电化学设备和用于运行这种电化学设备的方法与流程

电化学设备和用于运行这种电化学设备的方法


背景技术：

1.已经提出用于分析燃料电池状态的诊断设备，其中燃料电池的能斯特电压可以根据燃料电池的电池电压和关于燃料电池的诸如欧姆损失和/或激活损失的多个损失项来调制。


技术实现要素：

2.提出一种电化学设备、尤其是燃料电池设备，其具有：监控单元，所述监控单元为了分析电化学单元、尤其是燃料电池单元的至少一个状态、尤其是退化状态测量电化学单元的至少一个输入信号和电化学单元的至少一个输出信号。
3.通过电化学设备的根据本发明的设计方案可以借助简化的技术手段有利地实现电化学单元的状态、尤其退化状态的预测和/或确定。与需要耗费的附加的测量设备来求出状态的常规设备、例如电化学阻抗谱仪相比和/或与耗费的和/或不精确的计算方法、可能借助于电化学单元的损失项进行的电化学单元的能斯特电压计算相比，由于所提出的电化学设备可以有利简单地且有效地、更确切地说在电化学单元运行期间分析状态，其中优选地可以在运行期间不复杂地计算能斯特电压。由此，存在如下有利的可能性：至少时间上反复地、尤其持续地监控运行期间的电化学单元的状态，由此迅速识别关键状态、优选退化状态，并且可以及早地采取可能的对策。借此，刚好可以有利地延长电化学单元的潜在使用寿命。此外，可以提供特别有效的、特别便宜的电化学设备，以分析状态、特别是在运行期间分析状态。
4.电化学设备可以是电化学系统的一部分或包含整个电化学系统，其中电化学系统可以构成为燃料电池系统。这种系统的特征尤其在于如下边界条件，所述边界条件对于电化学设备和/或电化学单元实现在至少一个运行状态下以尤其最佳的运行持续时间来运行。当前，电化学设备被提供用于至少分析和/或诊断优选构成为燃料电池单元的电化学单元的尤其当前和/或未来的状态。电化学系统和/或电化学设备可以具有电化学单元，所述电化学单元特别设置用于将至少一种反应物材料转化为至少一种产物、优选用于转化燃料。特别地，电化学系统至少运用燃料，优选含氧的流体和/或排气作为工艺流体。燃料优选具有氢和/或一氧化碳和/或至少一种烃、特别是甲烷、乙烷、丁烷、丙烷、天然气等作为能量载体。燃料可以可选地包括惰性组成部分、特别是氮和/或二氧化碳和/或水。纯氧或氧混合物、特别是空气可以用作含氧流体。排气尤其是燃料和含氧流体构成的转化产物。电化学单元优选设置用于将燃料和含氧流体转化为排气。
5.电化学单元、特别是燃料电池单元优选具有至少一个电化学电池，更确切地说优选燃料电池、由燃料电池构成的堆和/或由燃料电池构成的多个堆的复合体和/或燃料电池的系统。燃料电池单元的一个燃料电池和/或多个燃料电池可以优选构成为高温燃料电池、尤其构成为固体氧化物燃料电池（sofc）、和/或构成为熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）和/或构成为质子交换膜燃料电池（pemfc），和/或构成为磷酸燃料电池（pafc）和/或构成为直接甲醇燃料电池（dmfc）和/或构成为碱性燃料电池（afc）和/或构成为另一种类型的燃料电池，
但不限于这些。至少燃料电池可以具有至少一个氧电极和/或燃料电极和/或电解质。
6.替选地和/或附加地，电化学设备可以设置用于至少分析和/或诊断电化学单元的尤其当前和/或未来的状态，所述电化学单元构成为不同于燃料电池单元的电化学单元并且具有至少一个电化学电池。电化学单元例如可以具有电解槽或电解槽的至少一个组成部分，所述电解槽至少包括构成为电解电池的电化学电池。电解槽可设置用于在使用电流的情况下至少将反应物至少材料转化成产物，例如用于氯碱电解或用于铜或其他贵金属的电解精炼或用于熔体流电解或用于固体氧化物电解或用于其他的电解方法。
7.也可以考虑：电化学单元替选地构成为内燃机、构成为加热锅炉、构成为燃烧器或构成为对于本领域技术人员视作为有意义的、在输送氧的情况下将燃料转化为排气的其他单元。电化学系统和/或电化学设备有利地具有外围设备装置。外围设备装置可以包括对于运行电化学单元所需的和/或至少在运行状态下支持电化学单元运行的所有元件和单元。例如，外围设备装置可以具有含氧流体的输送装置、特别是新鲜空气输送装置、燃料输送装置、重整器单元和/或再循环管线。附加地，外围设备装置例如可以具有用于输送燃料、氧化剂和/或排气的输送元件、其他的重整器单元和/或热交换器等。
8.监控单元被设置用于以对于分析状态足够的精度测量电化学单元的输入和/或输出信号。监控单元优选地以至少8位、有利地至少12位、优选地至少16位并且特别优选地以大于16位的分辨率测量输入和/或输出信号。电化学单元的输入和/或输出信号优选地是可通过监控单元测量的物理和/或化学信号。输入和/或输出信号尤其是要检查的工艺流体的至少一个信号。优选地，输入信号是排放器信号、特别是燃料信号，并且输出信号是产物信号、特别是排气信号，其中输入和/或输出信号可以表征工艺流体。该信号可以是、但不限于例如输入电流和/或输出电流和/或优选地输入电压和/或输出电压和/或电化学单元的一个或多个反应物和/或产物的熵和/或焓和/或温度和/或压力和/或浓度和/或颗粒流和/或体积流。
9.在本文件中，“设置”应以专门编程、构建、设计和/或配备的方式来理解。将对象设置用于特定功能应理解为：对象在至少一个应用和/或运行状态中履行和/或实施该特定功能。
10.还提出：监控单元在电化学单元的燃气侧的进入侧处测量输入信号。由此，可以提高关于电化学单元状态的分析的效率。燃气侧的进入侧优选地限定电化学单元的如下侧，在所述侧上可以始于燃料输送装置经由电化学设备和/或电化学系统、特别是外围设备装置的输入管线将反应物、特别是燃料输送给电化学单元。输入管线可以是阴极输入管线和/或优选地是阳极输入管线。
11.如果监控单元在电化学单元的燃气侧的离开侧处测量输出信号，则可以提供对电化学单元的状态的更有效的、特别是改进的测量和/或分析。燃气侧的离开侧优选地限定电化学单元的如下侧，在所述侧上可以始于电化学单元经由电化学设备和/或电化学系统、特别是外围设备装置的输出管线将转化的燃料、尤其排气导出。有利地，监控单元测量在输出管线分支至再循环管线之前的输出信号。输出管线可以是阴极排气管线和/或优选地是阳极排气管线。
12.有利地，输入和/或输出信号、更确切地说在燃气侧的进入侧和/或燃气侧的离开侧处测量的输入和/或输出信号与在尤其反应物、优选燃料、和/或产物、优选排气的燃气侧
的进入侧和/或燃气侧的离开侧处的气体组分相关。可以考虑的是：输入信号和/或输出信号例如是电化学单元的至少一个输入电功率和/或输出电功率和/或工艺流体的至少一个流体参数。为了甚至优选在电化学单元的至少一个运行状态期间提供对电化学单元的状态、尤其退化状态的有利简单的信号测量以及可靠分析而提出：输入信号是在电化学单元的输入端、尤其燃气侧的进入侧处测量的输入电压。在输入端处测量的输入电压尤其是输入能斯特电压，优选地是阳极输入能斯特电压u
nernst,an,ein
。
13.此外提出：输出信号是在电化学单元的输出端、尤其燃气侧的离开侧处测量的输出电压。因此，可以最大程度简化且更有效地设计信号测量。此外，可以进一步改进对电化学单元状态的分析。此外，可以借助于测量在电化学单元的输出端处测量的输出电压和可能在电化学单元的输入端处测量的输入电压有利地计算电化学单元的能斯特电压。在输出端处测量的输出电压尤其是输出能斯特电压，优选地是阳极输出能斯特电压u
nernst,an,aus
。输入和/或输出电压、更确切地说优选阳极输入能斯特电压和/或阳极输出能斯特电压可以与气体组分、特别是在燃气侧的进入侧和燃气侧的离开侧处的气体组分相关。可以设想：测量的输入和/或输出电压描述和/或表征被检查的工艺流体的化学组分、特别是燃料和/或排气的化学组分。
14.为了测量至少要检查的工艺流体的流体参数和/或输入和/或输出信号，监控单元可以具有至少一个传感器。可以设想：例如，传感器是磁和/或电和/或光学传感器。关于借助于输入和/或输出信号确定气体组分，监控单元例如可以具有气体传感器和/或用于测量工艺流体、特别是燃料和/或排气之内的分压的传感器，和/或用于气相色谱和/或红外光谱的传感器和/或质谱仪。
15.为了可以实现有利有效和/或方便地分析电化学单元的状态，提出：监控单元具有至少一个基于电极的传感器。特别地，基于电极的传感器具有至少一个电极。电极可以与要检查的工艺流体、尤其燃料和/或排气直接接触。例如，至少基于电极的传感器可以设置在输入管线和/或输出管线中。附加地，基于电极的传感器和/或其他的基于电极的传感器可以设置在再循环管线中。基于电极的传感器可以包括整个基于电极的传感器和/或电化学传感器的组成部分、例如电流型电化学气体传感器的组成部分，所述电流型电化学气体传感器具有至少一个电化学传感器单元。基于电极的传感器设置用于：至少测量输入和/或输出信号。基于电极的传感器优选地检测输入和/或输出电压。输入和/或输出电压优选地是如下电压，所述电压可借助于电化学传感器单元测量并且尤其在电化学单元的至少准静态、优选静态运行期间在至少一个运行状态中降在电化学传感器单元处。
16.特别地，基于电极的传感器设置为用于测量电化学单元退化的退化传感器。基于电极的传感器优选尤其在材料组分方面匹配于本电化学单元、特别是匹配于燃料电池的类型和/或设计。如果将基于电极的传感器构成为跳跃式λ探针，则可以简化对电化学单元的状态、尤其是退化状态的分析，以及可以优选在电化学单元的至少一个运行状态中改进对电化学单元的监控。此外，电化学单元的能斯特电压可以借助跳跃式λ探针来测量，以及可以优选地借助于能斯特电压推断出要检查的工艺流体、特别是燃料和/或排气的气体组分。
17.跳跃式λ探针可以测量与要检查的工艺流体、特别是燃气和/或排气中的化学计量组分相关的氧过量和/或氧不足。替选地，跳跃式λ探针也可以是两点式λ探针。特别地，跳跃式λ探针具有电化学传感器单元。替选地和/或附加地，电化学传感器、特别是代替跳跃式λ
探针，可以具有无电流的单燃料电池、特别是sofc电池，其中该电池的开路端电压对应于能斯特电压。
18.在本发明的另一设计方案中提出：电化学设备具有计算单元，所述计算单元借助于至少输入和输出信号分析状态、尤其退化状态并且求出电化学单元的至少一个退化参数。由此，在电化学单元的运行状态下，可以求出电化学单元的能斯特电压以及进而可以计算描述电化学单元退化的退化参数。此外，电化学单元的状态、尤其是退化状态的分析可以更有效有利地简化。此外，可以得出关于电化学单元的潜在使用寿命的预测。
19.计算单元可以将至少一种算法应用于输入和/或输出信号。在此上下文中，“算法”应理解为至少一个计算规则，计算单元将所述计算规则用于测量的输入和/或输出信号以分析状态。该算法可以以自学习的方式构成并且尤其将电化学单元的之前的状态的之前分析的至少一个结果一并包括到当前和/或未来状态的分析中。计算单元“分析”状态的短语应被理解为：计算单元确定和/或预测状态、优选退化状态。优选地，计算单元确定和/或预测的状态优选通过电化学单元的至少一个当前和/或未来的运行参数、例如电化学单元的当前和/或未来的输入和/或输出电压和/或电池电压和/或电化学单元的电池电流和/或至少反应物的转化率等等来表征。计算单元确定和/或预测的状态可能通过电化学单元的所有当前和/或未来的运行参数的整体来表征，其中电化学单元的各个运行参数在通过计算单元分析时可以被不同地加权。通过计算单元分析的状态的结果可以纯定量地输出，例如以电化学单元的当前和/或未来的运行参数的形式输出。优选地，通过计算单元分析的状态的结果除了至少运行参数的定量说明之外，还包括当前和/或未来状态的定性评估以及当前或可预期的状态变化的潜在原因的说明，尤其电化学单元的退化进程。
20.计算单元优选评估由监控单元测量的至少一个信号，尤其是至少输入信号和至少输出信号。特别地，计算单元评估输入和/或输出电压。计算单元例如可以计算和/或评估平均值、渐近极限值、最大和/或转折点的位置和/或值、过零的位置、在电化学单元设置变化时的瞬态行为，特别是瞬态频率、瞬态幅度和/或瞬态持续时间、相对于设置变化的时间延迟等。可以设想：计算单元计算电化学单元的损失项，诸如欧姆损失和/或激活损失和/或扩散损失。特别地，计算单元设置用于：计算至少一个电变量。计算单元优选地计算电化学单元、尤其是燃料电池的能斯特电压。计算单元可以从输入电压、特别是从u
nernst,an,ein 和输出电压、尤其从u
nernst,an,aus 中计算至少一个算数平均值，更确切地说特别优选地借此求出能斯特电压u
nernst,zelle
。特别地，计算单元在电化学单元运行状态期间计算能斯特电压。
21.退化参数有利地是描述电化学单元、特别是燃料电池的退化状态的参数。电化学单元内的退化和/或退化机制尤其描述电化学单元、更确切地说尤其电化学单元的电极和/或电池部件通过例如扩散过程和/或微结构变化引起的至少基本上出现的老化。优选地，电化学单元内的显微相关的机制，例如载流子的传输和/或积累和/或氧化物层的形成和/或固体、例如碳的沉积，可以通过电化学单元的物理和/或化学参数来表征，所述参数可以借助于监控单元来求出。退化机制可以包括例如电化学单元的电极的例如可能因用以运行电化学单元的反应物中的成分引起的中毒，和/或过高或过低的运行温度，和/或过高或过低的运行压力，和/或反应物或反应物的成分彼此间的不适当的比例，例如水蒸汽与碳的或氧与碳的不适当的比例，和/或不同的吸收和/或吸附过程，诸如催化材料的团聚和/或膜和/或孔的堵塞，诸如密封件、电化学单元和/或类似物的构件的磨损，而不限于此。
22.计算单元可以基于输入和/或输出信号检查电化学单元的已知的退化机制并从中推导出电化学单元的状态。计算单元优选地借助于能斯特电压u
nernst,zelle
来求出退化参数，特别是asr值，优选地根据下式求出u
zelle = u
nernst,zelle
ꢀ–ꢀjzelle
ꢀ×ꢀ
asr，其中j
zelle
有利地描述电化学单元、特别是燃料电池和/或堆的电流密度。电流密度j
zelle
可以在电化学单元处测量，可能借助于电化学设备和/或监控单元来测量。优选地，至少电化学单元的电池电压u
zelle
和/或电池电流i
zelle
和/或电池温度t
zelle
至少在运行状态中是已知的，尤其使得计算单元为了分析状态并且在求出退化参数时可以访问电池电压和/或电池电流和/或电池温度的值。特别地，asr值是温度和压力相关的比面积电阻。借助于asr值的变化，电化学单元的退化可以有利地在时间上根据时间来描述。例如，计算单元可以根据当前运行参数、例如测量的输入和/或输出电压和/或能斯特电压，和/或所求出的退化参数、特别是asr值，说明状态，并且附加地配备有定性说明，例如“由于潜在中毒引起的过早老化”或“临界积碳”等。
23.此外提出：电化学设备具有控制单元，所述控制单元在分析的状态与目标状态偏差的情况下采取至少一种措施，以便至少减轻电化学单元的过早退化。由此，正好可以延长电化学单元的使用寿命。此外，可以有利地提供用于及早采取对策的可行性，以便至少减轻、优选防止电化学单元的过早退化。
24.目标状态优选地对应于电化学单元的如下状态，在所述状态中没有导致电化学单元过早退化的机制起作用。控制单元优选在调节技术方面与电化学单元的至少一个单元和/或至少一个元件连接。控制单元采取以至少减轻电化学单元的过早退化的措施可以例如包括：改变电化学单元的工作点和/或改变在运行状态中输送给电化学单元的反应物的体积流和/或组分，或其他的对于本领域技术人员显得有意义的措施。控制单元优选地至少控制燃料输送和/或再循环管线的流。替选地，代替再循环排气、特别是阳极排气，可以设有电化学系统的水蒸汽的外部输送以进行蒸汽重整。控制单元可以控制和/或调节外部输送。可以设想：计算单元是控制单元的一部分。
25.此外提出：控制单元被设置用于操控电化学单元，其中控制单元在操控时考虑退化参数。由此，可以提供对电化学单元的特别可靠和有效的控制，其中基于电化学单元的分析的状态、特别是考虑到退化参数的情况下，可以有利地延长电化学单元的使用寿命。此外，退化参数的值和/或进程可以有利地与电化学单元的具体的物理和/或化学参数、尤其运行参数相关联，由此有利地可以实现有针对性地采取用以减轻、优选完全避免电化学单元的过早退化的对策。控制单元特别优选地在考虑退化参数的情况下至少控制燃料输送和/或再循环管线的流。替选地和/或附加地，控制单元可以控制和/或调节电化学单元的电池电流和/或电池电压。
26.例如，监控单元可以在电化学单元的运行状态下一次性地测量输入和/或输出信号。然而，优选地提出：监控单元在电化学单元的一个运行状态中、特别是在该运行状态中至少时间上反复地监控输入信号和/或输出信号。由此，可以有利地借助于监控单元实现电化学单元的状态的特别精确和/或可靠的分析。此外，可以有利地实现对状态的持续分析，由此可以及早地识别电化学单元的状态的变化并且可以及时采取可能的对策。此外，状态分析可能可以借助于用于存储输入和/或输出信号的存储单元来进一步改进；特别地，信号
的时间变化可以有利地用于分析状态。此外，测量到的输入和/或输出信号可以与存储单元中的存储值进行比较，从而可以进一步优化状态的分析。
27.监控单元可以在电化学单元的运行状态中部分地、例如以规则的或不规则的时间间距监控输入和/或输出信号。监控单元优选地连续在运行状态中监控输入和/或输出信号。可以设想：电化学设备和/或监控单元具有用于至少存储输入信号和/或输出信号的存储单元，所述输入信号和/或输出信号特别是呈至少一个时间相关函数的形式。在该上下文中，“存储单元”理解为电化学设备和/或监控单元的单元，所述单元设置用于存储至少一条信息，有利地独立于供电、特别是永久地存储。除了至少存储输入信号和/或输出信号之外，存储单元优选地设置用于存储其他数据，诸如电化学单元的运行条件和/或电化学单元的运行参数和/或分析参数和/或状态。
28.至少一个退化机制可以存储在存储单元中。表征已知退化机制的物理参数、特别是运行参数优选地以数据库的形式存储在存储单元中。在操控电化学单元时，控制单元可能访问存储在存储单元中的运行参数。还可以设想：存储单元在运行状态中至少存储所求出的退化参数。可能地，由计算单元用于分析状态并且尤其用于求出退化参数的算法可以是自学习的并且有利地将先前状态的先前分析的至少一个结果一并包括到当前和/或未来的状态的分析中，其中特别地先前状态和/或关于先前状态的信息可以存储在存储单元中。此外，计算单元和/或控制单元可以与电化学设备和/或其他电化学设备的至少其他计算单元和/或至少其他控制单元联网。
29.可以设想：电化学设备和/或监控单元具有用于输出电化学单元的分析过的状态的输出单元。对于监控单元已经求出和/或预测电化学单元的状态偏离目标状态的情况，这指出和/或预测电化学单元和/或电化学系统的过早退化，可以为用户有利地指示有害状态的可能原因。输出单元可以设置用于电化学单元的状态的光学和/或声学输出并且例如可以具有显示器。输出单元例如可以具有扬声器，以声学输出状态。除了输出状态之外，优选地，输出单元还设置用于输出其他数据，例如分析参数和/或波动函数和/或运行参数等。此外，可以设想：电化学设备和/或监控单元具有数据传输单元，所述数据传输单元可设置用于将所求出的状态和/或其他数据例如借助于蓝牙或wlan信号尤其有线和/或无线地传输给至少一个外部单元，例如传输给用户的智能手机和/或平板电脑和/或膝上型电脑和/或可能地传输给用于数据检测的中心位置等。
30.此外，提出了一种用于运行特别是上述的电化学设备的方法，其中为了分析电化学单元的至少一个状态尤其自动化地测量电化学单元的至少一个输入信号和电化学单元的至少一个输出信号。有利地，通过根据本发明的这种方法可以更有效地、尤其更简单地设计电化学单元的状态、尤其退化状态的确定和/或预测。与传统的不精确的方法、特别是计算方法、可能地借助于电化学单元的损失项的能斯特电压计算相比，根据所提出的方法有利地可以有效地、更确切地说在电化学单元运行期间分析状态。由此存在如下有利的可能性：即在运行期间至少时间上反复地、尤其持久地监控电化学单元的状态，由此可以迅速识别临界状态、优选退化状态并且可以及早采取可能的对策。因此正好可以有利地延长电化学单元的潜在使用寿命。
31.该方法可以具有多个方法子步骤。特别地，在用于分析电化学单元的状态的方法的称作为检测步骤的第一方法步骤中，至少测量输入信号和至少测量输出信号，特别是至
少测量输入电压和至少测量输出电压，优选地借助于监控单元来测量。在检测步骤中，基于电极的传感器可以与要检查的工艺流体、特别是燃料和/或排气直接接触。沿着方法的时间进程，随检测步骤之后可以是第二方法子步骤，更确切地说方法的评估步骤。有利地，在评估步骤中，特别结借助于计算单元，借助至少输入信号和输出信号分析状态并且至少求出电化学单元的退化参数。该方法的称作为控制和/或调节步骤的第三方法子步骤可以在时间进程方面在评估步骤之后进行。优选地，在控制和/或调节步骤中，在分析过的状态偏离目标状态的情况下，有利地借助控制单元采取至少一个措施，以至少减轻电化学单元的过早退化。例如，在控制和/或调节步骤中，至少燃料输送和/或再循环管线的流和/或电池电压和/或电池电流和/或含氧流体的输送更确切地优选在考虑退化参数的情况下来进行调节和/或控制。
32.在此，该电化学设备以及根据本发明的方法不应限于上述应用和实施方式。特别地，电化学设备为了履行在此描述的功能可以具有与在此提出的各个元件、构件和单元以及方法步骤不同数量的数量。
附图说明
33.从如下的附图描述中得出其他的优点。在附图中示出本发明的一个实施例。附图、说明书和权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员也有利地单独考虑这些特征并将其组合成其他有意义的组合。
34.其中：图1示出具有监控单元的构成为燃料电池设备的电化学设备，和图2示出用于运行电化学设备的方法的示意流程图。
具体实施方式
35.图1示出电化学系统40。电化学系统40示例性地构成为燃料电池系统并且具有构成为燃料电池设备的电化学设备10。当前，电化学系统40具有电化学单元14，所述电化学单元设置用于将至少一种反应物转化为至少一种产物，当前用于转化燃料。替选地，电化学单元14也可以是电化学设备10的一部分。在此，电化学单元14在功能上作为单独的燃料电池示出。电化学单元14优选地包括多个燃料电池，所述燃料电池例如可以分组地设置在一个或多个燃料电池堆中。至少燃料电池可以具有至少一个氧电极和/或燃料电极和/或电解质（未示出）。
36.此外，电化学系统40具有外围设备装置38。外围设备装置38包括对于运行电化学单元14、更确切地说当前燃料电池所需的和/或支持电化学单元14的运行的所有的元件和单元。在当前的简化的视图中，外围设备装置38具有含氧流体28的输送装置、燃料输送装置30、重整器单元32和再循环管线42。附加地，外围设备装置38可以例如具有用于输送燃料、氧化剂和/或排气的输送元件、其他的重整器单元和/或热交换器等。图1示出：重整器单元32设置在燃料输送装置30和电化学单元14之间。当前，电化学系统40具有在电化学单元14下游的补燃烧器单元44，其中电化学系统40具有将电化学单元14与补燃烧器单元44连接的阴极排气管线46和阳极排气管线18、48。电化学系统40的排气管线50又从补燃烧器单元44离开。在该示例实施方案中，再循环管线42将阳极排气管线18、48与电化学系统40的构成为
燃料输入管线的输入管线16反馈耦联，所述输入管线对电化学单元14供应燃料。
37.为了分析电化学单元14的至少一个状态，电化学设备10具有监控单元12。监控单元12具有至少一个基于电极的传感器24、26。在该实施方案中，基于电极的传感器24、26构成为跳跃式λ探针。如图1中可见，基于电极的传感器24设置在输入管线16中。此外，基于电极的传感器26设置在电化学系统40的始于电化学单元14的输出管线18中。
38.在至少一个运行状态中，监控单元12更确切地恰好借助于基于电极的传感器24、26测量电化学单元14的至少一个输入信号和电化学单元14的至少一个输出信号。关于图1，监控单元12借助于电化学单元14的燃气侧的进入侧20处的基于电极的传感器24测量输入信号。监控单元12借助于基于电极的传感器26在电化学单元14的燃气侧的离开侧22处测量输出信号。
39.基于电极的传感器24、26设置用于：产生与输入管线16和/或输出管线18中要检查的工艺流体相关的输入和/或输出信号。当前，输入信号是在电化学单元14的输入端、更确切地说燃气侧的进入侧20处测量的输入电压。此外，输出信号是在电化学单元14的输出端处、更确切地说在燃气侧的离开侧22处测量的输出电压。借助于构成为跳跃式λ探针的基于电极的传感器24、26可以在输入端和/或输出端处测量输入电压和/或输出电压。在该示例性实施方案中，输入电压是阳极输入能斯特电压u
nernst,an,ein
。当前，输出电压是阳极输出能斯特电压u
nernst,an,aus
。
40.为了更有效且更方便地设计电化学单元14的状态、优选退化状态的监控，监控单元12在电化学单元14的运行状态中至少时间上反复地、优选以规则的时间间距并且尤其优选持久地监控输入信号和/或输出信号。当前，电化学设备10包括计算单元34，所述计算单元借助于至少输入信号和输出信号分析状态并且求出电化学单元14的至少一个退化参数。计算单元34设置用于：计算至少一个电变量。当前，计算单元34至少从输入电压、更确切地u
nernst,an,ein
和输出电压、更确切地u
nernst,an,aus
的算数平均值中计算电化学单元、当前为燃料单池的能斯特电压u
nernst,zelle
。
41.此外，电化学设备10具有控制单元36，在分析过的状态与目标状态偏差的情况下，所述控制单元采取至少一种措施，以至少减轻电化学单元14的过早退化。在此，目标状态是电化学单元14的如下状态，在所述状态中没有导致电化学单元14过早退化的机制起作用。控制单元36为了至少减轻电化学单元14的过早退化而采取的措施可以例如包括：改变电化学单元14的工作点和/或改变反应物的体积流和/或组分或其他的对于本领域技术人员显得有意义的措施，其中所述反应物在运行状态下经由输入管线16输送给电化学单元14。当前，控制单元36至少控制燃料输送装置30和/或再循环管线42的流，更确切地说在考虑退化参数的情况下。附加地，控制单元36设置用于操控电化学单元14，其中控制单元36在操控时考虑退化参数。在操控电化学单元14时，控制单元36例如可以控制和/或调节电化学单元14的电流、特别是电池电流i
zelle
，和/或电压、特别是电池电压u
zelle
，以便至少减轻电化学单元14的退化。附加地，控制单元36可以设置用于操控含氧流体28的输送，其中控制单元36在操控时考虑退化参数（未示出）。
42.在图2中示意性地示出用于运行上述电化学设备10的方法的流程图。该方法包括多个方法子步骤。在该方法的称作为检测步骤100的第一方法子步骤中，借助于监控单元12自动化地测量至少输入信号和至少输出信号，以分析电化学单元14的状态。沿着方法的时
间进程，随检测步骤100之后进行第二方法子步骤，更确切地说方法的评估步骤110。在评估步骤110中，特别借助于计算单元34，借助至少输入信号和输出信号分析状态并且至少求出电化学单元14的退化参数。该方法的称作为控制和/或调节步骤120的第三方法子步骤可以在时间进程方面在评估步骤110之后进行。在控制和/或调节步骤120中，在分析过的状态偏离目标状态的情况下优选借助于控制单元36采取至少一个措施，以至少减轻电化学单元14的过早退化。在此，更确切地说优选在考虑退化参数的情况下至少调节和/或控制燃料输送装置30和/或再循环管线42的流和/或含氧流体28的输送装置和/或电池电压u
zelle
和/或电池电流i
zelle
。