DE102015117055A1

DE102015117055A1 - Stapelgehäuse-Belüftung, Brennstoffzellensystem sowie Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015117055A1
Application number: DE102015117055.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Grundei; Christian Lucas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-10-08
Also published as: DE102015117055B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stapelgehäuse-Belüftung (50) für eine Brennstoffzelle (10) eines Brennstoffzellensystems (1) mit einer durch ein Stapelgehäuse (16) der Brennstoffzelle (10) hindurchführenden Belüftungsstrecke (51) und einem an/in der Belüftungsstrecke (51) angeordneten Stapelgehäuse-Lüfter (52) zum Belüften des Stapelgehäuses (16) der Brennstoffzelle (10), wobei der Stapelgehäuse-Lüfter (52) von einem Fluid (3, 4) in einer Anodenversorgung (20) für die Brennstoffzelle (10) und/oder von einem Fluid (5, 6) in einer Kathodenversorgung (30) für die Brennstoffzelle (10) fluidmechanisch antreibbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem (1) und ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, mit einem Brennstoffzellensystem (1), wobei das Brennstoffzellensystem eine erfindungsgemäße Stapelgehäuse-Belüftung (50) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stapelgehäuse-Belüftung für eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug.
Eine Brennstoffzelle nutzt eine elektrochemische Umsetzung eines Brennstoffs mit Sauerstoff zu Wasser zur Erzeugung elektrischer Energie. Hierfür enthält die Brennstoffzelle als eine Kernkomponente wenigstens eine sogenannte Membran-Elektroden-Einheit (englisch MEA für Membrane Electrode Assembly), welche ein Gefüge aus einer ionenleitenden, oft protonenleitenden, Membran und beidseitig an der Membran angeordneten Elektroden, einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode, ist. Zudem können Gasdiffusionslagen (GDL) beidseitig der Membran-Elektroden-Einheit an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sein.
In der Regel ist die Brennstoffzelle mittels einer Vielzahl von in einem Stapel (englisch Stack) angeordneter Membran-Elektroden-Einheiten ausgebildet, wobei sich deren elektrische Leistungen in einem Betrieb der Brennstoffzelle addieren. Zwischen den einzelnen Membran-Elektroden-Einheiten sind meist Bipolarplatten, auch Flussfeldplatten oder Separatorplatten genannt, angeordnet, welche eine Versorgung der Membran-Elektroden-Einheiten, also einer Versorgung der Einzelzellen der Brennstoffzelle, mit den Betriebsmedien, den sogenannten Reaktanten, sicherstellen und üblicherweise auch einer Kühlung dienen. Zudem sorgen die Bipolarplatten für einen elektrischen Kontakt zu den Membran-Elektroden-Einheiten.
In einem Betrieb der Einzelzellen der Brennstoffzelle wird der Brennstoff, ein sogenanntes Anoden-Betriebsmedium, insbesondere Wasserstoff (H₂) oder ein wasserstoffhaltiges Gasgemisch, über ein anodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten den Anodenelektroden zugeführt, wo eine elektrochemische Oxidation von H₂ zu H⁺ unter einer Abgabe von Elektronen (e^–) stattfindet (H₂ -> 2H⁺ + 2e^–). Durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten der Membran-Elektroden-Einheiten hindurch, welche die Reaktionsräume gasdicht voneinander trennen und elektrisch isolieren, erfolgt ein wassergebundener oder wasserfreier Transport von Protonen (H⁺) von den Anodenelektroden (zusammengesetzte Anode der Brennstoffzelle) in den Anodenräumen der Einzelzellen zu den Kathodenelektroden (zusammengesetzte Kathode der Brennstoffzelle) in den Kathodenräumen der Einzelzellen. Die an der Anode bereitgestellten Elektronen werden über eine elektrische Leitung und einen elektrischen Verbraucher (Elektromotor) der Kathode zugeleitet.
Den Kathodenelektroden wird über ein kathodenseitig offenes Flussfeld der Bipolarplatten, ein sogenanntes Kathoden-Betriebsmedium, insbesondere Sauerstoff (O₂) oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch, zum Beispiel Luft, zugeführt, wobei eine Reduktion von O₂ zu O^2– unter einer Aufnahme von Elektronen stattfindet (½O₂ + 2e^– -> O^2–). Gleichzeitig reagieren an den Kathodenelektroden gebildete Sauerstoffanionen (O^2–) mit den durch die Membranen beziehungsweise Elektrolyten hindurch transportierten Protonen unter einer Bildung von Wasser (O^2– + 2H⁺ -> H₂O).
Um einen Brennstoffzellenstapel, nachfolgend hauptsächlich als Brennstoffzelle bezeichnet, mit Betriebsmedien zu versorgen, weist dieser beziehungsweise diese einerseits eine Anodenversorgung und andererseits eine Kathodenversorgung auf. Die Anodenversorgung weist einen Anoden-Versorgungspfad für ein Zuführen des Anoden-Betriebsmediums in die Anodenräume der Brennstoffzelle hinein und einen Anoden-Abgaspfad für ein Abführen eines Anoden-Abgases aus den Anodenräumen heraus auf. Analog dazu weist die Kathodenversorgung einen Kathoden-Versorgungspfad für ein Zuführen des Kathoden-Betriebsmediums in die Kathodenräume der Brennstoffzelle hinein und einen Kathoden-Abgaspfad für ein Abführen eines Kathoden-Abgases aus den Kathodenräumen heraus auf.
In einem Brennstoffzellensystem kann nicht verhindert werden, dass Wasserstoff aus der Brennstoffzelle oder anderen Wasserstoff führenden Bauteilen in die Umgebung diffundiert. Dies ist grundsätzlich nicht problematisch, solange sich der Wasserstoff nicht an bestimmten Stellen konzentriert und zusammen mit Sauerstoff ein zündfähiges Gemisch bilden könnte. Zum Schutz der Brennstoffzelle und gegebenenfalls weiterer Bauteile ist zusätzlich ein Stapelgehäuse für die Brennstoffzelle notwendig, wodurch sich gegebenenfalls Wasserstoff innerhalb des Stapelgehäuses aufkonzentrieren kann. Zur Vermeidung eines brennbaren Gemischs innerhalb des Stapelgehäuses, muss eine entsprechende Belüftung vorgesehen sein.
Es gibt bekannte Konzepte, bei welchen die Belüftung auf unterschiedliche Weisen erfolgt, wobei jedoch zusätzliche elektrische Energie benötigt wird. Ein weiteres Problem dabei ist, dass das Brennstoffzellensystem nach einem Abschalten abkühlt und sich Kondensat bilden kann, was insbesondere in geschlossenen Bereichen wie dem Stapelgehäuse zu Korrosion führen kann. Um dies zu verhindern, muss ebenfalls eine Belüftung vorgesehen sein oder das Stapelgehäuse muss derart ausgebildet sein, dass keine Korrosion auftreten kann.
Für die eben genannten Probleme (Belüftung und Korrosion) gibt es im Stand der Technik folgende Lösungen. Eine Belüftung des Stapelgehäuses erfolgt im Stand der Technik mittels eines elektrisch angetriebenen Stapelgehäuse-Lüfters. Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher elektrischer Energieaufwand mit einer Notwendigkeit einer Regelung und Ansteuerung (Entwicklung aufwändiger Betriebsstrategien) einer zusätzlichen elektrischen Baugruppe (Elektromotor, Elektronik, elektrische Verkabelung et cetera), was letztendlich erhöhte (Betriebs-)Kosten und einen vergleichsweise großen Bauraumbedarf nach sich zieht. Eine weitere Lösung ist ein Einsatz einer Strahlpumpe, welche jedoch aufgrund ihrer passiven Eigenschaften abhängig von einem treibenden Volumenstrom nicht separat regelbar ist und immer eine weitere den Volumenstrom treibende Maschine benötigt. Ein Betrieb bei abgestelltem Brennstoffzellensystem ist somit nicht möglich.
Ferner kann dem Problem einer Korrosion durch einen natürlichen Austrag durch Konvektion, einer Kondensatfalle, einem entsprechenden Korrosionsschutz der betreffenden Bauteile (vergleichsweise kostenintensive entsprechende Werkstoffauswahl) und/oder einem offenen Stapelgehäuse, begegnet werden, sodass Kondensat und Korrosion vermieden werden können. Nachteilig ist hier ein unzureichender Bauteilschutz bei offenen Stapelgehäusen, zusätzliche Maßnahmen zur Korrosionsvermeidung (Werkstoffauswahl, zusätzliche Bauteile, höhere Kosten et cetera) et cetera.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Belüftung und/oder einen Korrosionsschutz für ein Stapelgehäuse einer Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems vorzusehen. Hierbei soll eine erfindungsgemäße Stapelgehäuse-Belüftung wenig Bauraum beanspruchen, eine vergleichsweise einfache Betriebsstrategie besitzen und/oder ohne einen zusätzlichen Energieaufwand betreibbar sein. Ferner soll gegebenenfalls auf zusätzliche Maßnahmen zur Korrosionsvermeidung, wie eine Werkstoffauswahl, eine Kondensatfalle, et cetera verzichtet werden können, wobei ein geschlossenes Stapelgehäuse bei der Brennstoffzelle anwendbar sein soll.
Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Stapelgehäuse-Belüftung für eine Brennstoffzelle eines Brennstoffzellensystems, mittels eines Brennstoffzellensystems, und/oder mittels eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Die erfindungsgemäße Stapelgehäuse-Belüftung weist eine durch die Brennstoffzelle beziehungsweise ein Stapelgehäuse der Brennstoffzelle hindurchführende Belüftungsstrecke und einen an und/oder in (nachfolgend: an/in) der Belüftungsstrecke angeordneten Stapelgehäuse-Lüfter zum Belüften des Stapelgehäuses der Brennstoffzelle auf, wobei der Stapelgehäuse-Lüfter von einem Fluid in einer Anodenversorgung für die Brennstoffzelle und/oder von einem Fluid in einer Kathodenversorgung für die Brennstoffzelle fluidmechanisch antreibbar ist. Das heißt ferner, dass der Stapelgehäuse-Lüfter nicht primär elektrisch antreibbar ist; es ist natürlich möglich, den Stapelgehäuse-Lüfter gegebenenfalls zusätzlich, also sekundär, mechanisch, fluidmechanisch oder elektrisch antreibbar vorzusehen (siehe unten).
Gemäß der Erfindung wird für die Stapelgehäuse-Belüftung ein separater Stapelgehäuse-Lüfter angewendet, wobei dieser durch eine aus dem Brennstoffzellensystem zurückgewonnene Energie beziehungsweise Enthalpie (Druck, Temperatur) des Fluids antreibbar ist; der Stapelgehäuse-Lüfter kann daher auch als ein eigengetriebener Stapelgehäuse-Lüfter bezeichnet werden. Die Enthalpie des Fluids setzt sich additiv aus einer inneren Energie und einer Verschiebearbeit des Fluids (Gas oder Gasgemisch gegebenenfalls inklusive flüssigem Wasser) zusammen, welches in der Anodenversorgung und/oder der Kathodenversorgung vorhanden ist.
Da es bei einer Belüftung des Stapelgehäuses der Brennstoffzelle nicht darum geht, einen exakten Volumenstrom einzustellen, sondern lediglich darum, Wasserstoff und Feuchtigkeit aus dem Stapelgehäuse auszutragen, wird keine exakte Regelung des Stapelgehäuse-Lüfters benötigt. Da die Energie aus dem Brennstoffzellensystem immer dann zur Verfügung steht, wenn das Brennstoffzellensystem aktiviert ist, und auch während eines Betriebs des Brennstoffzellensystems immer zur Verfügung steht, wird keine zusätzliche Regelung oder Steuerung benötigt. Kabel für eine elektrische Stromversorgung und eine Steuerung können entfallen.
In Ausführungsbeispielen ist die Stapelgehäuse-Belüftung derart ausgebildet, dass der Stapelgehäuse-Lüfter mittels eines Anoden-Betriebsmediums, eines Anoden-Abgases, eines Kathoden-Betriebsmediums und/oder eines Kathoden-Abgases fluidmechanisch antreibbar ist. Eine Enthalpie zum Antrieb des Stapelgehäuse-Lüfters ist bevorzugt dem Anoden-Betriebsmedium, bevorzugt dem Kathoden-Abgas oder bevorzugt einem Purgegas (Ablassgas) entnehmbar.
Da der Stapelgehäuse-Lüfter lediglich einen geringen Volumenstrom fördern muss und demensprechend nur eine geringe Menge an Energie benötigt, ist eine Energie an den entsprechenden Stellen des Brennstoffzellensystems ausreichend. Es ist natürlich möglich, die Enthalpie zum Antrieb des Stapelgehäuse-Lüfters einer Mehrzahl dieser Gase beziehungsweise Gasgemische zu entnehmen, was zum Beispiel bei einer gemeinsamen Abgaseinrichtung der Anodenversorgung und der Kathodenversorgung der Fall sein kann.
In Ausführungsbeispielen ist der Stapelgehäuse-Lüfter mittels einer Lüfterturbine an/in der Anodenversorgung, insbesondere an/in einem Anoden-Versorgungspfad, oder mittels einer Lüfterturbine an/in der Kathodenversorgung, insbesondere an/in einem Kathoden-Abgaspfad, fluidmechanisch antreibbar. Gemäß der Erfindung kann eine Einrichtung zur eigentlichen Belüftung des Stapelgehäuses als Stapelgehäuse-Lüfter mit Lüfterturbine ausgebildet sein, wobei der Stapelgehäuse-Lüfter von der Lüfterturbine mechanisch antreibbar ist, welche ihrerseits fluidmechanisch antreibbar ist. Es wird kein zusätzlicher Antrieb benötigt, kann jedoch zusätzlich vorgesehen sein (siehe unten). Bei einer geeigneten Positionierung kann die Lüfterturbine bauraumneutral angeordnet sein.
In Ausführungsbeispielen ist die Lüfterturbine stromaufwärts einer Brennstoff-Rezirkulationsleitung im Anoden-Versorgungspfad angeordnet, ist die Lüfterturbine im Kathoden-Abgaspfad fluidmechanisch in Reihe mit einer Kathodenturbine geschaltet, ist die Lüfterturbine am Kathoden-Abgaspfad fluidmechanisch parallel zur Kathodenturbine geschaltet, oder ist die Lüfterturbine in einem Fluidpfad zwischen einer Anode und einer Kathode der Brennstoffzelle angeordnet.
In Ausführungsbeispielen wird eine Energie bei einer Druckminderung des Wasserstoffs aus einem Brennstoffspeicher (meistens etwa 700bar auf ca. 12bar) oder anschließend bei einer Entspannung auf einen Betriebsdruck (also dann von ca. 12bar) genutzt. Ferner wird in Ausführungsbeispielen eine Abgasenthalpie im Kathoden-Abgas stromabwärts oder auch stromaufwärts einer Kathodenturbine genutzt. Da das Kathoden-Abgas in allen Betriebszuständen eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als die Umgebung besitzt, lässt sich diese Energie nutzen. Des Weiteren wird in Ausführungsbeispielen eine Purgeenergie von der Anode auf die Kathode genutzt. In einem solchen Fall ist der Lüfter stoßweise betreibbar, was jedoch oft ausreichend sein kann.
Gemäß der Erfindung können der Stapelgehäuse-Lüfter und die Lüfterturbine zusammen oder voneinander getrennt vorgesehen sein. So ist in Ausführungsbeispielen die Lüfterturbine mit dem Stapelgehäuse-Lüfter auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Ferner ist eine mechanische Kopplung der Lüfterturbine mit dem Stapelgehäuse-Lüfter mittels eines Getriebes möglich.
In Ausführungsbeispielen weist die Stapelgehäuse-Belüftung, der Stapelgehäuse-Lüfter oder die Lüfterturbine einen Energiespeicher für ein Antreiben des Stapelgehäuse-Lüfters auf. Dies ermöglicht einen Betrieb des Stapelgehäuse-Lüfters wenn das Brennstoffzellensystem ausgeschaltet ist, z. B. in einer Nachlaufzeit nach einem Ausschalten des Brennstoffzellensystems, im Fall eines Start-Stopp-Betriebs des Brennstoffzellensystems oder bei einem Systemstart, bevor das Brennstoffzellensystem vollständig hochgefahren ist. Der Energiespeicher kann dabei ein mechanischer, ein fluidmechanischer oder ein elektrischer Energiespeicher sein.
In Ausführungsbeispielen ist der Stapelgehäuse-Lüfter ferner elektromechanisch antreibbar, wofür die Stapelgehäuse-Belüftung, der Stapelgehäuse-Lüfter oder die Lüfterturbine einen Elektromotor aufweist und gegebenenfalls eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie umfasst, mittels welcher der Elektromotor antreibbar ist.
In Ausführungsbeispielen ist die Stapelgehäuse-Belüftung zusätzlich mit der Einrichtung zur Speicherung von überschüssiger Energie versehen, da es voraussichtlich Betriebszustände gibt, in welchen eine aus dem Brennstoffzellensystem zurückgewonnene Energie größer ist als eine Energie, welche für einen Antrieb der Stapelgehäuse-Belüftung benötigt wird. Diese Speicherung kann beispielsweise mittels eines Akkumulators oder eines Kondensators erfolgen. Hierbei kann der Elektromotor generatorisch betrieben werden, wodurch die Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie aufladbar ist.
In Ausführungsbeispielen sind mittels der Stapelgehäuse-Belüftung ferner ein weiteres Bauteil und/oder eine weitere Baugruppe belüftbar oder kühlbar. Das weitere Bauteil oder die weitere Baugruppe ist bevorzugt ein eingehaustes Bauteil beziehungsweise eine eingehauste Baugruppe, welche erfindungsgemäß belüftbar oder kühlbar ist. Eine solche weitere Baugruppe ist zum Beispiel ein Turbolader, ein Elektromotor oder ein Antrieb für einen Kathodenverdichter et cetera. Ein solches weiteres Bauteil ist zum Beispiel ein Wasserstoff führendes Bauteil (abhängig vom System), eine Leistungselektronik et cetera.
In Ausführungsbeispielen ist der Stapelgehäuse-Lüfter direkt am oder im Stapelgehäuse der Brennstoffzelle vorgesehen. Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, oder das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere das Elektrofahrzeug, weist eine erfindungsgemäße Stapelgehäuse-Belüftung auf.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung näher erläutert. Elemente, Bauteile oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung, der Bezugszeichenliste und den Patentansprüchen mit denselben Bezugszeichen versehen und/oder in den Figuren der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Mögliche, in der Beschreibung nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternativen, statische und/oder kinematische Umkehrungen, Kombinationen et cetera zu den erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung beziehungsweise einzelnen Baugruppen, Teilen oder Abschnitten davon, können der Bezugszeichenliste entnommen werden.
Sämtliche erläuterten Merkmale, auch die der Bezugszeichenliste, sind nicht nur in der angegebenen Kombination beziehungsweise den angegebenen Kombinationen, sondern auch in einer anderen Kombination beziehungsweise anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar. Insbesondere ist es möglich, anhand der Bezugszeichen und den diesen zugeordneten Merkmalen in der Beschreibung der Erfindung, der Figurenbeschreibung und/oder der Bezugszeichenliste, ein Merkmal oder eine Mehrzahl von Merkmalen in der Beschreibung der Erfindung und/oder der Figurenbeschreibung zu ersetzen. Ferner kann dadurch ein Merkmal oder können eine Mehrzahl von Merkmalen in den Patentansprüchen ausgelegt, näher spezifiziert und/oder substituiert werden. In den Figuren der Zeichnung zeigen:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Brennstoffzellensystems gemäß der Erfindung;
2 ein Blockschaltbild einer separaten Belüftung gemäß dem Stand der Technik für ein Stapelgehäuse einer Brennstoffzelle sowie eine Kathodenversorgung für diese Brennstoffzelle;
3 ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Belüftung für ein Stapelgehäuse einer Brennstoffzelle, wobei eine Belüftungsstrecke an einer Kathodenversorgung der Brennstoffzelle angeschlossen ist;
4 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Belüftung für das Stapelgehäuse, wobei die Belüftungsstrecke wiederum an der Kathodenversorgung der Brennstoffzelle angeschlossen ist; und
5 ein Blockschaltbild einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Belüftung für das Stapelgehäuse, wobei die Belüftungsstrecke an einer Anodenversorgung der Brennstoffzelle angeschlossen ist.
Die Erfindung ist anhand von drei Ausführungsformen einer Stapelgehäuse-Belüftung 50 einer Brennstoffzelle 10 eines Brennstoffzellensystems 1 für ein Fahrzeug näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen und/oder die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur, sodass sie auf sämtliche Stapelgehäuse-Belüftungen 50, zum Beispiel für stationäre Brennstoffzellensysteme, angewendet werden kann. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und Ausführungsformen näher illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Andere Variationen können hieraus abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Die 1 zeigt ein Brennstoffzellensystem 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Brennstoffzellensystem 1 ist bevorzugt Teil eines nicht weiter dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, welches bevorzugt einen Elektrotraktionsmotor aufweist, das beziehungsweise welcher durch das Brennstoffzellensystem 1 mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst als eine Kernkomponente eine Brennstoffzelle 10 beziehungsweise einen Brennstoffzellenstapel 10, welche beziehungsweise welcher bevorzugt eine Vielzahl von in Stapelform angeordneten Einzel-Brennstoffzellen 11 – nachfolgend als Einzelzellen 11 bezeichnet – aufweist und in einem Stapelgehäuse 16 untergebracht ist. Jede Einzelzelle 11 umfasst einen Anodenraum 12 und einen Kathodenraum 13, wobei der Anodenraum 12 und der Kathodenraum 13 von einer Membran (Teil einer Membran-Elektroden-Einheit 14 siehe unten), bevorzugt einer ionenleitfähigen Polymerelektrolyt-Membran, räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind (siehe Detailausschnitt). Der Brennstoffzellenstapel 10 wird auch einfach als Brennstoffzelle 10 bezeichnet.
Die Anodenräume 12 und die Kathodenräume 13 der Brennstoffzelle 10 weisen begrenzend jeweils eine katalytische Elektrode (Teil der Membran-Elektroden-Einheit 14 siehe im Folgenden), das heißt eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode, auf, welche jeweils eine Teilreaktion einer Brennstoffzellen-Umsetzung katalysieren. Die Anodenelektrode und die Kathodenelektrode weisen jeweils ein katalytisches Material, beispielsweise Platin, auf, welches auf einem elektrisch leitfähigen Trägermaterial mit einer großen spezifischen Oberfläche, beispielsweise einem kohlenstoffbasierten Material, geträgert vorliegt.
Ein Gefüge aus einer Membran und dazugehörigen Elektroden wird auch als Membran-Elektroden-Einheit 14 bezeichnet. Zwischen zwei solchen Membran-Elektroden-Einheiten 14 (in der 1 ist lediglich eine einzelne Membran-Elektroden-Einheit 14 angedeutet) ist in der 1 ferner eine Bipolarplatte 15 angedeutet, welche einer Zuführung von Betriebsmedien 3, 5 in einen betreffenden Anodenraum 12 einer ersten Einzelzelle 11 und einen betreffenden Kathodenraum 13 einer direkt dazu benachbarten zweiten Einzelzelle 11 dient und darüber hinaus eine elektrische Verbindung zwischen den zwei direkt zueinander benachbarten Einzelzellen 11 realisiert.
Zwischen einer Bipolarplatte 15 und einer direkt dazu benachbarten Anodenelektrode einer Membran-Elektroden-Einheit 14 ist ein Anodenraum 12 und zwischen einer Kathodenelektrode derselben Membran-Elektroden-Einheit 14 und einer direkt dazu benachbarten zweiten Bipolarplatte 15 ist ein Kathodenraum 13 ausgebildet. Optional können Gasdiffusionslagen zwischen den Membran-Elektroden-Einheiten 14 und den Bipolarplatten 15 angeordnet sein. Im Brennstoffzellenstapel 10 beziehungsweise in der Brennstoffzelle 10 sind also Membran-Elektroden-Einheiten 14 und Bipolarplatten 15 abwechselnd angeordnet beziehungsweise gestapelt (Brennstoffzellenstapel 10).
Zur Versorgung des Brennstoffzellenstapels 10 beziehungsweise der Brennstoffzelle 10 mit den Betriebsmedien 3, 5 weist das Brennstoffzellensystem 1 einerseits eine Anodenversorgung 20 und andererseits eine Kathodenversorgung 30 auf.
Die Anodenversorgung 20 umfasst einen Anoden-Versorgungspfad 21, welcher einer Zuführung eines Anoden-Betriebsmediums 3, einem Brennstoff 3, beispielsweise Wasserstoff 3 oder einem wasserstoffhaltigen Gasgemisch 3, in die Anodenräume 12 der Brennstoffzelle 10 dient. Zu diesem Zweck verbindet der Anoden-Versorgungspfad 21 einen Brennstoffspeicher 23 oder Brennstofftank 23 mit einem Anodeneingang der Brennstoffzelle 10. Die Anodenversorgung 20 umfasst ferner einen Anoden-Abgaspfad 22, welcher ein Anoden-Abgas 4 aus den Anodenräumen 12 durch einen Anodenausgang der Brennstoffzelle 10 hindurch abführt. Ein aufgebauter Anoden-Betriebsdruck auf einer Anodenseite der Brennstoffzelle 10 ist bevorzugt mittels eines Stellmittels 24 im Anoden-Versorgungspfad 21 einstellbar.
Darüber hinaus weist die Anodenversorgung 20 bevorzugt eine Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 auf, welche den Anoden-Abgaspfad 22 mit dem Anoden-Versorgungspfad 21 fluidmechanisch verbindet. Eine Rezirkulation des Anoden-Betriebsmediums 3, also dem eigentlich bevorzugt zu tankenden Brennstoff 3, ist oft eingerichtet, um das zumeist überstöchiometrisch eingesetzte Anoden-Betriebsmedium 3 der Brennstoffzelle 10 zurückzuführen und zu nutzen. Ferner kann an/in der Brennstoff-Rezirkulationsleitung 25 ein Verdichter vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Die Kathodenversorgung 30 umfasst einen Kathoden-Versorgungspfad 31, welcher den Kathodenräumen 13 der Brennstoffzelle 10 ein sauerstoffhaltiges Kathoden-Betriebsmedium 5, bevorzugt Luft 5, zuführt, welche insbesondere aus der Umgebung 2 angesaugt wird. Die Kathodenversorgung 30 umfasst ferner einen Kathoden-Abgaspfad 32, welcher ein Kathoden-Abgas 6, insbesondere eine Abluft 6, aus den Kathodenräumen 13 der Brennstoffzelle 10 abführt und dieses einer gegebenenfalls vorgesehenen Abgaseinrichtung (nicht dargestellt) zuführt.
Für eine Förderung und Verdichtung des Kathoden-Betriebsmediums 5 ist am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 bevorzugt ein Kathodenverdichter 33 angeordnet. In Ausführungsbeispielen ist der Kathodenverdichter 33 als ein ausschließlich oder auch ein elektromotorisch angetriebener Kathodenverdichter 33 ausgestaltet, dessen Antrieb mittels eines Elektromotors 34 oder eines Antriebs 34 erfolgt, welcher bevorzugt mit einer entsprechenden Leistungselektronik 35 ausgestattet ist. Bevorzugt ist der Kathodenverdichter 33 als ein wenigstens elektrischer Turbolader (englisch ETC für Electric Turbo Charger) ausgebildet. Der Kathodenverdichter 33 kann ferner durch eine im Kathoden-Abgaspfad 32 angeordnete Kathodenturbine 36 mit gegebenenfalls variabler Turbinengeometrie, unterstützend mittels einer gemeinsamen Welle (in 1 nicht dargestellt, siehe die 3 bis 5) antreibbar sein. Die Kathodenturbine 36 stellt einen Expander dar, welcher eine Expansion des Kathoden-Abgases 6 und somit eine Absenkung dessen Fluiddrucks bewirkt (Steigerung eines Wirkungsgrads der Brennstoffzelle 10).
Die Kathodenversorgung 30 kann gemäß der dargestellten Ausführungsform ferner ein Wastegate 37 beziehungsweise eine Wastegate-Leitung 37 aufweisen, welches beziehungsweise welche den Kathoden-Versorgungspfad 31 beziehungsweise eine Kathoden-Versorgungsleitung mit dem Kathoden-Abgaspfad 32 beziehungsweise einer Kathoden-Abgasleitung verbindet, also einen Bypass für die Brennstoffzelle 10 darstellt. Das Wastegate 37 erlaubt es, einen Massenstrom des Kathoden-Betriebsmediums 5 kurzfristig in der Brennstoffzelle 10 zu reduzieren, ohne den Kathodenverdichter 33 herunterzufahren oder die Brennstoffzelle 10 mit einem entsprechenden Massenstrom des Kathoden-Betriebsmediums 5 zu versorgen, welcher außerhalb eines Betriebsbereichs des Kathodenverdichters 33 liegt. Ein im Wastegate 37 angeordnetes Stellmittel 38 erlaubt eine Einstellung eines Volumenstroms des die Brennstoffzelle 10 gegebenenfalls umgehenden Kathoden-Betriebsmediums 5.
Sämtliche Stellmittel 24, 38, 55 (siehe auch unten) des Brennstoffzellensystems 1 können als regelbare, steuerbare oder nicht regelbare Ventile, Klappen, Drosseln et cetera ausgebildet sein. Zur weiteren Isolierung der Brennstoffzelle 10 von der Umgebung 2 kann wenigstens ein weiteres entsprechendes Stellmittel (nicht dargestellt) an/in einem Anoden-Pfad 21, 22 und/oder einem Kathoden-Pfad 31, 32 beziehungsweise an/in einer Leitung des Anoden-Pfads 21, 22 und/oder einer Leitung des Kathoden-Pfads 31, 32 angeordnet sein.
Das bevorzugte Brennstoffzellensystem 1 weist ferner einen Feuchteübertrager 39 auf. Der Feuchteübertrager 39 ist einerseits derart im Kathoden-Versorgungspfad 31 angeordnet, dass er vom Kathoden-Betriebsmedium 5 durchströmbar ist. Andererseits ist der Feuchteübertrager derart im Kathoden-Abgaspfad 32 angeordnet, dass er vom Kathoden-Abgas 6 durchströmbar ist. Der Feuchteübertrager 39 ist einerseits im Kathoden-Versorgungspfad 31 bevorzugt zwischen dem Kathodenverdichter 33 und einem Kathodeneingang der Brennstoffzelle 10 und andererseits im Kathoden-Abgaspfad 32 zwischen einem Kathodenausgang der Brennstoffzelle 10 und der gegebenenfalls vorgesehenen Kathodenturbine 36 angeordnet. Ein Feuchteüberträger (nicht dargestellt) des Feuchteübertragers 39 weist bevorzugt eine Mehrzahl von Membranen auf, die oft entweder flächig oder in Form von Hohlfasern ausgebildet sind.
Verschiedene weitere Einzelheiten des Brennstoffzellensystems 1 beziehungsweise der Brennstoffzelle 10 / des Brennstoffzellenstapels 10, der Anodenversorgung 20 und der Kathodenversorgung 30 sind in der vereinfachten 1 aus Gründen einer Übersichtlichkeit nicht dargestellt. So kann der Feuchteübertrager 39 seitens des Kathoden-Versorgungspfads 31 (siehe einen Feuchteübertrager-Bypass 40 in den 3 bis 5) und/oder seitens des Kathoden-Abgaspfads 32 mittels einer Bypassleitung umgangen werden. Es kann ferner eine Turbinen-Bypassleitung seitens des Kathoden-Abgaspfads 32 vorgesehen sein, welche die Kathodenturbine 36 umgeht (vergleiche die 4).
Des Weiteren kann im Anoden-Abgaspfad 22 und/oder im Kathoden-Abgaspfad 32 ein Wasserabscheider verbaut sein, mittels welchem ein aus der betreffenden Teilreaktion der Brennstoffzelle 10 entstehendes Produktwasser kondensierbar und/oder abscheidebar und gegebenenfalls in einen Wassersammler ableitbar ist. Des Weiteren kann die Anodenversorgung 20 alternativ oder zusätzlich einen zur Kathodenversorgung 30 analogen Feuchteübertrager 39 aufweisen. Ferner kann der Anoden-Abgaspfad 22 in den Kathoden-Abgaspfad 32 beziehungsweise vice versa münden, wobei das Anoden-Abgas 4 und das Kathoden-Abgas 6 gegebenenfalls über die gemeinsame Abgaseinrichtung abgeführt werden können. Darüber hinaus kann in Ausführungsbeispielen das Kathoden-Betriebsmedium 5 einen am/im Kathoden-Versorgungspfad 31 vorgesehenen Ladeluftkühler 41 (siehe die 3 bis 5) durchströmen.
Für einen Schutz der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10 ist zusätzlich deren beziehungsweise dessen Stapelgehäuse 16 notwendig, wodurch sich gegebenenfalls Wasserstoff und/oder Kondensat innerhalb des Stapelgehäuses 16 ansammeln kann. Zur Vermeidung eines brennbaren Gasgemischs innerhalb des Stapelgehäuses 16, zum Vermeiden einer Bildung von Kondensat im Stapelgehäuse 16 und/oder für ein Austragen von Wasserstoff beziehungsweise Kondensat aus dem Stapelgehäuse 16 heraus ist eine Stapelgehäuse-Belüftung 50 mit einer durch das Stapelgehäuse 16 hindurchgehenden Belüftungsstrecke 51 vorgesehen. Die 2 zeigt solch eine Stapelgehäuse-Belüftung 50 gemäß dem Stand der Technik, mit einer Belüftungsstrecke 51 und einem an/in der Belüftungsstrecke 51 angeordneten Stapelgehäuse-Lüfter 52, welcher ausschließlich mittels eines Elektromotors antreibbar ist.
Gemäß der Erfindung (siehe die 3 bis 5) erfolgt ein Betrieb des Stapelgehäuse-Lüfters 52 durch eine aus dem Brennstoffzellensystem 1 zur Verfügung stehende Energie. Hierbei kann der Stapelgehäuse-Lüfter 52 ohne einen elektrischen Primärantrieb ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Stapelgehäuse-Lüfter 52 von einer Lüfterturbine 53 antreibbar. Hierbei kann insbesondere eine Enthalpie des Kathoden-Abgases 6 (3 oder 4), eine Energie bei einer Entspannung des Wasserstoffs (5) und/oder eine Energie für ein Purgen (Gasablassen, nicht dargestellt) für einen Antrieb der Lüfterturbine 53 und somit des Stapelgehäuse-Lüfters 52 genutzt werden. Ferner kann ein Energiespeicher in der Stapelgehäuse-Belüftung 50 für einen bevorzugt vergleichsweise kurzzeitigen Betrieb des Stapelgehäuse-Lüfters 52 bei bevorzugt inaktivem Brennstoffzellensystem 1 vorgesehen sein (Sekundärantrieb).
Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung saugt der Stapelgehäuse-Lüfter 52 an einem Luftfilter 42 beziehungsweise an einem Luftfilterkasten 42 Luft aus der Umgebung 2 an und transportiert diese durch einen brennstoffzellen-aufwärtigen Abschnitt der Belüftungsstrecke 51, durch das Stapelgehäuse 16 und durch einen Brennstoffzellenabwärtigen Abschnitt der Belüftungsstrecke 51 hindurch, und spült die Brennstoffzelle 10 mit Luft. Hierbei können die Lüfterturbine 53 und der Stapelgehäuse-Lüfter 52 auf einer gemeinsamen Welle sitzen (siehe die 3 bis 5). Es ist natürlich möglich, zwischen der Lüfterturbine 53 und dem Stapelgehäuse-Lüfter 52 ein Getriebe vorzusehen (nicht dargestellt).
Bei der ersten Ausführungsform (3) der Erfindung ist die Lüfterturbine 53 durch das Kathoden-Abgas 6 antreibbar, wobei die Lüfterturbine 53 stromabwärts der Kathodenturbine 36 am/im Kathoden-Abgaspfad 32 angeordnet ist. Es ist natürlich möglich, die Lüfterturbine 53 stromaufwärts der Kathodenturbine 36 anzuordnen (nicht dargestellt). Das heißt, dass die Lüfterturbine 53 und die Kathodenturbine 36 fluidmechanisch in Reihe geschaltet sind.
Bei der zweiten Ausführungsform (4) der Erfindung ist die Lüfterturbine 53 ebenfalls durch das Kathoden-Abgas 6 antreibbar, wobei die Lüfterturbine 53 an/in einem Kathodenturbinen-Bypass 54 angeordnet ist, mittels welchem die Kathodenturbine 36 im Kathoden-Abgaspfad 32 umgehbar ist. Das heißt, dass die Lüfterturbine 53 und die Kathodenturbine 36 fluidmechanisch parallel geschaltet sind. Bevorzugt ist am/im Kathodenturbinen-Bypass 54 ein Stellmittel 55 zum Einstellen eines Volumenstroms eines Kathoden-Abgases 6 vorgesehen, welches durch den Kathodenturbinen-Bypass 54 hindurchströmbar ist. Hierbei ist das Stellmittel 55 bevorzugt stromaufwärts der Lüfterturbine 53 am/im Kathodenturbinen-Bypass 54 vorgesehen.
Bei der dritten Ausführungsform (5) der Erfindung ist die Lüfterturbine 53 durch das Anoden-Betriebsmedium 3 antreibbar, wobei die Lüfterturbine 53 stromaufwärts einer Gasstrahlpumpe 27 beziehungsweise stromaufwärts der Rezirkulationsleitung 25 am/im Anoden-Versorgungspfad 31 angeordnet ist. Es ist natürlich möglich, statt der Strahlpumpe 27 eine andere Einrichtung zur Versorgung der Brennstoffzelle 10 mit dem Anoden-Betriebsmedium 3 vorzusehen, wie z. B. ein Stellmittel, eine Druckregel- und Dosiereinrichtung et cetera (nicht dargestellt). Hierbei ist die Lüfterturbine 53 bevorzugt zwischen dem Brennstoffspeicher 23 und dem Stellmittel 24 vorgesehen. Auch ein stromabwärtiges Vorsehen der Lüfterturbine 53 hinter dem Stellmittel 24 ist möglich (nicht dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Brennstoffzellensystem, Brennstoffzellenaggregat, bevorzugt für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor, insbesondere einem Elektrotraktionsmotor
2: Umgebung
3: Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Anoden-Betriebsmedium, eigentlicher Brennstoff, bevorzugt Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gasgemisch
4: Fluid, Abgas gegebenenfalls inklusive flüssiges Wasser, insbesondere Anoden-Abgas
5: Fluid, Betriebsmedium, Reaktant, insbesondere Kathoden-Betriebsmedium, bevorzugt Luft
6: Fluid, Abgas inklusive gegebenenfalls flüssiges Wasser, insbesondere Kathoden-Abgas, bevorzugt Abluft
10: Brennstoffzelle, Brennstoffzellenstapel
11: Einzelzelle mit einer Anodenelektrode der Anode der Brennstoffzelle 10 und einer Kathodenelektrode der Kathode der Brennstoffzelle 10, Einzel-Brennstoffzelle
12: Anodenraum einer Einzelzelle 11
13: Kathodenraum der Einzelzelle 11
14: Membran-Elektroden-Einheit, mit bevorzugt einer Polymerelektrolyt-Membran sowie einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode
15: Bipolarplatte, Flussfeldplatte, Separatorplatte
16: Stapelgehäuse der Brennstoffzelle 10
20: Brennstoffzellen-Versorgung, Anodenversorgung, Anodenkreislauf der Brennstoffzelle
10: beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10
21: Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Anoden-Versorgungspfad
22: Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Anoden-Abgaspfad
23: Brennstoffspeicher, Brennstofftank mit Anoden-Betriebsmedium 3
24: Stellmittel, regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel et cetera
25: Brennstoff-Rezirkulationsleitung
27: Strahlpumpe
30: Brennstoffzellen-Versorgung, Kathodenversorgung, Kathodenkreislauf der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10
31: Pfad, Versorgungspfad, Strömungspfad, Kathoden-Versorgungspfad
32: Pfad, Abgaspfad, Strömungspfad, Kathoden-Abgaspfad
33: Verdichter, Kathodenverdichter, Kompressor, Turbolader
34: Motor, insbesondere Elektromotor oder Antrieb (gegebenenfalls inklusive Getriebe)
35: Elektronik, insbesondere Leistungselektronik für den Motor 34
36: Turbine mit gegebenenfalls variabler Turbinengeometrie, Kathodenturbine, Expander
37: Wastegate, Wastegate-Leitung
38: Stellmittel, regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel et cetera
39: Feuchteübertrager, Befeuchter
40: Feuchteübertrager-Bypass
41: Ladeluftkühler
42: Luftfilter, Luftfilterkasten
50: Stapelgehäuse-Belüftung der Brennstoffzelle 10 beziehungsweise des Brennstoffzellenstapels 10
51: Belüftungsstrecke
52: Stapelgehäuse-Lüfter
53: Lüfterturbine
54: Kathodenturbinen-Bypass
55: Stellmittel, regelbar, (an)steuerbar, nicht regelbar, insbesondere Ventil, Klappe, Drossel et cetera

Claims

Stapelgehäuse-Belüftung (50) für eine Brennstoffzelle (10) eines Brennstoffzellensystems (1) mit einer durch ein Stapelgehäuse (16) der Brennstoffzelle (10) hindurchführenden Belüftungsstrecke (51) und einem an/in der Belüftungsstrecke (51) angeordneten Stapelgehäuse-Lüfter (52) zum Belüften des Stapelgehäuses (16) der Brennstoffzelle (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelgehäuse-Lüfter (52) von einem Fluid (3, 4) in einer Anodenversorgung (20) für die Brennstoffzelle (10) und/oder von einem Fluid (5, 6) in einer Kathodenversorgung (30) für die Brennstoffzelle (10) fluidmechanisch antreibbar ist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelgehäuse-Belüftung (50) derart ausgebildet ist, dass der Stapelgehäuse-Lüfter (52) mittels eines Anoden-Betriebsmediums (3), eines Anoden-Abgases (4), eines Kathoden-Betriebsmediums (5) und/oder eines Kathoden-Abgases (6) fluidmechanisch antreibbar ist, wobei eine Enthalpie zum Antrieb des Stapelgehäuse-Lüfters (52) dem Anoden-Betriebsmedium (3), dem Kathoden-Abgas (6) oder einem Purgegas entnehmbar ist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelgehäuse-Lüfter (52) mittels einer Lüfterturbine (53) an/in der Anodenversorgung (20), insbesondere an/in einem Anoden-Versorgungspfad (21), oder mittels einer Lüfterturbine (53) an/in der Kathodenversorgung (30), insbesondere an/in einem Kathoden-Abgaspfad (32), fluidmechanisch antreibbar ist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterturbine (53) stromaufwärts einer Brennstoff-Rezirkulationsleitung (25) im Anoden-Versorgungspfad (21) angeordnet ist, die Lüfterturbine (53) im Kathoden-Abgaspfad (32) fluidmechanisch in Reihe mit einer Kathodenturbine (36) geschaltet ist, die Lüfterturbine (53) am Kathoden-Abgaspfad (32) fluidmechanisch parallel zur Kathodenturbine (36) geschaltet ist, oder die Lüfterturbine (53) in einem Fluidpfad zwischen einer Anode und einer Kathode der Brennstoffzelle (10) angeordnet ist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß Anspruche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelgehäuse-Lüfter (52) und die Lüfterturbine (53) zusammen oder voneinander getrennt vorgesehen sind.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelgehäuse-Belüftung (50), der Stapelgehäuse-Lüfter (52) oder die Lüfterturbine (53) einen Energiespeicher für ein Antreiben des Stapelgehäuse-Lüfters (52) aufweist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelgehäuse-Lüfter (52) ferner elektromechanisch antreibbar ist, wofür die Stapelgehäuse-Belüftung (50), der Stapelgehäuse-Lüfter (52) oder die Lüfterturbine (53) einen Elektromotor aufweist und gegebenenfalls eine Einrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie umfasst, mittels welcher der Elektromotor antreibbar ist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Stapelgehäuse-Belüftung (50) ferner ein weiteres Bauteil und/oder eine weitere Baugruppe belüftbar oder kühlbar ist.
Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelgehäuse-Lüfter (52) direkt am oder im Stapelgehäuse (16) der Brennstoffzelle (10) vorgesehen ist.
Brennstoffzellensystem (1) oder Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, mit einem Brennstoffzellensystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem (1) eine Stapelgehäuse-Belüftung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.