Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines Luftlagers mittels eines Brennstoffzellen- Systems, welches wenigstens eine Anode und wenigstens eine Kathode sowie eine Prozessgaseinrichtung zum Versorgen der Anode und der Kathode mit Brennstoff und Umgebungsluft sowie zum Abführen verbrauchter Prozessgase aufweist.

Luftlager nutzen einen dünnen Film aus unter Druck stehendem Gas, um eine lasttragende Schnittstelle mit geringer Reibung zwischen den Oberflächen bereitzustellen. Die beiden Oberflächen berühren sich nicht, wodurch die traditionellen lagerbedingten Probleme von Reibung, Verschleiß, Partikeln und Schmierstoffhandhabung vermieden werden, und bieten deutliche Vorteile bei der Präzisionspositionierung, wie z. B. Spielfreiheit und Haftreibung, sowie bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Insbesondere aerostatische Luftlager benötigen eine Druckluftzufuhr zum Aufbau oder zum Gewährleisten des Druckpolsters während des Betriebes. Üblicherweise ist zur Versorgung des Luftlagers ein Kompressor vorgesehen, welcher dem Luftlager Druckluft zuführt.

Luftlager werden bevorzugt in und zur Lagerung von schnelllaufenden Maschinen, d. h. insbesondere bei hohen Drehzahlbereichen, eingesetzt. Luftlager arbeiten berührungslos und somit nahezu ohne Abrieb. Somit ist die Lebensdauer von Luftlagem sehr hoch, wenn sie richtig ausgelegt und berechnet werden. Ausschlaggebend für die fehlerfreie Funktion des Luftlagers ist aber die kontinuierliche Versorgung des Luftlagers mit ausreichender Menge an verdichtetem Gas bzw. Gasgemisch.

Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Versorgen eines Luftlagers vorzuschlagen. Ferner soll eine Versorgungseinrichtung eines Luftlagers in Verbindung mit einem Brennstoffzellen- System zur Verfügung gestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zur Lösung der Aufgabe wird in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Versorgen eines Luftlagers mittels eines Brennstoffzellen- Systems vorgeschlagen, welches wenigstens eine Anode und wenigstens eine Kathode sowie eine Prozessgaseinrichtung zum Versorgen der Anode und der Kathode mit Brennstoff und Umgebungsluft sowie zum Abführen verbrauchter Prozessgase aufweist. Dem Luftlager wird ein Prozessgas aus der Prozessgaseinrichtung des Brennstoffzellen- Systems als Lagergas zugeführt.

Ein Luftlager im Sinne der Erfindung ist ein Lager, bei dem zwei zueinander bewegte Lagerungspartner durch ein Gasgemisch, in Form eines Lagergases, getrennt sind. Insbesondere ist ein Luftlager ein aerodynamisches Lager oder ein aerostatisches Lager, dem ein, insbesondere verdichtetes, Gasgemisch zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung eines Gasgemisch aufweisenden Gaspolsters, Gasspalts oder Gasfilms im Betrieb, zugeleitet wird. Insbesondere kann das Luftlager als Düsen-Luftlager ausgebildet sein, bei dem das druckbeaufschlagte Gasgemisch über Einströmdüsen in einen Lagerspalt geführt wird.

Ein Brennstoffzellen-System weist, vorzugsweise eine Vielzahl von, Brennstoffzellen auf, welche beispielsweise in Form von Brennstoffzellenstapeln angeordnet sind. Eine solche Brennstoffzellenanordnung, welche entsprechend wenigstens eine Brennstoffzelle aufweist, wird im Rahmen der Beschreibung der Erfindung vereinfacht als „wenigstens eine Brennstoffzelle“ bezeichnet. Entsprechend weist die Vielzahl von Brennstoffzellen üblicherweise auch eine Vielzahl von Anoden auf, die zum Erzeugen von elektrischer Energie mit einem Brennstoff, wie insbesondere Wasserstoff versorgt werden, und eine Vielzahl von Kathoden, welche zusammenwirkend mit den Anoden zum Erzeugen von elektrischer Energie mit Umgebungsluft versorgt werden, um den darin enthaltenen Luftsauerstoff der Brennstoffzelle als Oxidationsmittel zuzuführen.

Eine Prozessgaseinrichtung ist zum Führen von Prozessgas eingerichtet und versorgt die Brennstoffzelle mit für die Erzeugung von elektrischer Energie notwendigen Reaktanten über das Prozessgas und führt verbrauchtes Prozessgas von der Brennstoffzelle ab. Hierzu ist die Prozessgaseinrichtung zum Versorgen der Anode mit Brennstoff und zum Versorgen der Kathode mit Oxidationsmittel sowie zum Abführen bzw. Zirkulieren insbesondere wenigstens teilweise verbrauchter Prozessgase eingerichtet. Beim Betrieb einer Brennstoffzelle wird der Anode ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Wasserstoff und der Kathode ein Oxidationsmittel, wie beispielsweise Umgebungsluft zugeführt. An der Anode wird der Wasserstoff katalytisch unter Abgabe von Elektronen zu Wasserstoffionen oxidiert. Diese gelangen durch den üblicherweise in Form einer Membran vorliegenden Elektrolyten in den Kathodenbereich, wo sie mit dem der Kathode zugeführten Sauerstoff sowie den über einen äußeren Stromkreis zur Kathode geleiteten Elektronen zu Wasser reagieren. Bei der Oxidation der Umgebungsluft in der Brennstoffzelle können weitere Reaktionsgase gebildet werden, beispielsweise Stickstoff, welche in dem, insbesondere verbrauchten, Prozessgas in der Prozessgaseinrichtung vorliegen und von der Brennstoffzelle abgeführt werden. Die Prozessgaseinrichtung bildet also einen offenen Gaskreislauf.

Durch das vorgeschlagene Verfahren wird Prozessgas aus der Prozessgaseinrichtung des Brennstoffzellen- System entnommen und als Lagergas dem Luftlager zugeführt. Das Prozessgas liegt in dem Brennstoffzellen-System bereits in verdichtetem Zustand vor, wodurch ein zusätzlicher Verdichtungsaufwand, um beispielsweise einen Betriebsgasdruck des Luftlagers zu erreichen, reduziert ist. Eine Druckluftversorgung für Luftlager kann entfallen und eine Komplexität der Druckluftversorgung für das Luftlager kann somit reduziert werden. Ein Vorsehen eines separaten Kompressors, um dem Luftlager beispielsweise verdichtete Umgebungsluft zuzuführen, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfallen.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Versorgen eines Luftlagers wird das Lagergas vor dem Zuführen zum Luftlager zusätzlich verdichtet. Das in der Prozessgaseinrichtung vorliegende Prozessgas weist systembedingt einen bestimmten Überdruck auf. Durch zusätzliches Verdichten kann das Lagergas auf einen vorbestimmten Druck, insbesondere den Betriebsdruck des Luftlagers, verdichtet und dem Luftlager zugeführt werden, um eine zuverlässige Trennung der Lagerpartner des Luftlagers zu gewährleisten.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Versorgen eines Luftlagers kommt das Lagergas von einer Anodenseite der Brennstoffzelle, insbesondere der Anodenausgangsseite, und wird vorzugsweise einer Anodenzirkulation entnommen. Der Brennstoffzelle wird an der Anodenseite über die Prozessgaseinrichtung Brennstoff aus einem Brennstoffspeicher zugeführt und der Brennstoff wird in der Brennstoffzelle großteils verbraucht. Das verbrauchte Prozessgas wird von der Brennstoffzelle abgeführt und mithilfe einer Anodenzirkulation kann nicht vollständig verbrauchter Brennstoff über das Prozessgas der Anode der Brennstoffzelle erneut zugeführt werden oder insbesondere an die Umgebung abgegeben werden. Vorteilhaft wird Prozessgas, welches bereits wenigstens einmal die Brennstoffzelle durchlaufen hat, also verbrauchtes Prozessgas, als Lagergas zum Luftlager geführt. Durch die Weiterverwertung des verbrauchten Prozessgases bzw. dessen Druckenergie kann der Wirkungsgrad des Brennstoffzellen- Systems erhöht werden.

Bei einer Ausführungsform wird das Luftlager mit Prozessgas aus dem Brennstoffspeicher als Lagergas gespeist. Beispielsweise kann Wasserstoff als Brennstoff direkt aus dem Brennstoffspeicher oder der Prozessgaseinrichtung vor dem Zuführen zu der Brennstoffzelle entnommen und dem Luftlager zugeführt werden. Hierbei ist das Prozessgas vorzugsweise vorverdichtet bzw. das Lagergas kann vor dem Zuleiten zu dem Luftlager zusätzlich verdichtet werden. Eine Zuleitung von Lagergas aus dem Brennstoffspeicher kann unabhängig davon erfolgen, ob das Brennstoffzellen- System betrieben wird oder ob dieses ruht. Hierdurch ist eine Versorgung des Luftlagers jederzeit gewährleistet, unabhängig von dem Betriebszustand des Brennstoffzellen- Systems bzw. der Brennstoffzelle.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Versorgen eines Luftlagers weist das Lagergas Stickstoff bzw. Distickstoff (N ₂ ) auf. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann der Anode an der Anodenseite der Brennstoffzelle ein in der Brennstoffzelle gebildeter Stickstoff über das Prozessgas zugeführt werden. Beim Bereiben der Brennstoffzelle kann es, insbesondere bei einer Rezirkulation verbrauchten Prozessgases, zu einer Ansammlung von Stickstoff in der Prozessgaseinrichtung kommen, welche wenigstens sporadisch abgeführt wird. Durch die Nutzung des abzuleitenden Stickstoff-haltigen Prozessgases zur Speisung des Luftlagers kann die Effizienz des Verfahrens insgesamt erhöht werden. Die Speisung des Luftlagers mit Stickstoff als Inertgas kann einen Degradationsprozess innerhalb des Luftlagers verhindern, da Feuchtigkeit und andere Restgase bei der Verwendung eines Inertgases verdrängt werden.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Versorgen eines Luftlagers kommt das Lagergas von einer Kathodenseite der Brennstoffzelle. An der Kathodenseite der Brennstoffzelle wird Umgebungsluft aus der Umgebung über die Prozessgaseinrichtung zugeführt und reagiert in der Brennstoffzelle. Die verbrauchte Umgebungsluft wird mittels der Prozessgaseinrichtung über das Prozessgas von der Brennstoffzelle abgeführt und kann an die Umgebung abgegeben werden. Die Zuführung von Prozessgas zu dem Luftlager von der Kathodenseite hat den Vorteil, dass das aus der Umgebung stammende Prozessgas in unbegrenzter Menge zur Verfügung steht und bereits verdichtet in der Prozessgasvorrichtung bereitgestellt wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt eine Versorgungseinrichtung eines Luftlagers in Verbindung mit einem Brennstoffzellen- System vorgeschlagen. Dabei weist das Brennstoffzellen- System wenigstens eine Anode und wenigstens eine Kathode sowie eine Prozessgaseinrichtung zum Versorgen der Anode und der Kathode mit Brennstoff und Umgebungsluft sowie zum Abführen verbrauchter Prozessgase auf . Die Versorgungseinrichtung weist dabei wenigstens eine Zuleitung von der Prozessgaseinrichtung zum Luftlager auf, mittels welcher dem Luftlager ein Prozessgas von der Prozessgaseinrichtung des Brennstoffzellen- Systems als Lagergas zuführbar ist.

Die wenigstens eine Brennstoffzelle eines solchen Brennstoffzellen- Systems wurde bereits vorher in Verbindung mit dem Verfahren zum Versorgen eines Luftlagers mittels eines Brennstoffzellen- Systems beschrieben. Dort genannte Merkmale und Eigenschaften betreffen auch die Prozessgaseinrichtung und die wenigstens eine Brennstoffzelle. Eine solche Prozessgaseinrichtung kann beispielsweise eine Brennstoffzuführung aufweisen, mittels welcher der Anode ein Brennstoff, vorzugsweise in Form von Wasserstoff, zugeführt wird. Ferner weist die Prozessgaseinrichtung vorzugsweise eine Luftzuführung auf, mittels welcher der Kathode über die Umgebungsluft ein Oxidationsmittel zugeführt wird, so dass in der Brennstoffzelle der Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff reagieren kann, wobei beispielsweise gasförmige Reaktionsprodukte und Wasser gebildet werden. Das Wasser kann an die Umgebung abgeführt werden, verbliebener Wasserstoff sowie die gasförmigen Reaktionsprodukte bzw. das Restgas können über die Prozessgaseinrichtung unmittelbar an die Umgebung abgegeben werden.

Die Prozessgaseinrichtung umfasst ein Leitungssystem, welches einen Brennstoffspeicher und die Umgebung mit der Brennstoffzelle, insbesondere deren Anode (n) und Kathode(n), zum Gasaustausch in wenigstens einem offenen Gaskreislauf verbindet. Vorzugsweise weist die Prozessgaseinrichtung wenigstens ein Ventil, einen Verteiler oder einen Verdichter zum Leiten der Prozessgase auf. Bei der in dem Brennstoffzellen-System ablaufenden Reaktion des Brennstoffs mit der Umgebungsluft werden beispielsweise verbrauchte Prozessgase erzeugt, welche zur Speisung des Luftlagers einsetzbar sind. Wird beispielsweise Wasserstoff als Brennstoff verwendet, entsteht bei der in der Brennstoffzelle ablaufenden Reaktion Energie, Wasser und Restgas. Während das Wasser in die Umgebung der Brennstoffzelle abführbar ist, kann das Restgas in der Prozessgaseinrichtung über die Zuleitung dem Luftlager zugeführt werden, um einen Betriebsdruck des Luftlagers aufzubauen und beizubehalten, um eine Funktion des Luftlagers zu gewährleisten und Beschädigungen an dem Luftlager durch einen Druckabfall zu vermeiden.

Mit der vorgeschlagenen Versorgungseinrichtung ist mittels des Brennstoffzellen- Systems Prozessgas als Lagergas für das Luftlager bereitstellbar. Mittels des Lagergases kann beispielsweise beim An- und/ oder Abschalten eines aerodynamischen Luftlagers ein Betriebsdruck auf-/ oder abgebaut werden, um Beschädigungen des Lagers außerhalb des funktionsgemäßen Betriebsbereichs, welcher für die Bereitstellung des aerodynamischen Lagerdrucks sorgt, zu vermeiden. Somit kann einer Beschädigung, insbesondere bei der Wiederinbetriebnahme, und einer damit verbundenen Verkürzung der Lebensdauer des aerodynamischen Luftlagers entgegengewirkt werden.

Eine Anordnung von Luftlager und Brennstoffzellen-System in relativer räumlicher Nähe zueinander, insbesondere unmittelbar angrenzend, erlaubt eine rasche Zuführung von verdichtetem Lagergas, um Verluste, insbesondere einen Druckverlust, über die Zuleitung zu verringern. Wird das Brennstoffzellen-System beispielsweise zur Bereitstellung von Energie für einen, mittels des Luftlagers gelagerten Motor oder Antrieb genutzt, kann eine räumliche Zuordnung von Luftlager zum Brennstoffzellen-System durch eine kurze Transportstrecke für die Luftlagerung vorteilhaft sein.

Bei einer Ausführungsform der Versorgungseinrichtung weist die Zuleitung eine Verdichtungseinrichtung auf. Die Verdichtungseinrichtung kann beispielsweise als Kolbenverdichter oder Schraubenverdichter ausgebildet sein. Mittels der Verdichtungseinrichtung wird das Prozessgas vor dem Zuleiten zu dem Luftlager, insbesondere zusätzlich, verdichtet. Insbesondere wird das Lagergas für das Luftlager auf einen Überdruck von wenigstens 3 bis 6 bar verdichtet, wobei der Überdruck vorzugsweise dem Betriebsdruck des Luftlagers entspricht. Für Fahrzeuganwendungen kann eine Verdichtung auf insbesondere 4- bis 8-fachen Überdruck vorgesehen sein.

Bei Flugzeuganwendungen ist für die Verdichtung von Umgebungsluft auf den vorbestimmten Betriebsdruck des Luftlagers, insbesondere während des Flugbetriebs, eine erhöhte Verdichtungsleistung erforderlich. Da entsprechend der vorgeschlagenen Versorgungseinrichtung bzw. des Versorgungsverfahrens, das Lagergas von der Prozessgaseinrichtung stammt und das Prozessgas somit bereits in verdichtetem Zustand vorliegt, ist ein absoluter bzw. zusätzlicher Verdichtungsaufwand, beispielsweise gegenüber einer Lösung, bei der Umgebungsluft mittels eines Kompressors verdichtet wird, verringert.

Bei einer Ausführungsform der Versorgungseinrichtung verbindet die Zuleitung die Anodenseite der Brennstoffzelle, insbesondere der Anodenausgangsseite, mit dem Luftlager. Die Anodenseite der Brennstoffzelle umfasst insbesondere eine Anodenzirkulation, wie bereits zum Verfahren erläutert. Dabei wird über die Anodenseite der Brennstoffzelle in der Brennstoffzelle verbrauchtes Prozessgas, insbesondere in Form von Stickstoff, der Anode zugeführt. Durch eine derartige Anordnung der Zuleitung an der Anodenseite der Brennstoffzelle, kann eine Zusammensetzung des Prozessgases mit welchem das Luftlager versorgt wird, zumindest teileweise gesteuert und/ oder kontrolliert werden.

Bei einer Ausführungsform der Versorgungseinrichtung ist das Luftlager zur Lagerung einer rotierenden Vorrichtung, insbesondere einer rotierenden Maschine, ausgebildet. Eine rotierende Vorrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein sich um eine, insbesondere eigene Achse drehendes Element auf oder die Vorrichtung ist in ihrer Gesamtheit relativ zum Luftlager rotierbar gelagert.

Bei einer Ausführungsform der Versorgungseinrichtung ist das Luftlager zur Lagerung eines Turbokompressors oder eines insbesondere hochdrehenden, Radialverdichter ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein derartiges Luftlager wenigstens zusätzlich mit Lagergas versorgt werden, um eine gleichmäßige Einspeisung von Lagergas zum Luftlager und damit eine berührungsfreie Lagerung bei hohen Belastungen zu gewährleisten oder wenigstens zu unterstützen. Bei einer Ausführungsform der Versorgungseinrichtung ist das Luftlager als lineares oder ebenes Luftlager ausgebildet, welches eine lineare Relativbewegung der Lagerpartner ermöglicht. Beispielsweise können Luftlager linearer Antriebe, wie sie beispielsweise für Messanwendungen oder Produktionstechnologien eingesetzt werden, eine erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung aufweisen bzw. mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben oder wenigstens unterstützt werden. Zudem ist auch eine, zumindest unterstützende Anwendung im Bereich von Transportsystemen, insbesondere Luftkissen-Transportsystemen oder der Medizintechnologie denkbar.

Bei einer Ausführungsform der Versorgungseinrichtung ist das Luftlager einem Motor, insbesondere einem Elektromotor, zugeordnet. Dabei kann der Motor zumindest teilweise mit der in dem Brennstoffzellen-System erzeugten Energie versorgt und/ oder betrieben werden. Der Elektromotor weist vorzugsweise einen Rotor und einen Stator auf, wobei sowohl der Rotor als auch der Stator mittels des Luftlagers gelagert sein kann. Vorteilhaft ist das Brennstoffzellen- System in räumlicher Nähe des Luftlagers und insbesondere in räumlicher Nähe eines Motors bzw. Antriebs, welcher mit der in dem Brennstoffzellen-System erzeugten Energie betrieben wird, angeordnet, um leitungsbedingte Verluste gering zu halten und das Lagergas ursprungsnah verwenden zu können.

Der Motor kann in einer Ausführungsform als Ringmotor bzw. Torquemotor mit einer Hohlwelle ausgebildet sein. Ein Ringmotor umfasst vorzugsweise einen im Wesentlichen hohlwellenförmig ausgebildeten Rotor und einen im Wesentlichen hohlwellenförmig ausgebildeten. Der Ringmotor kann als Außenläufer, wobei der Stator innen und der Rotor außen angeordnet, oder als Innenläufer, wobei der Rotor innen und der Stator außen angeordnet, ausgebildet sein. Außenläufer sind bei Torquemotoren verbreiteter, da bei ihnen aufgrund der unten dargestellten Zusammenhänge bei gleicher Baugröße ein größeres Drehmoment zur Verfügung steht. Eine Lagerung zwischen Rotor und Stators kann durch ein Luftlager mit der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung gewährleistet werden. Eine Außenlagerung eines Torquemotors mittels eines Luftlagers kann durch die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung ermöglicht oder wenigstens unterstützt werden. Grundsätzlich ist eine erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung oder ein erfindungsgemäßes Verfahren auch zur, insbesondere wenigstens teilweisen, Unterstützung eines vorhandenen Druckgasversorgungssystems für ein Luftlager einsetzbar.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Flugantrieb mit einem Brennstoffzellen- System und einer Versorgungseinrichtung, wobei der Flugantrieb wenigstens ein Luftlager aufweist, welches mit der Versorgungseinrichtung mit einem Lagergas versorgbar ist. Hierbei kann das Luftlager zur Lagerung wenigstens eines Antriebsrotors ausgebildet sein und den wenigstens einen Antriebsrotor lagern.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung der Versorgungseinrichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorhergehenden Beschreibung zum Durchführen einer oder mehreren Ausführungsformen des ebenfalls vorhergehend beschriebenen Verfahrens zum Versorgen eines Luftlagers.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung eines Luftlagers in Verbindung mit einem Brennstoffzellen- System; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung 10 eines Luftlagers 11 in Verbindung mit einem Brennstoffzellen- System 12. Das Brennstoffzellen- System 12 weist eine Brennstoffzelle 13 mit einer Anode 14 und einer Kathode 15 auf. Die Anode 14 wird von einem Brennstoffspeicher 16 über eine Prozessgaseinrichtung 17 mit Brennstoff, in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel mit Wasserstoff, versorgt. Die Kathode 15 wird über die Prozessgaseinrichtung 17 mit aus der Umgebung 18 entnommener Umgebungsluft versorgt. Die Umgebungsluft bzw. der darin enthaltene Luftsauerstoff dient als Oxidationsmittel zum Erzeugen von elektrischer Energie durch die Brennstoffzelle 13.

In der Brennstoffzelle 13 kann der Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff reagieren, wobei Energie, Wasser und Restgas gebildet wird. Das Wasser kann einfach an die Umgebung abgeführt werden. Nicht vollständig verbrauchter Brennstoff kann dabei unmittelbar an die Umgebung 19 abgegeben werden oder über eine Anodenzirkulation 24 der Prozessgaseinrichtung 17 zur Anode 14 zurückgeführt werden.

In dem in der Fig. 1 dargestellten beispielhaften Ausführungsbeispiel verbindet eine Zuleitung 20 die Anodenseite der Prozessgaseinrichtung 17 und deren Anodenzirkulation 24 mit dem Luftlager 11. Über die Zuleitung 20 kann Prozessgas aus der Prozessgaseinrichtung 17 dem Luftlager 11 als Lagergas zugeführt werden. Besonders vorteilhaft wird das Luftlager 11 mit verbrauchtem Prozessgas von der Anodenseite der Prozessgaseinrichtung 17 bzw. der Brennstoffzelle 13, welches wenigstens einmal die Brennstoffzelle 13 durchlaufen hat, gespeist.

Die Zuleitung 20 weist eine Verdichtungseinrichtung 21 auf, mittels welchem das Prozessgas wenigstens zusätzlich verdichtbar ist, um das Lagergas auf einen Betriebsdruck des Luftlagers 11 zu verdichten. Lagergas kann von dem Luftlager 11 an die Umgebung 22 abgegeben werden.

Vorzugsweise ist das Luftlager 11 als rotatorisches Luftlager ausgebildet und dazu eingerichtet, einen in Fig. 1 nicht dargestellten Motor, insbesondere einen Elektromotor, oder einen Antrieb zu lagern. Dieser Motor oder Antrieb wird dabei vorzugsweise mit Energie, welche beim Betrieb des Brennstoffzellen- Systems 12 erzeugt wird, versorgt.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Zuleitung 20 auch einen kathodenseitigen Teil der Prozessgaseinrichtung 17 oder den Brennstoffspeicher 16 mit dem Luftlager 11 verbinden. Bei einer Versorgung des Luftlagers 11 aus dem Brennstoffspeicher 16 kann Lagergas unabhängig von einem Betrieb der Brennstoffzelle 13 bzw. des Brennstoffzellen- Systems 12 erfolgen. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Versorgen eines Luftlagers 11 mittels eines Brennstoffzellen-Systems 12, wobei das Brennstoffzellen-System 12 wenigstens eine Anode 14 und wenigstens eine Kathode 15 sowie eine Prozessgaseinrichtung 17 zum Versorgen der Anode 14 und der Kathode 15 mit Brennstoff und Umgebungsluft sowie zum Abführen verbrauchter Prozessgase aufweist.

Bei dem beispielhaften Verfahren wird in einem Schritt 101 Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, über die Prozessgaseinrichtung 17 der Anode 14 zugeführt. In einem Schritt 102 wird der Kathode 15 über die Prozessgaseinrichtung 17 Umgebungsluft zugeführt, wobei die Schritte 101 und 102 im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden können. In einem Schritt 103 reagiert der Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff der Umgebungsluft in der Brennstoffzelle 13, wobei Energie, Wasser und verbrauchtes Prozessgas entstehen. In einem Schritt 104 wird das verbrauchte Prozessgas von der Anodenausgangsseite über eine Anodenzirkulation 24 der Prozessgaseinrichtung 17 zur Anode 14 bzw. Anodeneingangsseite zurückgeführt. In einem Schritt 105 wird verbrauchtes Prozessgas der Prozessgaseinrichtung 17 über eine Zuleitung 20 dem Luftlager 11 als Lagergas zugeführt. In einem Schritt 106 wird das verbrauchte Prozessgas auf einen vorbestimmten Betriebsdruck des Luftlagers 11 verdichtet, bevor es dem Luftlager 11 zugeführt wird.

Insbesondere ist die in Fig. 1 schematisch dargestellte Versorgungseinrichtung 10 zur Durchführung des in Fig. 2 beschriebenen Verfahrens 100 geeignet.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Versorgungseinrichtung

11 Luftlager

12 Brennstoffzellen- System

13 Brennstoffzelle

14 Anode

15 Kathode

16 Brennstoffspeicher

17 Prozessgaseinrichtung

18 Umgebung

19 Umgebung

20 Zuleitung

21 Verdichter

22 Umgebung

24 Anodenzirkulation