Patent DE-112011102754-B4 (DE)
Title: Brennstoffzellensystem und steuerverfahren für brennstoffzellensystem zur vermeidung einer lokalen funktionsminderung der membran-elektroden-anordnung
Inventor: MATSUSUE MASAAKI
IPC: H01M8/04492
Filed: 2011-07-27
Granted: 2022-10-13
Abstract: Brennstoffzellensystem mit:einer Brennstoffzelle mit einer Membran-Elektroden-Anordnung (12), in der eine Anode und eine Kathode an die beiden Oberflächen einer Elektrolytmembran gebunden sind, die aus einem festen Polymer gebildet ist;einem Brenngas-Strömungskanal, durch den Brenngas entlang einer Oberfläche der Anode strömen kann;einem Oxidationsgas-Strömungskanal, durch den Oxidationsgas entlang einer Oberfläche der Kathode strömen kann;einer Einheit zum Zu- und Ausführen von Brenngas (20, 21, 22, 23, 24, 24P, 25, 26, 27, 27F, 28, 29, 40), die durch den Brenngas-Strömungskanal Brenngas zur Anode liefert und Anodenabgas, das aus der Anode ausgeführt wird, ausführt; undeine Einheit zum Zu- und Ausführen von Oxidationsgas (30, 31, 31F, 32, 33, 34, 35, 35P, 36, 37, 40), die durch den Oxidationsgas-Strömungskanal Oxidationsgas zur Kathode liefert und Kathodenabgas, das aus der Kathode ausgeführt wird, ausführt,wobei das Brennstoffzellensystem dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner aufweist:ein Rahmenelement (14), das an einem äußeren Randabschnitt der Membran-Elektroden-Anordnung (12) vorgesehen ist;einen ersten Temperatursensor (14a), der an einem ersten Abschnitt des Rahmenelements (14) vorgesehen ist, und der verwendet wird, um die Temperatur eines ersten Abschnitts zu erfassen;einen zweiten Temperatursensor (14b), der an einem zweiten Abschnitt des Rahmenelements (14) vorgesehen ist, dessen Temperatur höher ist als die des ersten Rahmenelements, und der verwendet wird, um eine Temperatur des zweiten Abschnitts zu erfassen; undeine Steuereinheit (70), die dafür ausgelegt ist, umzu bestimmen, ob in der Brennstoffzelle ein Phänomen auftritt, wonach in Folge einer Wasserverteilung, einschließlich einer Verteilung eines Wassergehalts innerhalb einer Ebene der Elektrolytmembran, einer Restwasserverteilung im Brenngas-Strömungskanal und einer Restwasserverteilung im Oxidationsgas-Strömungskanal, eine lokale Konzentration der Leistungserzeugung innerhalb einer Ebene der Membran-Elektroden-Anordnung (12) auftritt, bei welcher die erzeugte Leistungsmenge pro Flächeneinheit lokal einen zulässigen Wert überschreitet; unddie Einheit zum Zu- und Ausführen von Brenngas (20, 21, 22, 23, 24, 24P, 25, 26, 27, 27F, 28, 29, 40) und/oder die Einheit zum Zu- und Ausführen von Oxidationsgas (30, 31, 31F, 32, 33, 34, 35, 35P, 36, 37, 40) so zu steuern, dass das Phänomen beseitigt wird, wenn die Steuereinheit (70) bestimmt, dass das Phänomen auftritt, wobeidie Steuereinheit (70) so gestaltet ist, dass sie bestimmt, ob ein Unterschied zwischen der Temperatur des zweiten Abschnitts und der Temperatur des ersten Abschnitts größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, und,wenn der Unterschied zwischen der Temperatur des zweiten Abschnitts und der Temperatur des ersten Abschnitts größer ist als der vorgegebene Schwellenwert, die Einheit zum Zu- und Ausführen von Brenngas (20, 21, 22, 23, 24, 24P, 25, 26, 27, 27F, 28, 29, 40) und/oder die Einheit zum Zu- und Ausführen von Oxidationsgas (30, 31, 31F, 32, 33, 34, 35, 35P, 36, 37, 40) so steuert, dass der Unterschied zwischen der Temperatur des zweiten Abschnitts und der Temperatur des ersten Abschnitts kleiner wird als oder gleich groß wird wie der vorgegebene Schwellenwert.