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WO2021195681A1 - Brennstoffzellensystem und verfahren zum betreiben eines brennstoffzellensystems - Google Patents

Brennstoffzellensystem und verfahren zum betreiben eines brennstoffzellensystems Download PDF

Info

Publication number
WO2021195681A1
WO2021195681A1 PCT/AT2021/060104 AT2021060104W WO2021195681A1 WO 2021195681 A1 WO2021195681 A1 WO 2021195681A1 AT 2021060104 W AT2021060104 W AT 2021060104W WO 2021195681 A1 WO2021195681 A1 WO 2021195681A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel cell
housing
gas
cell system
components
Prior art date
Application number
PCT/AT2021/060104
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raphael NEUBAUER
Christoph SCHLUCKNER
Thomas Krauss
Jörg MATHÉ
Bernd REITER
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to DE112021002002.1T priority Critical patent/DE112021002002A5/de
Publication of WO2021195681A1 publication Critical patent/WO2021195681A1/de

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a fuel cell system, in particular an SOFC system, with a plurality of components, the components comprising at least one fuel cell stack, a reformer, an afterburner and at least one heat exchanger.
  • the invention further relates to a method for operating a fuel cell system, operating fluids being conducted through a housing to individual components of the fuel cell system, which are each arranged in a separate housing.
  • Warm and hot components are generally those components in which operating fluids are processed, such as, in particular, reformers, burners, heat exchangers and fuel cell stacks.
  • the hot box insulates all these elements thermally from the environment and usually comprises a support frame, which is connected with metal plates to form a housing.
  • a thermally insulating granulate is often arranged in these cavities.
  • the object of the invention is to provide a fuel cell system with insulation that differs from the prior art, by means of which warm components of a fuel cell system can be efficiently thermally insulated.
  • Another aim is to provide a method for safely operating a fuel cell system.
  • the object is achieved according to the invention in that, in a fuel cell system of the type mentioned at the beginning, a separate, thermally insulating housing is provided for the fuel cell stack, the reformer, the afterburner and the heat exchanger, each of these components being arranged thermally insulated within a housing.
  • An advantage achieved with the invention is to be seen in the fact that as a result there is no longer a single thermal insulation that is common to all components, but rather several, each of which is adapted to the respective component.
  • the hotbox known from the prior art is consequently completely resolved.
  • the granulate is also no longer necessary. Due to the design and arrangement of the fuel cell system and its individual components according to the invention, heat transfers to the environment are reduced and heat losses are largely avoided. Furthermore, only this specific housing has to be removed for an overhaul and / or repair and / or replacement of a single component. All other components can remain untouched and unchanged.
  • a fuel cell system in particular an SOFC system (SOFC stands for “solid oxide fuel cell”, or solid oxide fuel cell) is provided.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • Such a fuel cell system can be operated with liquid or gaseous fuel, for example.
  • Air is provided as the second operating fluid.
  • air is to be understood as meaning an oxygen-containing, in particular gaseous, fluid. Conveniently, air is ambient air. Provision can be made for hydrogen, ethanol, methanol, natural gas or the like to be used as fuel.
  • operating fluids are understood to mean those fluids which are supplied to the individual components for operating the fuel cell system and which are used in the fuel cell stack. Purge gas is usually conducted separately from the operating fluids.
  • the fuel cell system advantageously comprises at least one heat exchanger in a cathode path and a further heat exchanger in an anode path.
  • the fuel cell stack comprises at least one cathode section, one anode section and one electrolyte section, it also being possible for two or more fuel cell stacks to be provided.
  • the afterburner is usually arranged downstream of the fuel cell stack and designed for the catalytic combustion of exhaust gas emerging from the fuel cell stack.
  • a starter burner is provided, by means of which the fuel cell system or at least individual components thereof can be brought to operating temperature. It can also be provided that the afterburner and the starting burner are designed as an integral component. Further components can advantageously also be arranged in the fuel cell system.
  • the housing completely encloses the respective component, which thermally seals the component. It can be provided that thermal seals of the housing are covered with thin metallic foils in order to stabilize them. Additionally or alternatively, the housings can also include thermal insulation mats and / or insulation tapes. In any case, it is favorable if the housings and in particular their thermally insulating elements are individually adapted and arranged for each component. With individually adapted housings, it is possible to adapt the fuel cell system to the given installation space.
  • the separate arrangement of the individual components in a single housing each has the further advantage that all of the currents that are fed to the fuel cell system and emerge from it can be brought to the individual components in a targeted and efficient manner.
  • Currents are understood here to mean, in particular, all types of currents such as operating fluids, heat, electrical signals, electrical currents and the like.
  • each warm component is enclosed in a separate housing. That is, each element of a so-called gas processing device as well as the fuel cell stack are arranged within a housing and thermally insulated from all other components and elements. It is advantageous if the housings are each designed to be as gas-tight as possible, that is, apart from the necessary fluid flows between the individual components, as little or no gas and / or fluid as possible can escape from a housing. In principle, it can be advantageous if all the housings are constructed identically. However, it can also be provided that these differ because, for example different components have different requirements for thermal insulation and / or gas insulation.
  • the components with the respective housing are each arranged at a distance from one another. This ensures that these are completely thermally decoupled from one another. It is also possible that, for example, in the event of a fault in an individual component, only this component has to be replaced; all other components remain independent of this in the fuel cell system.
  • the only connections between the individual components are the fluid lines via which operating fluids can be conveyed from one component to the next, for example from the reformer to the anode section of the fuel cell stack and from there to the afterburner.
  • a housing is provided, with all components with the respective housing being arranged within the housing and in particular at a distance therefrom.
  • a security concept for the fuel cell system is further improved by the housing.
  • the housing is designed in particular to be gas-tight, so that inadvertently no or at least very little gas or fluid (such as operating fluid) can escape from the housing.
  • all components of the fuel cell system with the respective housing are arranged within the housing, there being in particular always a distance between the housings from one another and the housings from the housing. These distances form a gap with several interconnected sections within the housing. In particular, no granules or the like are arranged in this gap, but in particular gases such as inert gas, air, flushing gas, exhaust gas or the like can be passed through.
  • the housing has a gas inlet and a gas outlet, with flushing gas in particular being able to be passed through the housing.
  • the gas inlet and the gas outlet are in particular closable openings in the housing, via which a constant or periodically pulsating gas flow can be guided into and out of the housing.
  • This gas flow makes it possible, in particular, that poisonous or combustible gases that may emerge from the components and / or housings can be diluted and finally fed out of the housing.
  • the gas stream advantageously dilutes escaping gases or operating fluids to such an extent that an explosive mixture is avoided.
  • it is advantageous if only a single gas outlet is provided, so that all of the gas that is collected inside the housing before an outlet is there.
  • flushing gas is understood to mean, in particular, a gaseous fluid such as air or inert gas.
  • a gaseous fluid such as air or inert gas.
  • the operating fluid line which conveys air to the cathode, is usually arranged separately from the flushing gas.
  • exhaust gas emerging from the fuel cell stack and post-burned in the afterburner is used as the purge gas.
  • the purging gas is passed through the housing in a pulsating manner, in which case an inert gas is advantageously used as the purging gas in order to prevent an explosive mixture from occurring due to escaping operating fluids.
  • ambient air is also very suitable as a purge gas.
  • exhaust gas from the fuel cell stack which has been post-burned in the afterburner, can itself be used as flushing gas.
  • the individual components with the respective housings are arranged in the housing, in particular, in such a way that a defined flow of flushing gas can be set, whereby, in particular, the flushing of individual components can be controlled in a targeted manner. That is to say, the components are not necessarily arranged regularly within the housing and the distances and gaps arranged between the housings and the housing are also of different sizes. The distances can also deviate from a regular geometric shape, so that a purge gas flow can change within the housing.
  • a filter device is arranged downstream of the housing. This is therefore in particular arranged outside the housing and connected to it, the gas outlet being connected to the filter device in such a way that all of the gas that is located inside the housing flows or is directed into the filter device.
  • the filter device is in particular a particle filter or comprises one.
  • the filter device makes it possible to filter any pulmonary particles that may arise from the gas flow and to prevent them from escaping into the environment.
  • a gas analysis device is expediently provided. This is preferably arranged downstream of the filter device. If no filter device is provided, the gas analysis device is arranged immediately downstream of the gas outlet of the housing. In any case, it is favorable if the gas analysis device is arranged outside the housing and an entire gas flow which is located inside the housing is fed to it.
  • the gas analysis device advantageously comprises a plurality of gas sensors by means of which a gas composition can be analyzed.
  • the gas analysis device can be calibrated periodically, as a result of which a detection limit can be kept low.
  • sensors with a relative measuring principle such as sensors based on metal oxide can subsequently be used. These sensors can be built small and react to very small and short-term changes in a gas composition.
  • a heat exchanger is arranged outside the housing, which heat exchanger is arranged in particular upstream of the gas inlet.
  • the purge gas is passed through a cold side of the heat exchanger.
  • Gas, which is led from the gas analysis device, is passed over a warm side of the heat exchanger.
  • the warm side of the heat exchanger is consequently arranged downstream of the gas analysis device, so that this gas transfers the heat to the flushing gas before it is released to the environment. This further reduces heat losses in the system.
  • both the respective housing and the housing have thermal insulation.
  • the thermal insulation of the housing is particularly favorable if the thermal insulation through the housings of the individual components is designed to be small and / or thin-walled. It is advantageous if the thermal insulation of the housing is thin-walled, which further reduces heat losses or heat transfer from the fuel cell system to the environment.
  • the fuel cell system according to the invention is used in particular in a motor vehicle.
  • the fuel cell system is advantageously also used as a stationary system.
  • the further aim is achieved if, in a method of the type mentioned at the beginning, flushing gas is passed into the housing and guided inside the housing, the components with the housings being flowed around by the flushing gas.
  • the housing expediently has a gas inlet through which the flushing gas is guided into the housing.
  • the flushing gas dilutes escaping gas (these are in particular operating fluids or parts thereof), which can be toxic and / or combustible, and thereby prevents an explosive mixture from forming between the housings within the housing. Because a gap is always formed between the individual housings and also between the housings and the housing, the flushing gas is passed through the entire housing, which enables safe operation of the fuel cell system.
  • the flushing gas flow is favorably regulated in such a way that individual components are specifically flown around with a predetermined amount of flushing gas.
  • the flushing gas is collected at an outlet of the housing and fed to a gas analysis device downstream of the housing.
  • the housing consequently has a gas outlet through which the flushing gas, together with the operating fluids that have escaped, can be led out of the housing.
  • a gas analysis device is provided downstream of the housing, to which the entire gas flow emerging from the housing is fed.
  • the gas analysis device comprises one or more gas sensors which analyze the gas flow. If no previously defined threshold values for one or more gas sensors are exceeded, the gas flow can easily be supplied to the environment.
  • the fuel cell system or at least one component thereof is in a so-called safe state transferred without endangering the system.
  • the purge gas flow can be increased, for example, or flow volumes of the operating fluids can be reduced or increased, that is to say adapted. If necessary, the fuel cell system can also be shut down.
  • a further purge gas is fed to the gas analysis device, in particular periodically.
  • this flushing gas is not first passed through the housing, but is a flushing gas that is passed separately from the first flushing gas to the gas analysis device.
  • the further flushing gas is fed to the gas analysis device, in particular at periodic intervals, a feed of the flushing gas flow being either briefly interrupted or also continued.
  • the additional flushing gas makes it possible to calibrate the gas analysis device and individual sensors thereof and / or to check them for correct function.
  • the further purge gas can also be used to remove heat. It can also be favorable if a filter device is provided between the housing and the gas analysis device in order to filter the gas exiting from the housing from particles.
  • the gas emerging from the gas analysis device is fed to a heat exchanger in order to give off its heat to the first flushing gas, which is passed through a cold side of the heat exchanger before it is fed into the housing.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel cell system according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a fuel cell system according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further fuel cell system according to the invention.
  • 1 shows a schematic illustration of a fuel cell system 30 according to the prior art. This comprises a fuel cell stack 2, a reformer 3, an afterburner 4, a star burner 13 and two heat exchangers 5 and 14. All these components 2, 3, 4, 5, 13, 14 are arranged in a common housing 7, creating a so-called hot box is formed. All components 2, 3, 4, 5, 13, 14 of the fuel cell system 30 are therefore jointly thermally insulated from the environment. Thermally insulating granules 31 are arranged inside the housing 7 in order to fill all the cavities.
  • Operating fluids fuel and air are supplied to the fuel cell system from at least one operating fluid source 15, and exhaust gas 16 is released to the environment at the outlet of the fuel cell system, and electricity produced is supplied to an energy storage unit 17, for example.
  • a gas analysis device 11 is also provided.
  • a fuel cell system 1 according to the invention is shown in FIG. 2. It can be seen that the hotbox has been dissolved.
  • the components 2, 3, 4, 5, 13, 14 all have a separate housing 6 which is designed to be thermally insulating.
  • the fuel cell system 1 comprises several components 2, 3, 4, 5, 13, 14: a fuel cell stack 2, a reformer 3, an afterburner 4, a first heat exchanger 5, a star burner 13 and a second heat exchanger 14, all of these components 2, 3, 4, 5, 13, 14 has its own housing 6 assigned to the respective component 2, 3, 4, 5, 13, 14.
  • the housings 6 are each designed to be thermally insulating, so that each component 2, 3, 4, 5, 13, 14 by itself is arranged and designed to be thermally insulated.
  • the housings 6 are also designed to be as gas-tight as possible. Electrical energy generated in the fuel cell stack 2 can be stored in an energy storage unit 17.
  • a housing 7 is also provided which encloses all components 2, 3, 4, 5, 13, 14 with housings 6, with all components 2, 3, 4, 5, 13, 14 from themselves and from the housing 7 are objected to.
  • the housing 7 has a gas inlet 8 and a gas outlet 9, through which flushing gas can be led into and out of the housing.
  • Purge gas usually air or inert gas, is fed from a purge gas source 13 via the gas inlet 8 into the housing 7 in order to remove any toxic and / or combustible substances that may have escaped from the components 2, 3, 4, 5, 13, 14 and through the housing 6 Gases too dilute.
  • the gas flow is collected at the gas outlet 9 and subsequently released to the environment 19.
  • a filter device 10 Downstream of the gas outlet 9 and outside the housing 7, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, a filter device 10 is provided in order to remove particles from the gas flow.
  • a gas analysis device 11 is arranged downstream of the filter device 10 and comprises several gas sensors in order to determine, for example, a CO content, FI2 content, CFI4 content and / or NFI3 content in the gas stream.
  • the gas analysis device 11 is supplied with a further purge gas from a further gas source 18, as a result of which the sensors of the gas analysis device 11 are calibrated. Downstream of the gas analysis device 11, the gas flow is released into the environment.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a fuel cell system 1 according to the invention.
  • the elements with the same reference numerals correspond to those of the fuel cell system 1 according to FIG. 2 and also have the same mode of operation, which is why they will not be discussed in detail.
  • the housing 7 has thermal insulation 12 in order to further improve the overall thermal insulation of the fuel cell system 1.
  • a heat exchanger 20 is also provided, which is arranged outside the housing 7.
  • the flushing gas is passed through a cold side of the heat exchanger 20 and is warmed up by the warm gas flow which exits from the gas analysis device 11 and flows over the warm side of the heat exchanger 20. As a result, the entire heat of the fuel cell system 1 is used.
  • the separate insulation according to the invention of the components 2, 3, 4, 5, 13, 14 makes it possible to direct currents such as operating fluids or electrical currents of all kinds in a targeted manner to and away from a respective component. These currents are not shown in FIGS. 2 and 3 for a better overview.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 can also be combined with one another.
  • the fuel cell system 1 according to FIG. 3 can also have a filter device 10 and / or a heat exchanger can be provided in a fuel cell system according to FIG. 2.
  • purging gas is pulsed through the housing 7 during the entire operation of the fuel cell system 1 in such a way that the purging gas flows around the components 2, 3, 4, 5, 13, 14 and the gas flowing out of the of components 2, 3, 4, 5, 13, 14 emerges, is diluted by the purge gas. Downstream of the housing, the gas is analyzed for the presence of various gases in the gas analysis device 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem (1), insbesondere SOFC-System, mit mehreren Komponenten, wobei die Komponenten (2, 3, 4, 5) zumindest einen Brennstoffzellenstapel (2), einen Reformer (3), einen Nachbrenner (4) und zumindest einen Wärmetauscher (5) umfassen, wobei für den Brennstoffzellenstapel (2), den Reformer (3), den Nachbrenner (4) und den Wärmetauscher (5) jeweils ein eigenes, thermisch isolierendes Gehäuse (6) vorgesehen ist, wobei jede dieser Komponenten (2, 3, 4, 5) innerhalb eines Gehäuses (6) thermisch isoliert angeordnet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (1), insbesondere eines Brennstoffzellensystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Betriebsfluide durch eine Umhausung (7) zu einzelnen Komponenten (2, 3, 4, 5) des Brennstoffzellensystems (1), welche jeweils in einem eigenen Gehäuse (6) angeordnet sind, geleitet werden.

Description

Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzellensystem, insbesondere SOFC-System, mit mehreren Komponenten, wobei die Komponenten zumindest einen Brennstoffzellenstapel, einen Reformer, einen Nachbrenner und zumindest einen Wärmetauscher umfassen.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems, wobei Betriebsfluide durch eine Umhausung zu einzelnen Komponenten des Brennstoffzellensystems, welche jeweils in einem eigenen Gehäuse angeordnet sind, geleitet werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, alle warmen und heißen Komponenten bzw. Elemente eines Brennstoffzellensystems innerhalb einer sogenannten Hotbox anzuordnen. Warme und heiße Komponenten sind in der Regel jene Komponenten, in welchen Betriebsfluide verarbeitet werden, wie insbesondere Reformer, Brenner, Wärmetauscher und Brennstoffzellenstapel. Die Hotbox isoliert alle diese Elemente thermisch gegenüber der Umgebung und umfasst üblicherweise einen Trägerrahmen, welcher mit Metallplatten zu einem Gehäuse verbunden wird. Um Hohlräume innerhalb der Hotbox, welche zwangsläufig entstehen, da zwischen den einzelnen Komponenten und auch zur Wandung der Hotbox ein Abstand vorhanden ist, zu füllen, wird oftmals ein thermisch isolierendes Granulat in diesen Hohlräumen angeordnet. Dadurch ist eine passable thermische Isolierung aller warmen Komponenten eines Brennstoffzellensystems geschaffen, wobei alle warmen Komponenten von Komponenten, welche nicht wärmeresistent sind, getrennt sind, um insbesondere auch Wirkungsgradverluste so gering wie möglich zu halten. Dieses frei beweglich angeordnet Granulat hat jedoch den Nachteil, dass es in lungengängige Partikel zerfallen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzellensystem mit einer vom Stand der Technik unterschiedlichen Isolierung bereit zu stellen, durch welche warme Komponenten eines Brennstoffzellensystems effizient thermisch isolierbar sind.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines Brennstoffzellensystems bereit zu stellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Brennstoffzellensystem der eingangs genannten Art für den Brennstoffzellenstapel, den Reformer, den Nachbrenner und den Wärmetauscher jeweils ein eigenes, thermisch isolierendes Gehäuse vorgesehen ist, wobei jede dieser Komponenten innerhalb eines Gehäuses thermisch isoliert angeordnet ist.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass dadurch nicht mehr eine einzige, für alle Komponenten gemeinsame Wärmedämmung vorgesehen ist, sondern mehrere, wobei diese jeweils der jeweiligen Komponente angepasst sind. Die aus dem Stand der Technik bekannte Hotbox ist folglich komplett aufgelöst. Auch das Granulat ist nicht mehr notwendig. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Brennstoffzellensystems und deren einzelner Komponenten sind Wärmeübertragungen an die Umgebung vermindert und Wärmeverluste weitestgehend vermieden. Weiter muss bei einer Revision und/oder Reparatur und/oder Austausch einer einzigen Komponente nur dieses spezifische Gehäuse abgenommen werden. Alle übrigen Komponenten können unberührt und unverändert bleiben.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem, insbesondere ein SOFC-System (SOFC steht für „solid oxide fuel cell“, bzw. Festoxidbrennstoffzelle), zur Verfügung gestellt. Ein derartiges Brennstoffzellensystem kann beispielsweise mit flüssigem oder gasförmigem Kraftstoff betrieben werden. Als zweites Betriebsfluid ist Luft vorgesehen. Unter Luft ist im Rahmen der Erfindung ein sauerstoffhaltiges, insbesondere gasförmiges, Fluid zu verstehen. Günstigerweise ist Luft Umgebungsluft. Es kann vorgesehen sein, dass Wasserstoff, Ethanol, Methanol, Erdgas oder Ähnliches als Kraftstoff verwendet werden. Im Rahmen der Erfindung werden unter Betriebsfluiden jene Fluide verstanden, welche zum Betrieb des Brennstoffzellensystem den einzelnen Komponenten zugeführt werden und im Brennstoffzellenstapel verwendet werden. Spülgas wird in der Regel getrennt von den Betriebsfluiden geführt.
Das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem umfasst vorteilhafterweise zumindest einen Wärmetauscher in einem Kathodenpfad und einen weiteren Wärmetauscher in einem Anodenpfad. Der Brennstoffzellenstapel umfasst zumindest einen Kathodenabschnitt, einen Anodenabschnitt und einen Elektrolytabschnitt, wobei auch zwei oder mehr Brennstoffzellenstapel vorgesehen sein können. Der Nachbrenner ist üblicherweise stromabwärts des Brennstoffzellenstapels angeordnet und zum katalytischen Verbrennen von aus dem Brennstoffzellenstapel austretenden Abgas ausgebildet. Darüber hinaus ist es günstig, wenn ein Startbrenner vorgesehen ist, durch welches das Brennstoffzellensystem oder zumindest einzelne Komponenten davon auf Betriebstemperatur bringbar sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Nachbrenner und der Startbrenner als ein integrales Bauteil ausgebildet sind. Weitere Komponenten können vorteilhaft zusätzlich im Brennstoffzellensystem angeordnet sein.
Das Gehäuse umschließt die jeweilige Komponente zur Gänze, wobei dieses die Komponente thermisch abdichtet. Es kann vorgesehen sein, dass thermische Dichtungen der Gehäuse mit dünnen metallischen Folien verkleidet sind, um dieses zu stabilisieren. Zusätzlich oder alternativ können die Gehäuse auch thermische Isolationsmatten und/oder Isolationsbänder umfassen. Günstig ist es in jedem Fall, wenn die Gehäuse und insbesondere deren thermisch isolierende Elemente individuell für jede Komponente angepasst und angeordnet sind. Durch individuell angepasste Gehäuse ist es möglich, das Brennstoffzellensystem an vorgegebenen Bauraum anzupassen.
Die separate Anordnung der einzelnen Komponenten in jeweils einem einzigen Gehäuse hat den weiteren Vorteil, dass dadurch sämtliche Ströme, welche dem Brennstoffzellensystem zugeführt werden und aus diesem heraustreten zielgerichtet und effizient zu den einzelnen Komponenten bringbar sind. Unter Strömen werden hier insbesondere alle Arten von Strömen verstanden wie Betriebsfluide, Wärme, elektrische Signale, elektrische Ströme und dergleichen verstanden.
Erfindungsgemäß ist jede warme Komponente von einem separaten Gehäuse umschlossen. Das heißt, jedes Element einer sogenannten Gasverarbeitungseinrichtung sowie auch der Brennstoffzellenstapel sind innerhalb eines Gehäuses angeordnet und gegenüber allen anderen Komponenten und Elementen thermisch isoliert. Günstig ist es, wenn die Gehäuse jeweils auch möglichst gasdicht ausgebildet sind, das heißt, dass außer den notwendigen Fluidströmen zwischen den einzelnen Komponenten möglichst kein oder zumindest nur wenig Gas und/oder Fluid aus einem Gehäuse entweichen kann. Grundsätzlich kann es günstig sein, wenn alle Gehäuse baugleich ausgebildet sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass diese sich unterscheiden, weil beispielsweise unterschiedliche Komponenten unterschiedliche Anforderungen an eine thermische Isolierung und/oder Gasisolierung haben.
Es ist vorteilhaft, wenn die Komponenten mit dem jeweiligen Gehäuse jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind. Dadurch ist sichergestellt, dass diese zur Gänze thermisch voneinander entkoppelt sind. Weiter ist es dadurch möglich, dass beispielsweise bei einer Störung einer einzelnen Komponente nur diese getauscht werden muss; alle anderen Komponenten bleiben davon unabhängig im Brennstoffzellensystem. Die einzigen Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten sind die Fluidleitungen, über welche Betriebsfluide von einer Komponente in eine nächste förderbar sind, beispielsweise vom Reformer in den Anodenabschnitt des Brennstoffzellenstapels und von dort in den Nachbrenner.
Günstig ist es, wenn eine Umhausung vorgesehen ist, wobei alle Komponenten mit dem jeweiligen Gehäuse innerhalb der Umhausung und insbesondere beabstandet davon angeordnet sind. Durch die Umhausung ist ein Sicherungskonzept des Brennstoffzellensystems weiter verbessert. Die Umhausung ist insbesondere gasdicht ausgebildet, sodass ungewollt kein oder zumindest nur sehr wenig Gas oder Fluid (wie Betriebsfluid) aus der Umhausung entweichen kann. Innerhalb der Umhausung sind insbesondere alle Komponenten des Brennstoffzellensystems mit dem jeweiligen Gehäuse angeordnet, wobei insbesondere immer ein Abstand zwischen den Gehäusen zueinander und den Gehäusen zur Umhausung besteht. Diese Abstände bilden innerhalb der Umhausung einen Spalt mit mehreren miteinander verbundenen Teilstücken aus. In diesem Spalt ist insbesondere kein Granulat oder dergleichen angeordnet, sondern es sind insbesondere Gase wie Inertgas, Luft, Spülgas, Abgas oder dergleichen durchführbar.
Hierfür ist es weiter günstig, wenn die Umhausung einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweist, wobei insbesondere Spülgas durch die Umhausung führbar ist. Der Gaseinlass und der Gasauslass sind insbesondere verschließbare Öffnungen in der Umhausung, über welche ein konstanter oder periodisch pulsierender Gasstrom in die Umhausung hinein und aus dieser herausführbar ist. Dieser Gasstrom ermöglicht insbesondere, dass eventuell aus den Komponenten und/oder Gehäusen austretende giftige oder brennbare Gase verdünnt und schließlich aus der Umhausung rauszuführbar sind. Der Gasstrom verdünnt vorteilhaft austretende Gase bzw. Betriebsfluide soweit, dass ein explosionsfähiges Gemisch vermieden ist. Insbesondere ist es günstig, wenn nur ein einziger Gasauslass vorgesehen ist, sodass sich das gesamte Gas, welches innerhalb der Umhausung vor einem Austritt dort gesammelt wird. Grundsätzlich können zwei oder mehr Gaseinlässe vorgesehen, wobei ein einziger Gaseinlass ausreichend zu sein scheint. Unter Spülgas wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein gasförmiges Fluid wie Luft oder Inertgas verstanden. In der Regel wird als Spülgas kein Betriebsfluid verwendet; die Betriebsfluidleitung, welche Luft zur Kathode fördert, ist in der Regel getrennt vom Spülgas angeordnet. Grundsätzlich kann es jedoch auch günstig sein, wenn aus dem Brennstoffzellenstapel austretendes und im Nachbrenner nachverbranntes Abgas als Spülgas verwendet wird. Das Spülgas wird insbesondere pulsierend durch die Umhausung geführt, wobei mit Vorteil ein Inertgas als Spülgas verwendet wird, um ein Zustandekommen eines explosionsfähigen Gemisches durch austretende Betriebsfluide zu vermeiden. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass sich auch Umgebungsluft als Spülgas sehr gut eignet. Günstigerweise kann auch Abgas aus dem Brennstoffzellenstapel, welches im Nachbrenner nachverbrannt wurde, selbst als Spülgas verwendet werden.
Die einzelnen Komponenten mit den jeweiligen Gehäusen sind in der Umhausung insbesondere derart angeordnet, dass ein definierter Strom von Spülgas einstellbar ist, wodurch insbesondere eine Umspülung einzelner Komponenten gezielt regelbar ist. Das heißt, die Komponenten sind nicht zwingend regelmäßig innerhalb der Umhausung angeordnet und zwischen den Gehäusen und der Umhausung angeordnete Abstände und Spalte auch unterschiedliche groß. Die Abstände können auch von einer regelmäßigen geometrischen Form abweisen, sodass ein Spülgasstrom sich innerhalb der Umhausung verändern kann.
Vorteilhaft ist es, wenn stromabwärts der Umhausung eine Filtereinrichtung angeordnet ist. Diese ist also insbesondere außerhalb der Umhausung angeordnet und mit dieser verbunden, wobei der Gasauslass derart mit der Filtereinrichtung verbunden ist, dass das gesamte Gas, welches sich innerhalb der Umhausung befindet, in die Filtereinrichtung fließt oder geleitet wird. Die Filtereinrichtung ist insbesondere ein Partikelfilter oder umfasst einen solchen. Durch die Filtereinrichtung ist es möglich gegebenenfalls entstehende lungenwirksame Partikel aus dem Gasstrom zu filtern und einen Übertritt derselben in die Umgebung zu vermeiden. Günstigerweise ist eine Gasanalysevorrichtung vorgesehen. Diese bevorzugt stromabwärts der Filtereinrichtung angeordnet ist. Ist keine Filtereinrichtung vorgesehen, ist die Gasanalysevorrichtung unmittelbar stromabwärts des Gasauslasses der Umhausung angeordnet. In jedem Fall ist es günstig, wenn die Gasanalysevorrichtung außerhalb der Umhausung angeordnet ist und dieser ein gesamter Gasstrom, welcher sich innerhalb der Umhausung befindet, zugeführt wird. Die Gasanalysevorrichtung umfasst mit Vorteil mehrere Gassensoren, durch welche eine Gaszusammensetzung analysierbar ist.
Günstig kann es sein, wenn der Gasanalysevorrichtung ein weiteres Spülgas zugeführt wird, wobei dieses wieder insbesondere pulsierende Umgebungsluft ist. Dadurch ist die Gasanalysevorrichtung periodisch kalibrierbar, wodurch ein Detektionslimit geringgehalten werden kann. Dadurch sind in weiterer Folge Sensoren mit einem relativem Messprinzip wie auf Metalloxid basierende Sensoren verwendbar. Diese Sensoren sind klein baubar und reagieren bereits auf sehr geringe sowie kurzfristige Änderungen in einer Gaszusammensetzung.
Von Vorteil kann es sein, wenn außerhalb der Umhausung ein Wärmetauscher angeordnet ist, welcher insbesondere stromaufwärts des Gaseinlasses angeordnet ist. Das heißt, dass das Spülgas bevor dieses in die Umhausung geführt wird, zuerst durch einen Wärmetauscher geleitet wird. Das Spülgas wird durch eine kalte Seite des Wärmetauschers geführt. Über eine warme Seite des Wärmetauschers wird Gas, welcher aus der Gasanalysevorrichtung geleitet wird, geführt. Die warme Seite des Wärmetauschers ist folglich stromabwärts der Gasanalysevorrichtung angeordnet, sodass dieses Gas die Wärme auf das Spülgas überträgt bevor es an die Umgebung abgegeben wird. Dadurch sind Wärmeverluste im System weiter herabgesetzt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Umhausung eine thermische Isolierung aufweist. Folglich weisen bei dieser Ausführung sowohl die jeweiligen Gehäuse als auch die Umhausung eine thermische Isolierung auf. Die thermische Isolierung der Umhausung ist besonders günstig, wenn die thermische Isolierung durch die Gehäuse der einzelnen Komponenten gering und/oder dünnwandig ausgebildet ist. Vorteilhaft ist es, wenn die thermische Isolierung der Umhausung dünnwandig ausgebildet ist, wobei durch diese Wärmeverluste oder ein Wärmeübertrag vom Brennstoffzellensystem auf die Umgebung weiter vermindert ist. Verwendet wird das erfindungsgemäße Brennstoffzellensystem insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Das Brennstoffzellensystem wird vorteilhaft auch als stationäres System verwendet.
Das weitere Ziel wird erreicht, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art Spülgas in die Umhausung geleitet und innerhalb der Umhausung geführt wird, wobei die Komponenten mit den Gehäusen vom Spülgas umströmt werden.
Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch das Durchführen von Spülgas eventuell aus den Komponenten und Gehäusen austretendes Gas verdünnt wird. Dieses Verfahren ermöglicht einen besonders sicheren Betrieb des Brennstoffzellensystems. Günstigerweise weist die Umhausung einen Gaseinlass auf, durch welchen das Spülgas in die Umhausung geführt wird. Das Spülgas verdünnt austretendendes Gas (dies sind insbesondere Betriebsfluide oder Teile davon), welches giftig und/oder brennbar sein kann, und verhindert dadurch, dass sich zwischen den Gehäusen innerhalb der Umhausung ein explosionsfähiges Gemisch bildet. Dadurch, dass zwischen den einzelnen Gehäusen und auch zwischen den Gehäusen und der Umhausung stets ein Spalt ausgebildet ist, wird das Spülgas durch die gesamte Umhausung geleitet, wodurch ein sicherer Betrieb des Brennstoffzellensystems möglich ist. Günstigerweise wird der Spülgasstrom derart geregelt, dass einzelne Komponenten gezielt mit einer vorbestimmten Menge an Spülgas umströmt werden.
Günstig ist es weiter, wenn das Spülgas an einem Auslass der Umhausung gesammelt und stromabwärts der Umhausung einer Gasanalysevorrichtung zugeführt wird. Die Umhausung weist folglich einen Gasauslass auf, durch welchen das Spülgas samt ausgetretenen Betriebsfluiden aus der Umhausung geführt werden kann. Um sicherzustellen, dass kein giftiges und/oder brennbares Gas an die Umgebung abgegeben wird, ist stromabwärts der Umhausung eine Gasanalysevorrichtung vorgesehen, welcher der gesamte aus der Umhausung austretende Gasstrom zugeführt wird. Die Gasanalysevorrichtung umfasst einen oder mehrere Gassensoren, welche den Gasstrom analysieren. Werden keine vorab festgelegten Schwellenwerte für einen oder mehrere Gassensoren überschritten, kann der Gasstrom ohne weiteres der Umgebung zugeführt werden. Wird zumindest ein vorab festgelegter Schwellenwert überschritten, wird das Brennstoffzellensystem oder zumindest eine Komponente davon in einen sogenannten sicheren Zustand überführt, ohne dass eine Gefährdung vom System ausgeht. Um einen sicheren Zustand zu erreichen, kann beispielsweise der Spülgasstrom erhöht werden oder Strömungsvolumen der Betriebsfluide können verringert oder erhöht also angepasst werden. Gegebenenfalls kann auch das Brennstoffzellensystem heruntergefahren werden.
Vorteilhaft kann es weiter sein, wenn der Gasanalysevorrichtung insbesondere periodisch ein weiteres Spülgas zugeführt wird. Dieses Spülgas wird insbesondere nicht zuerst durch die Umhausung geführt, sondern ist ein bis zur Gasanalysevorrichtung getrennt vom ersten Spülgas geführtes Spülgas. Das weitere Spülgas wird der Gasanalysevorrichtung insbesondere in periodischen Abständen zugeführt, wobei eine Zuführung des Spülgasstroms dabei entweder kurz unterbrochen oder auch weitergeführt wird. Durch das weitere Spülgas ist es möglich, die Gasanalysevorrichtung sowie einzelne Sensoren davon zu kalibrieren und/oder diese auf eine korrekte Funktion zu überprüfen. Weiter kann das weitere Spülgas dazu verwendet werden, Wärme abzutransportieren. Günstig kann es auch sein, wenn zwischen der Umhausung und der Gasanalysevorrichtung eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, um das aus der Umhausung austretende Gas von Partikeln zu filtern.
Es kann günstig sein, wenn das aus der Gasanalysevorrichtung austretende Gas einem Wärmetauscher zugeführt wird, um dessen Wärme an das erste Spülgas, welches durch eine kalte Seite des Wärmetausches geleitet wird bevor es in die Umhausung geführt wird, abgibt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Wirkungen ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems 30 gemäß dem Stand der Technik. Dieses umfasst einen Brennstoffzellenstapel 2, einen Reformer 3, einen Nachbrenner 4, einen Starbrenner 13 und zwei Wärmetauscher 5 und 14. Alle diese Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 sind in einer gemeinsamen Umhausung 7 angeordnet, wodurch eine sogenannte Hotbox gebildet ist. Alle Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 des Brennstoffzellensystems 30 sind also gemeinsam gegenüber der Umgebung thermisch isoliert. Innerhalb der Umhausung 7 ist thermisch isolierendes Granulat 31 angeordnet, um alle Hohlräume zu füllen. Dem Brennstoffzellensystem werden Betriebsfluide (Kraftstoff und Luft) aus zumindest einer Betriebsfluidquelle 15 zugeführt und am Ausgang des Brennstoffzellensystem wird Abgas 16 an die Umgebung abgegeben und produzierter Strom beispielsweise einer Energiespeichereinheit 17 zugeführt. Weiter ist eine Gasanalysevorrichtung 11 vorgesehen.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellensystem 1 gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die Hotbox aufgelöst ist. Die Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 weisen alle ein separates Gehäuse 6 auf, welches thermisch isolierend ausgebildet ist. Das Brennstoffzellensystem 1 umfasst mehrere Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14: einen Brennstoffzellenstapel 2, einen Reformer 3, einen Nachbrenner 4, einen ersten Wärmetauscher 5, einen Starbrenner 13 und einen zweiten Wärmtauscher 14, wobei alle diese Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 ein eigenes, der jeweiligen Komponente 2, 3, 4, 5, 13, 14 zugewiesenes Gehäuse 6 aufweist. Die Gehäuse 6 sind jeweils thermisch isolierend ausgebildet, sodass jede Komponente 2, 3, 4, 5, 13, 14 für sich alleine thermisch isoliert angeordnet und ausgebildet ist. Die Gehäuse 6 sind weiter auch weitestgehend gasdicht ausgebildet. Im Brennstoffzellenstapel 2 entstehende elektrische Energie ist in einer Energiespeichereinheit 17 speicherbar.
Es ist weiter eine Umhausung 7 vorgesehen, welche alle Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 mit Gehäusen 6 in sich einschließt, wobei alle Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 von sich selbst und von der Umhausung 7 beanstandet angeordnet sind. Die Umhausung 7 weist einen Gaseinlass 8 und einen Gasauslass 9 auf, durch welche Spülgas in die Umhausung hinein bzw. herausgeführt werden kann. Spülgas, üblicherweise Luft oder Inertgas, wird von einer Spülgasquelle 13 über den Gaseinlass 8 in die Umhausung 7 geführt, um dort gegebenenfalls von den Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 und durch die Gehäuse 6 ausgetretene giftige und/oder brennbare Gase zu verdünnen. Beim Gasauslass 9 wird der Gasstrom gesammelt und in weiterer Folge an die Umgebung 19 abgegeben.
Stromabwärts des Gasauslasses 9 und außerhalb der Umhausung 7 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 eine Filtereinrichtung 10 vorgesehen, um Partikel aus dem Gasstrom zu entfernen. Stromabwärts der Filtereinrichtung 10 ist eine Gasanalysevorrichtung 11 angeordnet, welche mehrere Gassensoren umfasst, um beispielsweise einen CO-Gehalt, FI2-Gehalt, CFI4-Gehalt und/oder NFI3-Gehalt im Gasstrom zu bestimmen. Der Gasanalysevorrichtung 11 wird von einer weiteren Gasquelle 18 ein weiteres Spülgas zugeführt, wodurch die Sensoren der Gasanalysevorrichtung 11 kalibriert werden. Stromabwärts der Gasanalysevorrichtung 11 wird der Gasstrom an die Umgebung abgegeben.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffzellensystems 1. Dabei entsprechen die Elemente mit denselben Bezugszeichen jenes des Brennstoffzellensystems 1 gemäß Fig. 2 und haben auch die gleiche Funktionsweise, weswegen darauf nicht mehr im Detail eingegangen wird. Beim Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 3 weist die Umhausung 7 eine thermische Isolierung 12 auf, um die gesamte thermische Isolierung des Brennstoffzellensystems 1 weiter zu verbessern. An den thermisch isolierenden Gehäusen 6 der Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 ändert sich im Vergleich zur Fig. 2 nichts.
Es ist weiter ein Wärmetauscher 20 vorgesehen, welcher außerhalb der Umhausung 7 angeordnet ist. Das Spülgas wird durch eine kalte Seite des Wärmetauschers 20 geführt und vom warmen Gasstrom, welcher aus der Gasanalysevorrichtung 11 austritt und über die warme Seite des Wärmetauschers 20 strömt, aufgewärmt. Dadurch wird also die gesamte Wärme des Brennstoffzellensystems 1 genutzt.
Durch die erfindungsgemäße separate Isolierung der Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 ist es möglich, Ströme wie Betriebsfluide oder elektrische Ströme aller Art zielgerichtet zu einer jeweiligen Komponente und von dieser weg zu leiten. Diese Ströme sind in den Fig. 2 und 3 zur besseren Übersicht nicht dargestellt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 und 3 auch miteinander kombiniert werden können. So kann beispielsweise auch das Brennstoffzellensystem 1 gemäß Fig. 3 eine Filtervorrichtung 10 aufweisen und/oder bei einem Brennstoffzellensystem gemäß Fig. 2 ein Wärmetauscher vorgesehen sein.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems 1 wird Spülgas während des gesamten Betriebs des Brennstoffzellensystems 1 pulsierend derart durch die Umhausung 7 geführt, dass die der Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 vom Spülgas umströmt werden und Gas, welches aus den der Komponenten 2, 3, 4, 5, 13, 14 austritt, durch das Spülgas verdünnt wird. Stromabwärts der Umhausung wird das Gas hinsichtlich einer Anwesenheit verschiedener Gase in der Gasanalysevorrichtung 11 analysiert.

Claims

Patentansprüche
1. Brennstoffzellensystem (1), insbesondere SOFC-System, mit mehreren Komponenten, wobei die Komponenten (2, 3, 4, 5) zumindest einen Brennstoffzellenstapel (2), einen Reformer (3), einen Nachbrenner (4) und zumindest einen Wärmetauscher (5) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass für den Brennstoffzellenstapel (2), den Reformer (3), den Nachbrenner (4) und den Wärmetauscher (5) jeweils ein eigenes, thermisch isolierendes Gehäuse (6) vorgesehen ist, wobei jede dieser Komponenten (2, 3, 4, 5) innerhalb eines Gehäuses (6) thermisch isoliert angeordnet ist.
2. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (2, 3, 4, 5) mit dem jeweiligen Gehäuse (6) jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind.
3. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umhausung (7) vorgesehen ist, wobei alle Komponenten (2, 3, 4, 5) mit dem jeweiligen Gehäuse (6) innerhalb der Umhausung (7) und insbesondere beabstandet davon angeordnet sind.
4. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (7) einen Gaseinlass (8) und einen Gasauslass (9) aufweist, wobei insbesondere Spülgas durch die Umhausung (7) führbar ist.
5. Brennstoffzellensystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Umhausung (7) eine Filtereinrichtung (10) angeordnet ist.
6. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasanalysevorrichtung (11) vorgesehen ist.
7. Brennstoffzellensystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhausung (7) eine thermische Isolierung (12) aufweist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems (1), insbesondere eines Brennstoffzellensystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Betriebsfluide durch eine Umhausung (7) zu einzelnen Komponenten (2, 3, 4, 5) des Brennstoffzellensystems (1), welche jeweils in einem eigenen Gehäuse (6) angeordnet sind, geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass Spülgas in die Umhausung (7) geleitet und innerhalb der Umhausung (7) geführt wird, wobei die Komponenten (2, 3, 4, 5) mit den Gehäusen (6) vom Spülgas umströmt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas an einem Gasauslass (9) der Umhausung (7) gesammelt und stromabwärts der Umhausung (7) einer Gasanalysevorrichtung (11) zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasanalysevorrichtung (11) insbesondere periodisch ein weiteres Spülgas zugeführt wird.
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