DE102024201807A1

DE102024201807A1 - Method for operating a fuel cell, fuel cell, fuel cell system, computer program product and computer-readable storage medium

Info

Publication number: DE102024201807A1
Application number: DE102024201807.4A
Authority: DE
Inventors: Marius Schmitz; Wolfram Faas; Martin Weiss; Gerold Kleineikenscheidt; Tjark Thien; Christian Herbert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-02-27
Filing date: 2024-02-27
Publication date: 2025-08-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle (100), umfassend:- Berechnen eines ersten Anforderungsparameters, welcher entsprechend einer Umgebungsanforderung an die Brennstoffzelle (100) zumindest einen Reglerwert eines Reglers der Brennstoffzelle (100) umfasst,- Berechnen eines Lebensdauerparameters, welcher zumindest teilweise bestimmt wird durch die Auswirkung des Reglerwertes auf eine Lebensdauer der Brennstoffzelle (100),- Einstellen des zumindest einen Reglers,wobei das Einstellen des zumindest einen Reglers auf einen Reglerwert anhand einer Betriebsfunktion erfolgt, welche zumindest abhängig ist von dem Anforderungsparameter und dem Lebensdauerparameter. Ferner betrifft die Erfindung eine Brennstoffzelle (100), ein Brennstoffzellensystem (200) sowie ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for operating a fuel cell (100), comprising:- calculating a first requirement parameter, which, in accordance with an environmental requirement for the fuel cell (100), comprises at least one controller value of a controller of the fuel cell (100);- calculating a lifetime parameter, which is at least partially determined by the effect of the controller value on a lifetime of the fuel cell (100);- adjusting the at least one controller; wherein the adjustment of the at least one controller to a controller value is performed based on an operating function that is at least dependent on the requirement parameter and the lifetime parameter. The invention further relates to a fuel cell (100), a fuel cell system (200), a computer program product, and a computer-readable storage medium.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle, ein Brennstoffzellensystem, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for operating a fuel cell, a fuel cell, a fuel cell system, a computer program product and a computer-readable storage medium.

Brennstoffzellensysteme zur Stromerzeugung haben in der Regel mindestens einen Systemregler. Dieser Systemregler kann Teilfunktionen eines Energiemanagers enthalten. Jedoch ist auch häufig nur eine strom- oder wärmegeführte Betriebsweise der Standard. Der Energiemanager, welcher integriert oder separat ausgeführt sein kann, regelt nach wirtschaftlichen und/oder ökologischen Parametern sowohl den Betrieb der Brennstoffzelle als Energieerzeuger als auch den Betrieb der Verbraucher.Fuel cell systems for power generation typically have at least one system controller. This system controller may incorporate partial functions of an energy manager. However, power- or heat-controlled operation is often standard. The energy manager, which can be integrated or separate, regulates both the operation of the fuel cell as an energy generator and the operation of the loads according to economic and/or ecological parameters.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, eine Brennstoffzelle, ein Brennstoffzellensystem, ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennstoffzelle und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermedium und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.A method for operating a fuel cell, a fuel cell, a fuel cell system, a computer program product, and a computer-readable storage medium are proposed. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description, and the drawings. Features and details described in connection with the method according to the invention naturally also apply in connection with the fuel cell according to the invention and/or in connection with the fuel cell system according to the invention and/or in connection with the computer program product according to the invention and/or in connection with the computer-readable storage medium according to the invention, and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is and can always be made reciprocally.

Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle, umfassend:

- Berechnen eines Anforderungsparameters, welcher entsprechend einer Umgebungsanforderung an die Brennstoffzelle zumindest einen Reglerwert eines Reglers der Brennstoffzelle umfasst,
- Berechnen eines Lebensdauerparameters, welcher zumindest teilweise bestimmt wird durch die Auswirkung des Reglerwertes auf eine Lebensdauer der Brennstoffzelle,
- Einstellen des zumindest einen Reglers,

wobei das Einstellen des zumindest einen Reglers auf einen Reglerwert anhand einer Betriebsfunktion erfolgt, welche zumindest abhängig ist von dem Anforderungsparameter und dem Lebensdauerparameter.According to the invention, a method for operating a fuel cell is provided, comprising:

- Calculating a requirement parameter which, in accordance with an environmental requirement for the fuel cell, comprises at least one controller value of a controller of the fuel cell,
- Calculating a lifetime parameter which is at least partially determined by the effect of the controller value on a lifetime of the fuel cell,
- Setting at least one controller,

wherein the setting of the at least one controller to a controller value is carried out on the basis of an operating function which is at least dependent on the requirement parameter and the lifetime parameter.

Das Verfahren kann als computerimplementiertes Verfahren ausgeführt sein.The method can be implemented as a computer-implemented method.

Die Verfahrensschritte können zumindest teilweise gleichzeitig und/oder zeitlich nacheinander ablaufen, wobei die Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht durch die angegebene Reihenfolge begrenzt ist, sodass einzelne Schritte in unterschiedlicher Reihenfolge durchführbar sind. Ferner können einzelne oder sämtliche Schritte wiederholt durchgeführt werden.The method steps can be performed at least partially simultaneously and/or sequentially, whereby the sequence of the method steps is not limited by the specified order, so that individual steps can be performed in different orders. Furthermore, individual or all steps can be performed repeatedly.

Mit anderen Worten kann eine Methode zum Betreiben einer Vorrichtung zur Stromgewinnung mittels einer elektrochemischen Reaktion vorgesehen sein, bei der zwei unterschiedliche Parameter berechnet werden, wobei einer der beiden Parameter einen Einstellwert der Brennstoffzelle bestimmt, der eine äußere Anforderung an die Brennstoffzelle widerspiegelt und der andere Parameter die Auswirkung des Einstellwertes hinsichtlich der Auswirkung auf die Lebensdauer quantitativ bewertet, wobei das Einstellen des Einstellwertes bei der Brennstoffzelle anhand einer Funktion erfolgt, welche beide Parameter berücksichtigt.In other words, a method for operating a device for generating electricity by means of an electrochemical reaction can be provided in which two different parameters are calculated, wherein one of the two parameters determines a setting value of the fuel cell which reflects an external requirement on the fuel cell and the other parameter quantitatively evaluates the effect of the setting value with regard to the effect on the service life, wherein the setting of the setting value in the fuel cell is carried out using a function which takes both parameters into account.

Eine Brennstoffzelle kann als Vorrichtung aufgefasst werden, welche dazu ausgeführt ist, chemische Reaktionsenergie eines, insbesondere kontinuierlich, zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie umzuwandeln. Die Brennstoffzelle gemäß der Erfindung kann insbesondere als stationäre Brennstoffzelle ausführt sein. Die Brennstoffzelle kann mehrere, in Reihe geschaltete Unterzellen aufweisen, welche insbesondere in einem Stack angeordnet sein können.A fuel cell can be understood as a device designed to convert the chemical reaction energy of a fuel, in particular a continuously supplied fuel, and an oxidizing agent into electrical energy. The fuel cell according to the invention can be designed, in particular, as a stationary fuel cell. The fuel cell can have a plurality of subcells connected in series, which can, in particular, be arranged in a stack.

Unter dem Berechnen eines Anforderungsparameters kann verstanden werden, dass insbesondere durch eine Recheneinheit ein Algorithmus ausgeführt wird, welcher bei einem Aufruf einen Ausgabewert ausgibt, welcher dem Anforderungsparameter entspricht. Der Ausgabewert kann von der Umgebungsanforderung abhängig sein. Beispielsweise könnte die Umgebungsanforderung einer angeforderten Leistung entsprechen. Der Anforderungsparameter könnte dann z. B. einen Brennstoffdurchfluss und/oder eine Temperaturvorgabe für den Ausgang der Brennstoffzelle umfassen. Dabei ist zu erwarten, dass sich bei diesen Anforderungsparametern die angeforderte Leistung einstellt. Es kann vorgesehen sein, dass der Anforderungsparameter modellbasiert berechnet wird. Hierdurch wird eine besonders genaue Ansteuerung der Brennstoffzelle dahingehend erreicht, dass die Umgebungsanforderung erfüllt wird.Calculating a request parameter can be understood as executing an algorithm, particularly by a computing unit, which, when called, outputs an output value corresponding to the request parameter. The output value can depend on the environmental requirement. For example, the environmental requirement could correspond to a requested service. The requirement parameter could then include, for example, a fuel flow rate and/or a temperature specification for the fuel cell output. It is expected that the required power will be achieved with these requirement parameters. It can be provided that the requirement parameter is calculated based on a model. This achieves particularly precise control of the fuel cell so that the ambient requirement is met.

Die Umgebungsanforderung kann eine externe Anforderung durch einen Verbraucher oder allgemein durch eine von der Brennstoffzelle externe Vorrichtung sein, welche eine Anforderung an die Brennstoffzelle stellt. Die Umgebungsanforderung kann als eine angeforderte Leistung und/oder angeforderte Wärme ausgeführt sein.The ambient demand can be an external demand from a consumer or, more generally, from a device external to the fuel cell that places a demand on the fuel cell. The ambient demand can be embodied as a requested power and/or requested heat.

Je nach Ausgestaltung können Brennstoffzellen eine Vielzahl von Reglern umfassen. Die Regler können unmittelbar eine physikalische Größe, beispielsweise den Brennstofffluss in die Brennstoffzelle, regeln. Ein Regler kann jedoch auch eine abstrakte, insbesondere übergeordnete Größe, wie beispielsweise eine Gesamttemperatur der Brennstoffzelle regeln, welche durch das Einstellen von zugeordneten Reglern (z. B. die Temperatur am Eingang und am Ausgang der Brennstoffzelle) erfolgen kann.Depending on their design, fuel cells can comprise a multitude of controllers. The controllers can directly control a physical variable, such as the fuel flow into the fuel cell. However, a controller can also control an abstract, particularly higher-level variable, such as the overall temperature of the fuel cell, which can be achieved by adjusting associated controllers (e.g., the temperature at the fuel cell inlet and outlet).

Ein Regler kann auf einen Reglerwert eingestellt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Reglerwert als Sollwert ausgeführt ist. Jedem Reglerwert kann auch ein Ist-Wert zugeordnet sein, welcher tatsächlichen aktuellen Größe entspricht, welche der Regler vorgibt.A controller can be set to a controller value. The controller value can be configured as a setpoint. Each controller value can also be assigned an actual value, which corresponds to the actual current value specified by the controller.

Unter dem Berechnen eines Lebensdauerparameters kann verstanden werden, dass insbesondere durch eine Recheneinheit ein Algorithmus ausgeführt wird, welcher bei einem Aufruf einen Ausgabewert ausgibt, welcher dem Lebensdauerparameter entspricht. Der Ausgabewert ist von der Auswirkung des Reglerwertes auf eine Lebensdauer der Brennstoffzelle abhängig. Beispielsweise könnte der Reglerwert einer Leistung, z. B. 1000 W entsprechen. Der Lebensdauerparameter könnte dann z. B. umfassen, welche voraussichtliche Lebensdauer die Brennstoffzelle unter dem eingestellten Reglerwert hat. Dabei ist zu erwarten, dass der Reglerwert des Reglers einen Einfluss auf die voraussichtliche Lebensdauer der Brennstoffzelle hat. Es kann vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter modellbasiert berechnet wird. Hierdurch wird eine besonders genaue Schätzung der Lebensdauer der Brennstoffzelle erreicht.Calculating a lifetime parameter can be understood as meaning that, in particular, a computing unit executes an algorithm which, when called, outputs an output value corresponding to the lifetime parameter. The output value depends on the effect of the controller value on the lifetime of the fuel cell. For example, the controller value could correspond to a power output, e.g., 1000 W. The lifetime parameter could then include, for example, the expected lifetime of the fuel cell under the set controller value. It is to be expected that the controller value of the controller has an influence on the expected lifetime of the fuel cell. It can be provided that the lifetime parameter is calculated using a model. This achieves a particularly accurate estimate of the lifetime of the fuel cell.

Das Einstellen des zumindest einen Reglers kann als ein Setzen eines Sollwertes eines Reglers der Brennstoffzelle aufgefasst werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Regler einen von der Brennstoffzelle abgegebenen Strom zumindest teilweise bestimmt. Insgesamt bieten Brennstoffzellen eine Vielzahl von regelbaren Größen, welche der Fachmann grundsätzlich kennt und auf welche die Lehre der Erfindung anwendbar ist. Das Einstellen des zumindest einen Reglers kann das Aussenden eines Stellsignals umfassen, welches insbesondere dazu ausgeführt sein kann, einen Aktuator derart anzusteuern, dass der Regler in eine Stellung fährt, die dem Reglerwert entspricht.Adjusting the at least one controller can be understood as setting a target value of a controller of the fuel cell. The controller can be configured to at least partially determine the current output by the fuel cell. Overall, fuel cells offer a multitude of controllable variables, which are generally familiar to those skilled in the art and to which the teachings of the invention are applicable. Adjusting the at least one controller can comprise transmitting a control signal, which can be designed, in particular, to control an actuator such that the controller moves to a position corresponding to the control value.

Der Reglerwert wird bestimmt über die Betriebsfunktion, welche wiederum zumindest von dem Anforderungsparameter und dem Lebensdauerparameter abhängig ist. Mit anderen Worten werden zumindest der Anforderungsparameter und der Lebensdauerparameter bei der Berechnung der Betriebsfunktion berücksichtigt. Es kann vorgesehen sein, dass der Anforderungsparameter oder der Lebensdauerparameter für sich genommen unterschiedlichen Reglerwerten entsprechen. Beispielsweise kann der Anforderungsparameter berücksichtigen, dass eine besonders schnelle Änderung der Leistungsabgabe gewünscht ist, sodass der entsprechende Reglerwert stark von dem Istwert abweicht. Der Lebensdauerparameter könnte dann berücksichtigen, dass eine schnelle Änderung die Lebensdauer reduziert. Für eine Optimierung auf die Lebensdauer der Brennstoffzelle ergäbe sich dann ein Reglerwert, der weniger stark vom Ist-Wert abweicht. Die Betriebsfunktion kann also mit anderen Worten dazu vorgesehen sein, eine Abwägung zwischen dem Anforderungsparameter und dem Lebensdauerparameter durchzuführen. Es kann vorgesehen sein, dass die Betriebsfunktion Anforderungsparameter und Lebensdauerparameter in Form von Kosten gegeneinander abwägt.The controller value is determined via the operating function, which in turn depends at least on the requirement parameter and the service life parameter. In other words, at least the requirement parameter and the service life parameter are taken into account when calculating the operating function. It can be provided that the requirement parameter or the service life parameter correspond to different controller values. For example, the requirement parameter can take into account that a particularly rapid change in power output is desired, so that the corresponding controller value deviates significantly from the actual value. The service life parameter could then take into account that a rapid change reduces the service life. For optimization of the service life of the fuel cell, a controller value would then result that deviates less from the actual value. In other words, the operating function can be designed to trade off the requirement parameter and the service life parameter. It can be provided that the operating function weighs the requirement parameters and service life parameters against each other in the form of costs.

Eine solche Kostenfunktion, die die Betriebsfunktion aufweisen kann, kann insbesondere ausgeführt sein als: $\begin{matrix} Kosten = Betriebskosten - Einspeiseverg \ddot{u} tung - Eigenstromerzeugung - \\ W \ddot{a} rmeerzeugung + {CO}_{2} - Kosten + Alterung \end{matrix}$ Such a cost function, which the operating function may have, may in particular be designed as: $\begin{matrix} Kosten = Betriebskosten - Einspeiseverg \ddot{u} tung - Eigenstromerzeugung - \\ W \ddot{a} rmeerzeugung + {CO}_{2} - Kosten + Alterung \end{matrix}$

Betriebskosten einer Brennstoffzelle können den verbrauchten Brennstoff und andere notwendige Materialen sowie insbesondere Wartungskosten umfassen. Die Einspeisevergütung stellt einen negativen Kostenpunkt dar. Die Eigenstromerzeugung ist ebenfalls als negativer Kostenpunkt darstellbar und kann insbesondere die Kosten umfassen, die angefallen wären, wenn die Brennstoffzelle nicht betrieben und der Strom von einer anderen Quelle bezogen worden wäre. Ebenfalls als negativer Kostenpunkt kann bei entsprechender Nutzung die Wärmeerzeugung dargestellt werden, wobei diese die Kosten umfasst, die angefallen wären, wenn die Brennstoffzelle nicht betrieben und die Wärme von einer anderen Quelle bezogen worden wäre. Die CO₂-Kosten können, insbesondere gesetzlich geregelten, Kosten entsprechen, welche auf die Erzeugung von CO₂ anfallen. Sie können beispielsweise dargestellt werden als: CO₂-Kosten = CO₂-Preis * Gasverbrauch * Emissionsfaktor The operating costs of a fuel cell can include the fuel consumed and other necessary materials, as well as, in particular, maintenance costs. The feed-in tariff represents a negative cost. Self-generated electricity can also be represented as a negative cost and can, in particular, include the costs that would have been incurred if the fuel cell had not been operated and the electricity had been obtained from another source. Heat generation can also be represented as a negative cost if used accordingly, and includes the costs that would have been incurred if the fuel cell had not been operated and the heat had been obtained from another source. _CO2 costs can correspond to costs, particularly those regulated by law, that arise from the generation of _CO2 . They can, for example, be represented as: CO ₂ costs = CO ₂ price * gas consumption * emission factor

Die Alterung der Brennstoffzelle kann Kosten dahingehend verursachen, dass Teile oder die Brennstoffzelle insgesamt getauscht werden müssen, wenn diese defekt sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Alterung einen oder mehrere Reglerwerte umfasst, die über einen Faktor auf einen Kostenpunkt in einer Währung übertragen werden. Die Alterungsfunktion kann insbesondere die Form $Alterung = f_{1} * {Reglerwert}_{1} + f_{2} {Reglerwert}_{2} + \dots f_{n} * {Reglerwert}_{n}$
aufweisen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter der Alterungsfunktion entspricht.The aging of the fuel cell can cause costs in the sense that parts or the fuel cell as a whole must be replaced if they are defective. It can be provided that the aging includes one or more controller values, which are transferred to a cost point in a currency via a factor. The aging function can, in particular, take the form $Alterung = f_{1} * {Reglerwert}_{1} + f_{2} {Reglerwert}_{2} + \dots f_{n} * {Reglerwert}_{n}$
It can further be provided that the lifetime parameter corresponds to the aging function.

Unter der Abhängigkeit der Betriebsfunktion von dem Anforderungsparameter und dem Lebensdauerparameter soll nicht verstanden werden, dass sich die Betriebsfunktion zwingend ändern würde, wenn nur einer der Parameter betrachtet werden würde. Es wird jedoch häufig der Fall auftreten, dass die Berücksichtigung beider Parameter zu einem anderen Reglerwert führen wird.The dependence of the operating function on the demand parameter and the lifetime parameter should not be understood to mean that the operating function would necessarily change if only one of the parameters were considered. However, it will often be the case that considering both parameters will lead to a different controller value.

Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass zusätzlich zu etablierten Parametern zumindest ein weiterer Parameter berücksichtigt wird, der die Lebensdauer der Brennstoffzelle optimiert. Daraus ergibt sich nachgeordnet der Vorteil, dass eine Kosteneinsparung durch weniger Ausfälle und Stillstandszeiten erreicht werden kann. Durch weniger Ausfälle und Stillstandszeiten erhöht sich zudem der Komfort und ggf. die Sicherheit für die Verwender der an die Brennstoffzelle angeschlossenen Vorrichtungen. Durch das Berechnen des Anforderungsparameters werden die etablierten Parameter also berücksichtigt. Das Berechnen eines Lebensdauerparameters fügt der Betrachtung eine Komponente hinzu, die über die Berücksichtigung in der Betriebsfunktion die Lebensdauer der Brennstoffzelle optimiert.Overall, the method according to the invention offers the advantage that, in addition to established parameters, at least one further parameter is taken into account to optimize the service life of the fuel cell. This subsequently results in the advantage that cost savings can be achieved through fewer failures and downtimes. Fewer failures and downtimes also increase the comfort and, if applicable, safety for users of the devices connected to the fuel cell. By calculating the requirement parameter, the established parameters are therefore taken into account. Calculating a service life parameter adds a component to the analysis that optimizes the service life of the fuel cell by taking it into account in the operating function.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der Lebensdauerparameter zumindest abhängig ist von einem Lastpunkt der Brennstoffzelle, einer Anzahl der von der Brennstoffzelle gefahrenen Zyklen, einem Leistungsgradienten der Brennstoffzelle oder einem abgegebenen Strom der Brennstoffzelle.Within the scope of the invention, it is conceivable that the lifetime parameter is at least dependent on a load point of the fuel cell, a number of cycles run by the fuel cell, a power gradient of the fuel cell or an output current of the fuel cell.

Der Lastpunkt einer Brennstoffzelle kann als ein Betriebspunkt verstanden werden, bei dem die Brennstoffzelle eine bestimmte Leistung und/oder Effizienz erzielt. Näheres im Zusammenhang mit dem Lastpunkt wird noch im Zusammenhang mit weiteren Unteransprüchen erörtert. Dabei kann jeder Lastpunkt mit einem Grad an Materialverschleiß und/oder Degradation verknüpft sein, welcher die Lebensdauer der Brennstoffzelle beeinflusst.The load point of a fuel cell can be understood as an operating point at which the fuel cell achieves a certain power and/or efficiency. Further details regarding the load point will be discussed in further subclaims. Each load point can be associated with a degree of material wear and/or degradation, which influences the service life of the fuel cell.

Die Anzahl der von der Brennstoffzelle gefahrenen Zyklen kann beschreiben, wie oft die Brennstoffzelle einen Zyklus durchläuft. Bei jedem Durchlaufen eines Zyklus kann es zu einem gewissen Grad an Materialverschleiß und/oder Degradation kommen, was die Lebensdauer begrenzen kann.The number of cycles performed by a fuel cell can describe how often the fuel cell completes a cycle. Each cycle can result in a certain degree of material wear and/or degradation, which can limit its service life.

Der Leistungsgradient einer Brennstoffzelle kann angeben, wie schnell sich die Leistung der Brennstoffzelle ändert, wenn sich die Umgebungsanforderungen ändern, beispielsweise wenn die Last und/oder der Energiebedarf variiert. Ein steiler Leistungsgradient zeigt an, dass die Brennstoffzelle empfindlich auf Änderungen reagiert, während ein flacher Gradient darauf hinweist, dass die Leistung relativ stabil bleibt, auch wenn sich die Betriebsbedingungen ändern. Ein steiler Leistungsgradient kann insbesondere mit einem höheren Grad an Materialverschleiß und/oder Degradation verbunden sein als ein flacher. Dadurch kann der Leistungsgradient einen Einfluss auf die Lebensdauer der Brennstoffzelle haben.The power gradient of a fuel cell can indicate how rapidly the fuel cell's performance changes when environmental requirements change, for example, when the load and/or energy demand varies. A steep power gradient indicates that the fuel cell is sensitive to changes, while a shallow gradient indicates that performance remains relatively stable even when operating conditions change. In particular, a steep power gradient may be associated with a higher degree of material wear and/or degradation than a shallow one. Therefore, the power gradient can influence the fuel cell's lifetime.

Es kann vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter zumindest einen Term einer Alterungsfunktion der Form $\begin{matrix} f_{1} * Strom + f_{2} * Zyklen + f_{3} * Leistungsgradient + f_{4} * Abweichung vom \\ Lastpunktoptimum \end{matrix}$
umfasst, wobei der Strom dem von der Brennstoffzelle bereitgestellten Strom angibt, die Zyklen die Anzahl der von der Brennstoffzelle gefahrenen Zyklen angeben, der Leistungsgradient (insbesondere wie oben beschrieben) die Angabe ist, wie schnell sich die Leistung der Brennstoffzelle ändert, und die Abweichung vom Lastpunktoptimum das Maß angibt, indem der aktuelle Lastpunkt vom optimalen Lastpunkt (welche insbesondere nachfolgend noch näher beschrieben wird).It can be provided that the lifetime parameter contains at least one term of an aging function of the form $\begin{matrix} f_{1} * Strom + f_{2} * Zyklen + f_{3} * Leistungsgradient + f_{4} * Abweichung vom \\ Lastpunktoptimum \end{matrix}$
wherein the current indicates the current provided by the fuel cell, the cycles indicate the number of cycles run by the fuel cell, the power gradient (in particular as described above) is the indication of how quickly the power of the fuel cell changes, and the deviation from the load point optimum indicates the degree to which the current load point deviates from the optimal load point (which is described in more detail below).

Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter zumindest einen Faktor umfasst, der einen sensorisch erfassbaren Messwert in eine Einheit der Betriebsfunktion überführt. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter einen durch eine Messung einer physikalischen Größe zugänglichen Wert wie etwa „X Ampere“ umfasst. Dieser kann dann umgewandelt werden in eine Einheit der Betriebsfunktion. Diese kann beispielsweise eine Einheit eines Reglerwertes haben. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter als Kostenfunktion in die Betriebsfunktion eingeht. Dann kann vorgesehen sein, dass der sensorisch erfassbare Messwert durch den Faktor in einem Kostenpunkt umgewandelt wird. Im obigen Beispiel hätte der Faktor dann die Einheit Währung/Ampere. Durch das Überführen des Messwertes in eine Einheit der Betriebsfunktion kann diese schnell, effizient und zuverlässig berücksichtigt werden.Within the scope of the invention, it can be provided that the service life parameter comprises at least one factor that converts a sensor-detectable measured value into a unit of the operating function. In other words, it can be provided that the service life parameter comprises a value accessible by measuring a physical quantity, such as “X amperes.” This can then be converted into a unit of the operating function. This can, for example, have a unit of a controller value. It can further be provided that the service life parameter is included in the operating function as a cost function. It can then be provided that the sensor-detectable measured value is converted into a cost point using the factor. In the above example, the factor would then have the unit currency/ampere. By converting the measured value into a unit of the operating function, this can be taken into account quickly, efficiently, and reliably.

Es ist ferner denkbar, dass ferner ein Bestimmen eines Lastpunktes der Brennstoffzelle vorgesehen ist. Der Lastpunkt kann beispielsweise anhand zumindest einer, insbesondere in einem der Recheneinheit der Brennstoffzelle zugänglichen Speicher, hinterlegten Spannungs-Strom-Kennlinie (auch kurz U-I-Kennlinie genannt) bestimmt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die U-I-Kennlinie für zumindest einen Brennstofffluss spezifisch ist. Es kann für vorgesehen sein, dass zumindest für zwei, insbesondere für eine Vielzahl von Brennstoffflüssen U-I-Kennlinien hinterlegt sind. Dadurch lässt sich ein Lastpunkt für die Brennstoffzelle besonders einfach und zuverlässig bestimmen.It is further conceivable that a determination of a load point of the fuel cell is also provided. The load point can be determined, for example, using at least one voltage-current characteristic curve (also called a U-I characteristic curve for short), stored in particular in a memory accessible to the fuel cell's processing unit. It can be provided that the U-I characteristic curve is specific to at least one fuel flow. It can be provided that U-I characteristic curves are stored for at least two, in particular for a plurality of fuel flows. This allows a load point for the fuel cell to be determined particularly easily and reliably.

Auch ist es denkbar, dass ferner ein Bestimmen eines optimalen Lastpunktes der Brennstoffzelle vorgesehen ist, wobei insbesondere der optimale Lastpunkt zumindest bestimmt wird durch einen minimierten Strom, einen maximierten Wirkungsgrad und einen verarmungsfreien Betrieb der Brennstoffzelle. Mit anderen Worten kann unter den möglichen Lastpunkten auch ein optimaler Lastpunkt existieren, welcher gegenüber den anderen Lastenpunkten besonders vorteilhaft ist. Ein minimierter Strom hat dabei den Vorteil, dass die Lebensdauer der Brennstoffzelle verlängert wird. Ein maximierter Wirkungsgrad hat den Vorteil, dass besonders wenig Energie verschwendet wird. Der verarmungsfreie Betrieb führt dazu, dass Schäden an der Brennstoffzelle vermieden werden, die durch einen Betrieb in Verarmung (wenn also der Brennstoff vollständig umgesetzt ist, bevor das Ende des Brennstoffzellenstacks durchlaufen ist) entstehen können.It is also conceivable that an optimal load point of the fuel cell is further determined, wherein in particular the optimal load point is determined at least by a minimized current, a maximized efficiency, and depletion-free operation of the fuel cell. In other words, among the possible load points, there may also be an optimal load point which is particularly advantageous compared to the other load points. A minimized current has the advantage of extending the service life of the fuel cell. A maximized efficiency has the advantage that particularly little energy is wasted. Depletion-free operation prevents damage to the fuel cell which can occur due to operation in depletion (i.e. when the fuel is fully converted before the end of the fuel cell stack has been reached).

Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass die Umgebungsanforderung zumindest eine Anforderung an eine Stromabgabe oder eine Wärmeabgabe umfasst. Anders ausgedrückt kann vorgesehen sein, dass eine externe Vorrichtung, insbesondere ein Verbraucher, eine Anforderung in Bezug zumindest auf einen Strom, eine Leistung oder eine Wärmemenge an die Brennstoffzelle stellt. Eine solche Anforderung kann besonders einfach über den Anforderungsparameter umgesetzt werden, wobei durch die Berücksichtigung des Lebensdauerparameters sichergestellt wird, dass sich die Lebensdauer der Brennstoffzelle nicht zu stark verkürzt.Within the scope of the invention, it may be advantageous for the environmental requirement to include at least a requirement for current output or heat output. In other words, it may be provided that an external device, in particular a consumer, places a requirement on the fuel cell with respect to at least a current, a power output, or a heat quantity. Such a requirement can be implemented particularly easily via the requirement parameter, whereby consideration of the service life parameter ensures that the service life of the fuel cell is not excessively shortened.

Ferner vorgeschlagen wird eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle, insbesondere zumindest umfassend eine Recheneinheit oder einen Sensor, betrieben nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.Furthermore, a fuel cell according to the invention, in particular at least comprising a computing unit or a sensor, operated according to a method according to the invention is proposed.

Mögliche Ausgestaltungen der Brennstoffzelle wurden bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert und können sich ebenfalls auf die erfindungsgemäße Brennstoffzelle und/oder das Brennstoffzellensystem beziehen.Possible embodiments of the fuel cell have already been explained in connection with the method and can also relate to the fuel cell according to the invention and/or the fuel cell system.

Damit ergeben sich in Bezug auf eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind.This results in the same advantages with regard to a fuel cell according to the invention as have already been described with regard to a method according to the invention.

Ferner vorgeschlagen wird ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle und zumindest einen Verbraucher.Furthermore, a fuel cell system according to the invention is proposed, comprising at least one fuel cell according to the invention and at least one consumer.

Es kann vorgesehen sein, das das Brennstoffzellensystem eine Recheneinheit aufweist. Diese kann an der Brennstoffzelle, insbesondere in diese integriert, oder beabstandet zu dieser angeordnet sein.The fuel cell system may be provided with a computing unit. This may be arranged on the fuel cell, in particular integrated into it, or at a distance from it.

Der Verbraucher kann ausgeführt sein als ein grundlegender elektrischer Verbraucher in einem Gebäude oder der Anlage, insbesondere in Beleuchtung, elektronischen Geräte, Heiz- und Kühlsystemen, Pumpen, Lüftungsanlagen und anderen elektrischen Maschinen.The consumer can be implemented as a basic electrical consumer in a building or facility, in particular in lighting, electronic devices, heating and cooling systems, pumps, ventilation systems and other electrical machines.

Ferner kann der Verbraucher auch ausgeführt sein als Wärmeabnehmer. Diese von der Brennstoffzelle abgegebene Wärme kann für Heizzwecke in Gebäuden genutzt werden oder in Kälteanlagen eingespeist werden, um Kälte zu erzeugen.Furthermore, the consumer can also be designed as a heat consumer. The heat emitted by the fuel cell can be used for heating purposes in buildings or fed into refrigeration systems to generate cold.

Ferner kann der Verbraucher auch als Notstromversorgung ausgeführt sein, welches insbesondere als Backup-Stromversorgungssystem für den Fall eines Stromausfalls ausgeführt sein kann.Furthermore, the consumer can also be designed as an emergency power supply, which can be designed in particular as a backup power supply system in the event of a power failure.

Damit ergeben sich in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle beschrieben worden sind.This results in the same advantages with regard to a fuel cell system according to the invention as have already been described with regard to a method according to the invention and/or a fuel cell according to the invention.

Ferner vorgeschlagen wird ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, insbesondere durch eine Recheneinheit einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle, diesen veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.Furthermore, a computer program product according to the invention is proposed, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, in particular by a computing unit of a fuel cell according to the invention, cause the computer to carry out a method according to the invention.

Damit ergeben sich in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle und/oder ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem beschrieben worden sind.This results in the same advantages with regard to a computer program product according to the invention as have already been described with regard to a method according to the invention and/or a fuel cell according to the invention and/or a fuel cell system according to the invention.

Ferner vorgeschlagen wird ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer, insbesondere durch eine Recheneinheit einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle, diesen veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.Furthermore, a computer-readable storage medium is proposed, comprising instructions which, when executed by a computer, in particular by a computing unit of a fuel cell according to the invention, cause the computer to carry out a method according to the invention.

Damit ergeben sich in Bezug auf ein erfindungsgemäßes computerlesbares Speichermedium die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle und/oder ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem und/oder ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt beschrieben worden sind.This results in the same advantages with regard to a computer-readable storage medium according to the invention as have already been described with regard to a method according to the invention and/or a fuel cell according to the invention and/or a fuel cell system according to the invention and/or a computer program product according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei zeigen jeweils schematisch:

1 eine Brennstoffzelle und ein Brennstoffzellensystem und
2 eine U-I Kennlinie einer Brennstoffzelle.

Further advantages, features, and details of the invention will become apparent from the following description, in which several embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description may be essential to the invention individually or in any combination. These schematically show:

1 a fuel cell and a fuel cell system and
2 a UI characteristic curve of a fuel cell.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale, auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen, die identischen Bezugszeichen verwendet.In the following figures, identical reference numerals are used for the same technical features, even for different embodiments.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Brennstoffzelle 100 im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystem 200. 1 shows a fuel cell 100 according to the invention in connection with a fuel cell system 200 according to the invention.

Wie in der 1 zu sehen ist, kann die Brennstoffzelle 100 eine Recheneinheit 110 aufweisen. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein (nicht dargestellt), dass die Recheneinheit 110 teil des Brennstoffzellensystems 200 ist und beabstandet zur Brennstoffzelle 100 angeordnet ist. Die Recheneinheit 110 kann dazu ausgeführt sein, das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Brennstoffzelle auszuführen. Das Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle 100 umfasst ein Berechnen eines Anforderungsparameters, welcher entsprechend einer Umgebungsanforderung an die Brennstoffzelle 100 zumindest einen Reglerwert eines Reglers der Brennstoffzelle 100 umfasst, ein Berechnen eines Lebensdauerparameters, welcher zumindest teilweise bestimmt wird durch die Auswirkung des Reglerwertes auf eine Lebensdauer der Brennstoffzelle 100, sowie ein Einstellen des zumindest einen Reglers, wobei das Einstellen des zumindest einen Reglers auf einen Reglerwert anhand einer Betriebsfunktion erfolgt, welche zumindest abhängig ist von dem Anforderungsparameter und dem Lebensdauerparameter.As in the 1 As can be seen, the fuel cell 100 can have a computing unit 110. Alternatively, it can also be provided (not shown) that the computing unit 110 is part of the fuel cell system 200 and is arranged at a distance from the fuel cell 100. The computing unit 110 can be designed to carry out the method according to the invention for operating the fuel cell. The method for operating a fuel cell 100 comprises calculating a requirement parameter which, in accordance with an environmental requirement on the fuel cell 100, comprises at least one controller value of a controller of the fuel cell 100, calculating a service life parameter which is at least partially determined by the effect of the controller value on a service life of the fuel cell 100, and adjusting the at least one controller, wherein the adjustment of the at least one Controller to a controller value based on an operating function which is at least dependent on the requirement parameter and the lifetime parameter.

Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass zusätzlich zu etablierten Parametern zumindest ein weiterer Parameter berücksichtigt wird, der die Lebensdauer der Brennstoffzelle 100 optimiert. Daraus ergibt sich nachgeordnet der Vorteil, dass eine Kosteneinsparung durch weniger Ausfälle und Stillstandszeiten erreicht werden kann. Durch weniger Ausfälle und Stillstandszeiten erhöht sich zudem der Komfort und ggf. die Sicherheit für die Verwender der an die Brennstoffzelle 100 angeschlossenen Vorrichtungen. Durch das Berechnen des Anforderungsparameters werden die etablierten Parameter also berücksichtigt. Das Berechnen eines Lebensdauerparameters fügt der Betrachtung eine Komponente hinzu, die über die Berücksichtigung in der Betriebsfunktion die Lebensdauer der Brennstoffzelle 100 optimiert.Overall, the method according to the invention offers the advantage that, in addition to established parameters, at least one further parameter is taken into account, which optimizes the service life of the fuel cell 100. This subsequently results in the advantage that cost savings can be achieved through fewer failures and downtimes. Fewer failures and downtimes also increase the comfort and, if applicable, safety for the users of the devices connected to the fuel cell 100. By calculating the requirement parameter, the established parameters are therefore taken into account. Calculating a service life parameter adds a component to the analysis, which optimizes the service life of the fuel cell 100 by taking it into account in the operating function.

Ferner ist in der 1 erkennbar, dass die Brennstoffzelle zumindest einen Sensor 120 aufweist. Der Sensor kann dazu ausgeführt sein, zumindest einen Ist-Wert eines Reglers und/oder eine dem Regler zugeordnete Größe zu erfassen. Das erfassen des Ist-Wertes des Reglers kann ferner Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein.Furthermore, the 1 It can be seen that the fuel cell has at least one sensor 120. The sensor can be designed to detect at least one actual value of a controller and/or a variable associated with the controller. Detecting the actual value of the controller can also be part of the method according to the invention.

Gegenüber der Brennstoffzelle 100 ist das Brennstoffzellensystem 200 erweitert, da es einen Verbraucher 210 umfasst.Compared to the fuel cell 100, the fuel cell system 200 is expanded because it includes a consumer 210.

Der Verbraucher 210 kann ausgeführt sein als grundlegender elektrischer Verbraucher 210 in einem Gebäude oder der Anlage, insbesondere in Beleuchtung, elektronischen Geräten, Heiz- und Kühlsystemen, Pumpen, Lüftungsanlagen und anderen elektrischen Maschinen.The consumer 210 can be designed as a basic electrical consumer 210 in a building or the facility, in particular in lighting, electronic devices, heating and cooling systems, pumps, ventilation systems and other electrical machines.

Ferner kann der Verbraucher 210 auch ausgeführt sein als Wärmeabnehmer. Diese von der Brennstoffzelle 100 abgegebene Wärme kann für Heizzwecke in Gebäuden genutzt werden oder in Kälteanlagen eingespeist werden, um Kälte zu erzeugen.Furthermore, the consumer 210 can also be designed as a heat consumer. This heat emitted by the fuel cell 100 can be used for heating purposes in buildings or fed into refrigeration systems to generate cold.

Ferner kann der Verbraucher 210 auch als Notstromversorgung ausgeführt sein, welches insbesondere als Backup-Stromversorgungssystem für den Fall eines Stromausfalls ausgeführt sein kann.Furthermore, the consumer 210 can also be designed as an emergency power supply, which can be designed in particular as a backup power supply system in the event of a power failure.

Die 2 zeigt eine U-I Kennlinie einer Brennstoffzelle 100, bei der auf der Ordinate die Spannung und auf der Abszisse die Stromdichte aufgetragen ist. Ferner sind unterschiedliche Bereiche, durch Striche getrennt, eingezeichnet. Von oben nach unten sind die Bereiche die Abwärme, die Ruheüberspannung, die Durchtrittsüberspannung, die ohmsche Überspannung, die Konzentrationsüberspannung und (ganz unten) die nutzbare elektrische Energie. Entsprechend markiert die etwas fetter dargestellte Linie Lastpunkte der Brennstoffzelle 100.The 2 shows a UI characteristic curve of a fuel cell 100, with the voltage plotted on the ordinate and the current density on the abscissa. Furthermore, different regions are shown, separated by lines. From top to bottom, these regions are waste heat, resting overvoltage, breakdown overvoltage, ohmic overvoltage, concentration overvoltage, and (at the very bottom) usable electrical energy. Accordingly, the slightly bolder line marks load points of the fuel cell 100.

Es ist denkbar, dass ferner ein Bestimmen eines Lastpunktes der Brennstoffzelle 100 vorgesehen ist. Der Lastpunkt kann beispielsweise anhand zumindest einer, insbesondere in einem der Recheneinheit 110 der Brennstoffzelle 100 zugänglichen Speicher, hinterlegten Spannungs-Strom-Kennlinie (auch kurz U-I-Kennlinie genannt) bestimmt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die U-I-Kennlinie für zumindest einen Brennstofffluss spezifisch ist. Es kann für vorgesehen sein, dass zumindest für zwei, insbesondere für eine Vielzahl von Brennstoffflüssen U-I-Kennlinien hinterlegt sind. Dadurch lässt sich ein Lastpunkt für die Brennstoffzelle 100 besonders einfach und zuverlässig bestimmen.It is conceivable that a determination of a load point of the fuel cell 100 is further provided. The load point can be determined, for example, using at least one voltage-current characteristic curve (also called a U-I characteristic curve for short), stored in particular in a memory accessible to the computing unit 110 of the fuel cell 100. It can be provided that the U-I characteristic curve is specific to at least one fuel flow. It can be provided that U-I characteristic curves are stored for at least two, in particular for a plurality of fuel flows. This allows a load point for the fuel cell 100 to be determined particularly easily and reliably.

Auch ist es denkbar, dass ferner ein Bestimmen eines optimalen Lastpunktes der Brennstoffzelle 100 vorgesehen ist, wobei insbesondere der optimale Lastpunkt zumindest bestimmt wird durch einen minimierten Strom, einen maximierten Wirkungsgrad und einen verarmungsfreien Betrieb der Brennstoffzelle 100. Mit anderen Worten kann unter den möglichen Lastpunkten auch ein optimaler Lastpunkt existieren, welcher gegenüber den anderen Lastenpunkten besonders vorteilhaft ist. Ein minimierter Strom hat dabei den Vorteil, dass die Lebensdauer der Brennstoffzelle 100 verlängert wird. Ein maximierter Wirkungsgrad hat den Vorteil, dass besonders wenig Energie verschwendet wird. Der verarmungsfreie Betrieb führt dazu, dass Schäden an der Brennstoffzelle 100 vermieden werden, die durch einen Betrieb in Verarmung (wenn also der Brennstoff vollständig umgesetzt ist, bevor das Ende des Brennstoffzellenstacks durchlaufen ist) entstehen können.It is also conceivable that an optimal load point of the fuel cell 100 is further determined, wherein in particular the optimal load point is determined at least by a minimized current, a maximized efficiency, and depletion-free operation of the fuel cell 100. In other words, among the possible load points, there may also be an optimal load point which is particularly advantageous compared to the other load points. A minimized current has the advantage of extending the service life of the fuel cell 100. A maximized efficiency has the advantage that particularly little energy is wasted. Depletion-free operation prevents damage to the fuel cell 100 that could occur due to depletion operation (i.e., when the fuel is fully converted before the end of the fuel cell stack has been reached).

Der Lastpunkte kann in den Lebensdauerparameter eingehen. Es kann nämlich vorgesehen sein, dass der Lebensdauerparameter zumindest abhängig ist von einem Lastpunkt der Brennstoffzelle 100, einer Anzahl der von der Brennstoffzelle 100 gefahrenen Zyklen, einem Leistungsgradienten der Brennstoffzelle 100 oder einem abgegebenen Strom der Brennstoffzelle 100.The load point can be included in the lifetime parameter. It can be provided that the lifetime parameter is at least dependent on a load point of the fuel cell 100, a number of cycles run by the fuel cell 100, a power gradient of the fuel cell 100, or an output current of the fuel cell 100.

Die Anzahl der von der Brennstoffzelle 100 gefahrenen Zyklen kann beschreiben, wie oft die Brennstoffzelle 100 einen Zyklus durchläuft. Bei jedem Durchlaufen eines Zyklus kann es zu einem gewissen Grad an Materialverschleiß und/oder Degradation kommen, was die Lebensdauer begrenzen kann.The number of cycles performed by the fuel cell 100 can describe how often the fuel cell 100 completes a cycle. Each cycle can result in a certain degree of material wear and/or degradation, which can limit the service life.

Der Leistungsgradient einer Brennstoffzelle 100 kann angeben, wie schnell sich die Leistung der Brennstoffzelle 100 ändert, wenn sich die Umgebungsanforderungen ändern, beispielsweise wenn die Last und/oder der Energiebedarf variiert. Ein steiler Leistungsgradient zeigt an, dass die Brennstoffzelle 100 empfindlich auf Änderungen reagiert, während ein flacher Gradient darauf hinweist, dass die Leistung relativ stabil bleibt, auch wenn sich die Betriebsbedingungen ändern. Ein steiler Leistungsgradient kann insbesondere mit einem höheren Grad an Materialverschleiß und/oder Degradation verbunden sein als ein flacher. Dadurch kann der Leistungsgradient einen Einfluss auf die Lebensdauer der Brennstoffzelle 100 haben.The power gradient of a fuel cell 100 can indicate how quickly the performance of the fuel cell 100 changes when environmental requirements change, for example, when the load and/or energy demand varies. A steep power gradient indicates that the fuel cell 100 is sensitive to changes, while a shallow gradient indicates that performance remains relatively stable even when operating conditions change. In particular, a steep power gradient may be associated with a higher degree of material wear and/or degradation than a shallow one. As a result, the power gradient can influence the lifetime of the fuel cell 100.

Claims

A method for operating a fuel cell (100), comprising: - calculating a requirement parameter which, in accordance with an environmental requirement for the fuel cell (100), comprises at least one controller value of a controller of the fuel cell (100); - calculating a lifetime parameter which is at least partially determined by the effect of the controller value on a lifetime of the fuel cell (100); - adjusting the at least one controller, wherein the adjustment of the at least one controller to a controller value is performed based on an operating function which is at least dependent on the requirement parameter and the lifetime parameter.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the lifetime parameter is at least dependent on a load point of the fuel cell (100), a number of cycles run by the fuel cell (100), a power gradient of the fuel cell (100) or an output current of the fuel cell (100).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the service life parameter comprises at least one factor which converts a sensor-detectable measured value into a unit of the operating function.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a determination of a load point of the fuel cell (100) is further provided.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a determination of an optimal load point of the fuel cell (100) is further provided, wherein in particular the optimal load point is determined at least by a minimized current, a maximized efficiency and a depletion-free operation of the fuel cell (100).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the environmental requirement comprises at least a requirement for a current output or a heat output.

Fuel cell (100), in particular at least comprising a computing unit (110) or a sensor (120), operated according to a method according to one of the Claims 1 until 6 .

Fuel cell system (200), comprising at least one fuel cell according to Claim 7 and at least one consumer (210).

Computer program product, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, in particular by a computing unit (110) of a fuel cell (100) according to Claim 7 , these initiate a procedure according to one of the Claims 1 until 6 to execute.

Computer-readable storage medium, comprising instructions which, when executed by a computer, in particular by a computing unit (110) of a fuel cell (100) according to Claim 7 , these initiate a procedure according to one of the Claims 1 until 6 to execute.