittel auf die Stacks 2 verteilt. Die in den Stacks 2 vom Kühlmittel aufgenommene Wärme kann über einen in den Kühlkreis 6 integrierten Radiator 8 an die Umgebung abgegeben werden. Zur Umgehung des Radiators 8 ist ein Radiatorbypass 10 vorgesehen, der über ein Wegeventil 9 angebunden ist.The 1 The multi-stack system 1 shown also has a cooling system 5 with a cooling circuit 6 in which a coolant is circulated with the help of a coolant pump 7. The coolant is passed through the stacks 2 in order to dissipate the heat generated during operation. The coolant is distributed to the stacks 2 via a directional control valve 11 integrated into the cooling circuit 6. The heat absorbed by the coolant in the stacks 2 can be dissipated to the environment via a radiator 8 integrated into the cooling circuit 6. To bypass the radiator 8, a radiator bypass 10 is provided, which is connected via a directional control valve 9.

Soll das Multi-Stack-System 1 abgestellt werden, wird zuvor eine Trocknung der Stacks 2 durchgeführt. Die Trocknung erfolgt in zwei Phasen, die nachfolgend anhand der 2 bis 4 erläutert werden. 2 zeigt dabei mit Hilfe von Pfeilen die Kühlmittelströmung im Kühlkreis 6 während der ersten Phase der Trocknung an. 3 zeigt - ebenfalls mit Hilfe von Pfeilen - die Kühlmittelströmung im Kühlkreis 6 während der zweiten Phase der Trocknung an. Anhand er 4 wird beispielhaft der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.If the multi-stack system 1 is to be shut down, the stacks 2 are dried beforehand. The drying takes place in two phases, which are described below using the 2 to 4 be explained. 2 uses arrows to show the coolant flow in cooling circuit 6 during the first drying phase. 3 shows - also with the help of arrows - the coolant flow in cooling circuit 6 during the second drying phase. 4 The sequence of a method according to the invention is described by way of example.

In Schritt S1 der 4 wird die erste Phase der Trocknung der Stacks 2 vor dem Abschalten des Multi-Stack-Systems 1 eingeleitet. In Schritt S2 wird zunächst das Wegeventil 9 betätigt, so dass das Kühlmittel am Radiator 8 vorbei über den Radiatorbypass 10 geführt wird (siehe Pfeile in der 2). Auf diese Weise wird die Kühlmitteltemperatur im Kühlkreis 6 auf etwa 65°C eingestellt. In Schritt S3 kann dann die Trocknung der Stacks 2 durchgeführt werden. In Schritt S4 wird geprüft, ob der erste Stack 2 vorab definierte Trocknungsbedingungen erfüllt. Ist dies der Fall, wird in Schritt S5 geprüft, ob der zweite Stack 2 ebenfalls die vorab definierten Trocknungsbedingungen erfüllt. Erst wenn beide Prüfungen zu einem positiven Ergebnis führen, erfolgt der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase der Trocknung. Hierzu wird in einem Schritt S6 das Wegeventil 9 betätigt, so dass der Radiatorbypass 10 geschlossen wird. Das Kühlmittel wird demnach dem Radiator 8 zugeführt (siehe Pfeile in der 3). Über den Radiator 8 kann das Kühlmittel die in den Stacks 2 aufgenommene Wärme an die Umgebung abführen, so dass die Kühlmitteltemperatur sinkt, beispielsweise auf 15°C. Dies hat zur Folge, dass in den Gasen enthaltener Wasserdampf kondensiert und in einem Schritt S7 als flüssiges Wasser aus dem System entfernt werden kann. Ist alles flüssiges Wasser aus dem System entfernt, kann in Schritt S8 das Verfahren beendet werden.In step S1 of the 4 the first phase of drying the stacks 2 is initiated before switching off the multi-stack system 1. In step S2, the directional control valve 9 is first actuated so that the coolant is guided past the radiator 8 via the radiator bypass 10 (see arrows in the 2 ). In this way, the coolant temperature in the cooling circuit 6 is set to approximately 65°C. In step S3, the drying of the stacks 2 can then be carried out. In step S4, a check is carried out to determine whether the first stack 2 fulfills predefined drying conditions. If this is the case, a check is carried out in step S5 to determine whether the second stack 2 also fulfills the predefined drying conditions. Only when both checks produce a positive result does the transition from the first phase to the second phase of drying take place. For this purpose, in step S6, the directional control valve 9 is actuated so that the radiator bypass 10 is closed. The coolant is then fed to the radiator 8 (see arrows in the 3 ). Via the radiator 8, the coolant can dissipate the heat absorbed in the stacks 2 to the environment, so that the coolant temperature drops, for example, to 15°C. This causes the water vapor contained in the gases to condense and can be removed from the system as liquid water in step S7. Once all liquid water has been removed from the system, the process can be terminated in step S8.

Claims (6)

Verfahren zum Betreiben eines Multi-Stack-Systems (1), umfassend mehrere Stacks (2) mit jeweils einer Kathode (2.1) und einer Anode (2.2), wobei die Kathoden (2.1) über ein gemeinsames oder jeweils ein eigenes Luftsystem (3) mit Luft versorgt werden und den Anoden (2.2) über einen gemeinsamen oder jeweils einen eigenen Anodenkreis (4) Wasserstoff zugeführt wird, wobei die Abwärme der Stacks (2) über ein gemeinsames Kühlsystem (5) mit einem Kühlkreis (6) und einer in den Kühlkreis (6) integrierten Kühlmittelpumpe (7) zum Fördern eines Kühlmittels abgeführt und über einen in den Kühlkreis (6) integrierten Radiator (8) an die Umgebung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Abstellen des Multi-Stack-Systems (1) die Stacks (2) getrocknet werden, wobei in einer ersten Phase der Trocknung eine Kühlmitteltemperatur von 60°C bis 70°C eingestellt wird und in einer zweiten Phase der Trocknung die Kühlmitteltemperatur abgesenkt wird und wobei der Übergang von der ersten Phase in die zweite Phase erst erfolgt, wenn vorab definierte Trocknungsbedingungen von allen Stacks (2) erfüllt werden.Method for operating a multi-stack system (1), comprising a plurality of stacks (2), each with a cathode (2.1) and an anode (2.2), wherein the cathodes (2.1) are supplied with air via a common or separate air system (3) and hydrogen is supplied to the anodes (2.2) via a common or separate anode circuit (4), wherein the waste heat of the stacks (2) is dissipated via a common cooling system (5) with a cooling circuit (6) and a coolant pump (7) integrated into the cooling circuit (6) for conveying a coolant and is released to the environment via a radiator (8) integrated into the cooling circuit (6), characterized in that before the multi-stack system (1) is switched off, the stacks (2) are dried, wherein in a first drying phase a coolant temperature of 60°C to 70°C is set and in a second drying phase the coolant temperature is reduced and wherein the transition from the first Phase into the second phase only occurs when predefined drying conditions are met by all stacks (2). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Phase der Trocknung die Kühlmitteltemperatur auf 10°C bis 20°C abgesenkt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that in the second phase of drying the coolant temperature is reduced to 10°C to 20°C. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der Kühlmitteltemperatur ein in den Kühlkreis (5) integriertes Wegeventil (9) betätigt wird, über das ein Radiatorbypass (10) an den Kühlkreis (5) angebunden ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that , in order to adjust the coolant temperature, a directional control valve (9) integrated into the cooling circuit (5) is actuated, via which a radiator bypass (10) is connected to the cooling circuit (5). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der ersten Phase der Trocknung der Radiatorbypass (10) über das Wegeventil (9) geöffnet wird und in der zweiten Phase der Trocknung der Radiatorbypass (10) über das Wegeventil (9) geschlossen wird.Procedure according to Claim 3 , characterized in that in the first phase of drying the radiator bypass (10) is opened via the directional control valve (9) and in the second phase of drying the radiator bypass (10) is closed via the directional control valve (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über ein in den Kühlkreis (6) integriertes Wegeventil (11) die Kühlmittelmenge im Kühlkreis (6) auf die mehreren Stacks (2) verteilt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that via a directional control valve (11) integrated in the cooling circuit (6) the coolant quantity in the cooling circuit (6) is distributed over the several stacks (2). Steuergerät für ein Multi-Stack-System (1), wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Control device for a multi-stack system (1), wherein the control device is configured to carry out steps of a method according to one of the preceding claims.
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