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DE102007026331B4 - Brennstoffzellensystem mit verbessertem Feuchtemanagement und dessen Verwendung in einem Fahrzeug - Google Patents

Brennstoffzellensystem mit verbessertem Feuchtemanagement und dessen Verwendung in einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Brennstoffzellensystem (10), mit: einem Brennstoffzellenstapel (12), der eine Kathodeneinlassluftströmung aufnimmt und eine Kathodenabgasströmung ausgibt; einem Rückstauventil (42), das in einer Kathodenabgasleitung (16) positioniert ist; einem Kompressor (18) zum Liefern der Kathodeneinlassluftströmung an den Stapel (12); einer Wasserdampfübertragungsvorrichtung (20), die die Kathodeneinlassluftströmung von dem Kompressor (18) und die Kathodenabgasströmung von dem Brennstoffzellenstapel (12) aufnimmt, wobei die Wasserdampfübertragungsvorrichtung (20) Wasserdampf in dem Kathodenabgas verwendet, um die Kathodeneinlassluft zu befeuchten; einem Kühlfluidkreislauf (28) zum Führen eines Kühlfluides durch den Stapel (12), um eine Stapeltemperatur zu steuern; und einem Controller (40) zum Steuern der relativen Feuchte der Kathodeneinlassluft, so dass die relative Feuchte nicht unter einen vorbestimmten Prozentsatz fällt, wobei der Controller (40) eingerichtet ist, um die relative Feuchte des Kathodenabgases zu erhöhen, um zu verhindern, dass die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft unter den vorbestimmten Prozentsatz fällt; dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (40) eingerichtet ist, um...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft allgemein ein Brennstoffzellensystem mit verbessertem Feuchtemanagement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise in der nachveröffentlichten DE 10 2007 024 838 A1 oder in der nachveröffentlichten DE 10 2006 022 825 A1 beschrieben wird.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er rein ist und dazu verwendet werden kann, effizient Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Eine Wasserstoffbrennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen aufweist. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf, und die Kathode nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespalten, um freie Wasserstoffprotonen und Elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffprotonen gelangen durch den Elektrolyt an die Kathode. Die Wasserstoffprotonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt gelangen und werden somit durch eine Last geführt, in der sie Arbeit verrichten, bevor sie an die Kathode geliefert werden.
  • Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) stellen eine populäre Brennstoffzelle für Fahrzeuge dar. Die PEMFC weist allgemein eine protonenleitende Festpolymerelektrolytmembran auf, wie eine Perfluorsulfonsäuremembran. Die Anode und die Kathode weisen typischerweise fein geteilte katalytische Partikel, gewöhnlich Platin (Pt), auf, die auf Kohlenstoffpartikeln getragen und mit einem Ionomer gemischt sind. Die katalytische Mischung wird auf entgegengesetzten Seiten der Membran abgeschieden. Die Kombination der katalytischen Anodenmischung, der katalytischen Kathodenmischung und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA). MEAs sind relativ teuer herzustellen und erfordern bestimmte Bedingungen für einen effektiven Betrieb.
  • Typischerweise werden mehrere Brennstoffzellen in einem Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert oder mehr gestapelte Brennstoffzellen aufweisen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodeneingangsgas, typischerweise eine Strömung aus Luft auf, die durch einen Kompressor über den Stapel getrieben wird. Es wird nicht der gesamte Sauerstoff von dem Stapel verbraucht, und ein Teil der Luft wird als ein Kathodenabgas ausgegeben, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt enthalten kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffeingangsgas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt.
  • Der Brennstoffzellenstapel weist eine Serie von Bipolarplatten auf, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind, wobei die Bipolarplatten und die MEAs zwischen zwei Endplatten positioniert sind. Die Bipolarplatten weisen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel auf. Auf der Anodenseite der Bipolarplatten sind Anodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Anodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. Auf der Kathodenseite der Bipolarplatten sind Kathodengasströmungskanäle vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodenreaktandengas an die jeweilige MEA strömen kann. Eine Endplatte weist Anodengasströmungskanäle auf, und die andere Endplatte weist Kathodengasströmungskanäle auf. Die Bipolarplatten und die Endplatten bestehen aus einem leitenden Material, wie rostfreiem Stahl oder einem leitenden Komposit. Die Endplatten leiten die von den Brennstoffzellen erzeugte Elektrizität aus dem Stapel heraus. Die Bipolarplatten weisen auch Strömungskanäle auf, durch die ein Kühlfluid strömt.
  • Überschüssige Stapeltemperaturen können die Membrane und andere Materialien in dem Stapel beschädigen. Brennstoffzellensysteme verwenden daher ein thermisches Subsystem, um die Temperatur des Brennstoffzellenstapels zu steuern. Insbesondere wird ein Kühlfluid durch die Kühlfluidströmungskanäle in den Bipolarplatten in dem Stapel gepumpt, um Stapelabwärme abzuziehen. Im normalen Brennstoffzellenstapelbetrieb wird die Drehzahl der Pumpe auf Grundlage der Stapellast, der Umgebungstemperatur und anderen Faktoren gesteuert, so dass die Betriebstemperatur des Stapels bei einer optimalen Temperatur gehalten wird, wie beispielsweise 80°C. Typischerweise ist ein Kühler in einem Kühlmittelkreislauf außerhalb des Stapels vorgesehen, der das von dem Stapel erhitzte Kühlfluid kühlt, wobei das gekühlte Kühlfluid zurück durch den Stapel zirkuliert wird.
  • Wie es in der Technik gut bekannt ist, arbeiten Brennstoffzellenmembrane mit einer bestimmten relativen Feuchte (RF), so dass die Ionenleitfähigkeit über die Membran hoch genug ist, um effektiv Protonen zu leiten. Die relative Feuchte des Kathodenauslassgases von dem Brennstoffzellenstapel wird gesteuert, um die relative Feuchte der Membrane zu steuern, und zwar durch Steuerung verschiedener Stapelbetriebsparameter, wie Stapeldruck, Temperatur, Luftzahl und die relative Feuchte der Kathodenluft in den Stapel. Aus Stapelhaltbarkeitsgründen ist es erwünscht, die Anzahl von Pendelvorgängen der relativen Feuchte der Membran zu minimieren, da ein Pendeln zwischen RF-Extremen eine ernsthafte Begrenzung der Membranlebensdauer gezeigt hat. Ein Pendeln der RF der Membran bewirkt, dass sich die Membran als Ergebnis der Absorption von Wasser und einem anschließenden Trocknen ausdehnt und zusammenzieht. Diese Expansion und Kontraktion der Membran bewirkt Stiftlöcher in der Membran, die einen Wasserstoff- und Sauerstoffübertritt durch die Membran erzeugen, was heiße Stellen erzeugt, die die Größe des Loches in der Membran weiter erhöhen, wodurch deren Lebensdauer reduziert wird.
  • Im Betrieb der Brennstoffzelle kann Feuchtigkeit von den MEAs und externer Befeuchtung in die Anoden- und Kathodenströmungskanäle eintreten. Bei niedrigen Zellenleistungsanforderungen, typischerweise unter 0,2 A/cm2, kann sich das Wasser in den Strömungskanälen ansammeln, da der Durchfluss des Reaktandengases zu gering ist, um das Wasser aus den Kanälen zu treiben. Wenn sich das Wasser ansammelt, bilden sich Tröpfchen in den Strömungskanälen. Wenn die Größe der Tröpfchen zunimmt, wird der Strömungskanal abgeschlossen, und das Reaktandengas wird an andere Strömungskanäle umgelenkt, da die Kanäle zwischen gemeinsamen Einlass- und Auslassverteilern parallel angeordnet sind. Wenn die Tröpfchengröße zunimmt, kann die Oberflächenspannung des Tröpfchens stärker als der Differenzdruck werden, der versucht, die Tröpfchen an den Austragsverteiler zu drücken, so dass das Reaktandengas nicht durch einen mit Wasser blockierten Kanal strömen kann und das Reaktandengas nicht das Wasser aus dem Kanal treiben kann. Diejenigen Bereiche der Membran, die aufgrund des blockierten Kanals kein Reaktandengas aufnehmen, erzeugen keine Elektrizität, was in einer nicht homogenen Stromverteilung und einer Reduzierung des Gesamtwirkungsgrades der Brennstoffzelle resultiert. Wenn zunehmend mehr Strömungskanäle mit Wasser blockiert werden, nimmt die von der Brennstoffzelle erzeugte Elektrizität ab, wobei ein Zellenspannungspotenzial von kleiner 200 mV als ein Zellenausfall betrachtet wird. Da die Brennstoffzellen elektrisch in Reihe geschaltet sind, kann, wenn eine der Brennstoffzellen betriebsunfähig wird, der gesamte Brennstoffzellenstapel betriebsunfähig werden.
  • Wie oben erwähnt ist, wird Wasser als ein Nebenprodukt des Stapelbetriebs erzeugt. Daher weist das Kathodenabgas von dem Stapel Wasserdampf und flüssiges Wasser auf. In der Technik ist es bekannt, eine Wasserdampfübertragungs-(WVT)-Einheit zu verwenden, um einen Teil des Wassers in dem Kathodenabgas abzufangen und das Wasser dazu zu verwenden, den Kathodeneingangsluftstrom zu befeuchten. WVT-Vorrichtungen können ziemlich teuer sein und eine große Raumgröße in Brennstoffzellensystemkonstruktionen besetzen. Daher verringert eine Minimierung der Größe der WVT-Vorrichtung nicht nur die Kasten des Systems, sondern verringert auch den Raum, der zu dessen Einbau erforderlich ist. Ferner können sich die bekannten WVT-Vorrichtungen mit der Zeit verschlechtern. Insbesondere nimmt, wenn die Membrane oder andere Komponenten in der Vorrichtung altern, deren Wassertransportfähigkeit ab, wodurch deren Gesamtwirkungsgrad verringert wird.
  • Wenn ferner die Leistungsanforderung für den Stapel zunimmt, nimmt die Kompressordrehzahl zu, um die richtige Menge an Kathodenluft für die angeforderte Leistung vorzusehen. Wenn jedoch die Kompressordrehzahl zunimmt, besitzt der Luftstrom durch die WVT-Vorrichtung eine höhere Geschwindigkeit und somit eine geringere Möglichkeit, auf das gewünschte Niveau befeuchtet zu werden. Auch wird bei einigen Brennstoffzellensystemkonstruktionen die relative Feuchte des Kathodenabgasstromes im Wesentlichen konstant, typischerweise um 80%, beibehalten, wobei die Temperatur des Kühlfluidstroms so gesteuert wird, dass ihre Temperatur zunimmt, wenn die Last auf den Stapel zunimmt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Brennstoffzellensystem das Gewicht wie auch die Raumanforderungen, die für die WVT-Vorrichtung erforderlich sind, zu reduzieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffzellensystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für einen Brennstoffzellenstapel offenbart, das die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft über einem vorbestimmten Prozentsatz dadurch beibehält, dass eines oder mehrere aus einer Verringerung der Stapelkühlfluidtemperatur und/oder Verringerung der Luftzahl, wenn nötig, ausgeführt werden, um die relative Feuchte des Kathodenabgases zu erhöhen, das von einer Wasserdampfübertragungsvorrichtung verwendet wird, um die Kathodeneinlassluft zu befeuchten. Das Steuersystem kann auch den Leistungsausgang des Stapels begrenzen, um die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft über dem vorbestimmten Prozentsatz zu halten.
  • Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Blockschaubild eines Brennstoffzellensystems, das einen Controller zur Steuerung der Kathodeneinlassfeuchte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Steuersystem für einen Brennstoffzellenstapel gerichtet ist, der die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft über einem vorbestimmten Wert hält, indem eines oder mehrere aus einer Verringerung der Stapelkühlfluidtemperatur und/oder Verringerung der Luftzahl, wenn nötig, ausgeführt werden, ist lediglich beispielhafter Natur.
  • 1 ist ein schematisches Blockschaubild eines Brennstoffzellensystems 10, das einen Brennstoffzellenstapel 12 aufweist. Der Stapel 12 weist eine Kathodeneingangsleitung 14 und eine Kathodenausgangsleitung 16 auf. Ein Kompressor 18 erzeugt einen Luftstrom für die Kathodenseite des Stapels 12, die durch eine WVT-Vorrichtung 20 zur Befeuchtung geliefertwird. Ein Massenstrommesser 22 misst den Durchfluss der Luft von dem Kompressor. Die befeuchtete Luft wird in den Stapel 12 auf der Leitung 14 zugeführt, und befeuchtetes Kathodenabgas wird auf der Ausgangsleitung 16 vorgesehen. Das Kathodenabgas auf der Leitung 16 wird durch die WVT-Vorrichtung 20 geliefert, um den Wasserdampf zur Befeuchtung der Kathodeneingangsluft vorzusehen. Die WVT-Vorrichtung 20 kann eine beliebige geeignete WVT-Vorrichtung für die hier beschriebenen Zwecke sein.
  • Das System 10 weist eine Pumpe 24 auf, die ein Kühlfluid durch einen Kühlmittelkreislauf 28 pumpt, das durch einen Stapel 12 strömt. Das erhitzte Kühlfluid von dem Stapel 12 wird durch einen Kühler 30 geliefert, in dem es zur Rückführung an den Stapel 12 durch den Kühlmittelkreislauf 28 gekühlt wird. Das System 10 weist auch ein Rückstauventil 42 auf, das in der Kathodenabgasleitung 16 nach der WVT-Vorrichtung 20 zur Steuerung des Drucks der Kathodenseite des Stapels 12 positioniert ist.
  • Das System 10 weist verschiedene Sensoren zur Erfassung bestimmter Betriebsparameter auf. Insbesondere weist das System 10 einen RF-Sensor 36 zur Messung der relativen Feuchte der Kathodeneinlassluft in der Leitung 14 und einen Temperatursensor 34 zum Messen der Temperatur der Kathodeneinlassluft in der Leitung 14 auf. In der Technik ist es bekannt, anstelle der Kombination des RF-Sensors 36 und des Temperatursensors 34 einen Taupunktsensor zu verwenden. Ein Temperatursensor 38 misst die Temperatur des in den Stapel 12 eintretenden Kühlfluids in dem Kühlmittelkreislauf 28, und ein Temperatursensor 26 misst die Temperatur des den Stapel 12 verlassenden Kühlfluides. Ein Drucksensor 32 misst den Druck des Kathodenabgases in der Leitung 16. Wie es in der Technik bekannt ist, muss die gemessene relative Feuchte der Kathodeneinlassluft korrigiert werden, da die Temperatur des Stapels 12 von der Temperatur der Luft in der Einlassleitung 14 verschieden ist. Durch Kenntnis der Einlass-RF und der Temperatur des in den Stapel 12 eintretenden Kühlfluides kann die korrigierte relative Feuchte der Kathodenluft berechnet werden.
  • Ein Controller 40 nimmt das Massenstromsignal von dem Massenstrommesser 22, das Signal der relativen Feuchte von dem RF-Sensor 36, das Temperatursignal von dem Temperatursensor 34, das Temperatursignal von dem Temperatursensor 38, das Temperatursignal von dem Temperatursensor 26 und das Drucksignal von dem Drucksensor 32 auf. Der Controller 40 steuert auch das Rückstauventil 42.
  • Gemäß der Erfindung versucht der Controller 40, die korrigierte relative Feuchte über einem vorbestimmten Prozentsatz dadurch beizubehalten, dass eines oder mehrere aus einer Verringerung der Kühlfluidtemperatur und/oder Verringerung der Luftzahl, wenn nötig, ausgeführt werden, um die relative Feuchte des Kathodenabgases zu erhöhen, das von der WVT-Vorrichtung 20 verwendet wird, um die Kathodeneinlassluft zu befeuchten. Der Controller 40 kann auch den Leistungsausgang des Stapels 12 begrenzen, um die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft über dem vorbestimmten Prozentsatz zu halten.
  • Der Controller 40 kann die Stapelkühlfluidtemperatur durch Erhöhung der Drehzahl der Pumpe 24 und/oder der Kühlleistung des Kühlers 28, wie durch Kühlgebläse, verringern. Der Controller 40 kann den Kathodendruck in dem Stapel 12 durch Schließen und Öffnen des Rückstauventils 42 erhöhen oder verringern. Der Drucksensor 32 misst die Änderung des Kathodendrucks. Ferner kann der Controller 40 die Luftzahl durch Verringerung der Drehzahl des Kompressors 18 für einen bestimmten Ausgangsstrom verringern. Das Signal von dem Massenstrommesser 22 wird von dem Controller 40 gelesen, und auf Grundlage dieses Signals steuert der Controller 40 die Drehzahl des Kompressors 18 auf den gewünschten Luftzahl-Einstellpunkt. Die Kombination von einem oder mehreren von diesen Betriebsabläufen sollte die relative Feuchte des Kathodenabgases auf der Leitung 16 erhöhen, wodurch mehr Feuchte in der WVT-Vorrichtung 20 zur Befeuchtung der Kathodeneinlassluft vorgesehen wird.
  • Wenn einer oder mehrere dieser drei Betriebsabläufe die korrigierte relative Feuchte der Kathodeneinlassluft nicht über den gewünschten Prozentsatz erhöhen, kann der Controller 40 dann den Leistungsausgang von dem Stapel 12 begrenzen. Dies kann dadurch gemacht werden, dass eine Variable eines ”maximalen verfügbaren Stromes” zwischen dem Brennstoffzellenstapel 12 und der Stapellast geändert wird. Der Wert der Variable wird um einen geeigneten Betrag verringert, bis die Kathodeneinlassbefeuchtung ausreichend ist. Durch Reduzierung der Variable sollte die Stapellast weniger Leistung ziehen, was Nebenproduktwasser reduziert, das Strömungskanäle fluten könnte. Auch nimmt der Kathodenluftströmungseinstellpunkt für den Kompressor 18 ab, was in einem langsameren Luftstrom durch die WVT-Vorrichtung 20 und einer stärkeren Kathodeneinlassluftbefeuchtung resultiert.
  • Wenn die relative Feuchte des Kathodenabgases in der Leitung 16 erhöht wird, um die relative Feuchte der Einlassluft zu erfüllen, dann wird die Ausgangsspannung der Brennstoffzellen in dem Stapel 12 überwacht, um zu bestimmen, ob die Zellen geflutet sein können, insbesondere die Endzellen. Wenn ein Hinweis darüber besteht, dass sich Wasser in den Strömungskanälen ansammelt, dann kann der Controller 40 die relative Feuchte des Kathodenabgases durch einen der oben beschriebenen Betriebsabläufe verringern.
  • Mit dieser Steuerkonstruktion kann es möglich werden, die Größe der WVT-Vorrichtung 20 gegenüber denjenigen zu reduzieren, die typischerweise in der Industrie verwendet werden, ohne die für eine lange Stapellebensdauer erforderliche minimale Kathodeneinlassbefeuchtung zu opfern. Daher können die Kosten, das Gewicht wie auch Raumanforderungen, die für die WVT-Vorrichtung 20 erforderlich sind, reduziert werden.
  • In der Technik sind Gleichungen zur Berechnung der relativen Feuchte des Kathodenauslasses, der Luftzahl und der RF des Kathodeneinlasses für den Steueralgorithmus der oben beschriebenen Erfindung bekannt. Insbesondere kann die relative Feuchte des Kathodenausganges berechnet werden durch:
    Figure 00110001
    wobei der Betrag des Luftmassenstroms in der Einheit g/s und der Betrag des Stapelstroms in der Einheit Ampere einzusetzen ist.
  • Der Prozentsatz der relativen Feuchte des Kathodeneinlasses kann berechnet werden durch:
    Figure 00120001
    wobei Cs die Luftzahl ist, T1 der Betrag der Stapelkühlfluidauslasstemperatur in Grad Celsius ist, P1 der Betrag des Kathodenauslassdrucks in kPa ist, T2 der Betrag der Kathodeneinlasstemperatur in Grad Celsius ist, P2 der Betrag des Kathodendruckabfalls in kPa ist, der auf Grundlage eines bekannten Modells berechnet wird, und T3 der Betrag der Stapelkühlfluideinlasstemperatur in Grad Celsius ist.

Claims (6)

  1. Brennstoffzellensystem (10), mit: einem Brennstoffzellenstapel (12), der eine Kathodeneinlassluftströmung aufnimmt und eine Kathodenabgasströmung ausgibt; einem Rückstauventil (42), das in einer Kathodenabgasleitung (16) positioniert ist; einem Kompressor (18) zum Liefern der Kathodeneinlassluftströmung an den Stapel (12); einer Wasserdampfübertragungsvorrichtung (20), die die Kathodeneinlassluftströmung von dem Kompressor (18) und die Kathodenabgasströmung von dem Brennstoffzellenstapel (12) aufnimmt, wobei die Wasserdampfübertragungsvorrichtung (20) Wasserdampf in dem Kathodenabgas verwendet, um die Kathodeneinlassluft zu befeuchten; einem Kühlfluidkreislauf (28) zum Führen eines Kühlfluides durch den Stapel (12), um eine Stapeltemperatur zu steuern; und einem Controller (40) zum Steuern der relativen Feuchte der Kathodeneinlassluft, so dass die relative Feuchte nicht unter einen vorbestimmten Prozentsatz fällt, wobei der Controller (40) eingerichtet ist, um die relative Feuchte des Kathodenabgases zu erhöhen, um zu verhindern, dass die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft unter den vorbestimmten Prozentsatz fällt; dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (40) eingerichtet ist, um eine oder mehrere der folgenden Aktionen auszuführen: Erhöhung eines Kühlfluidmengenstroms, um die Kühlfluidtemperatur zu verringern, Erhöhung der Kühlleistung eines Kühlers (30), um die Kühlfluidtemperatur zu verringern, und Verringerung der Drehzahl des Kompressors (18), um die Luftzahl zu verringern.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Controller (40) einen Leistungsausgang des Brennstoffzellenstapels (12) begrenzt, wenn keines aus Verringerung der Temperatur des Kühlfluids, Erhöhung des Kathodenabgasdruckes und Verringerung der Luftzahl wirksam ist, um zu verhindern, dass die relative Feuchte der Kathodeneinlassluft unter den vorbestimmten Prozentsatz fällt.
  3. System nach Anspruch 1, ferner mit einem Temperatursensor (26) zur Messung der Temperatur des Kühlfluides aus dem Stapel (12) heraus und einem Drucksensor (32) zum Messen des Kathodenabgasdruckes, wobei der Controller (40) die relative Feuchte des Kathodenabgases durch die Gleichung berechnet:
    Figure 00150001
    wobei CS die Luftzahl, T1 der Betrag der Stapelkühlfluidauslasstemperatur in Grad Celsius ist, P1 der Betrag des Kathodenabgasdrucks in kPa ist und P2 der Betrag des Kathodendruckabfalls in kPa ist.
  4. System nach Anspruch 1, ferner mit einem Massenstrommesser (22) zum Messen des Durchflusses der Kathodeneinlassluft, wobei der Controller (40) die Luftzahl durch die Gleichung berechnet:
    Figure 00150002
    wobei der Betrag des Luftmassenstroms in der Einheit g/s und der Betrag des Stapelstroms in der Einheit Ampere einzusetzen ist.
  5. System nach Anspruch 1, ferner mit einem ersten Temperatursensor (38) zum Messen der Temperatur der Kathodeneinlassluft und einem zweiten Temperatursensor (26) zum Messen der Temperatur des Kühlfluides aus dem Stapel (12) heraus, wobei der Controller (40) den Prozentsatz der relativen Feuchte der Kathodeneinlassluft durch die Gleichung berechnet:
    Figure 00160001
    wobei T2 der Betrag der Kathodeneinlasslufttemperatur in Grad Celsius ist und T3 der Betrag der Stapelkühlfluideinlasstemperatur in Grad Celsius ist.
  6. Verwendung des Brennstoffzellensystems (10) nach Anspruch 1 in einem Fahrzeug.
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