[发明专利]操作燃料电池系统的方法及可相应地操作的燃料电池系统

权利要求书

1.一种操作燃料电池系统(1，15)的方法，所述燃料电池系统包括至少一个活性膜片(2)，该活性膜片夹在一个阳极层(4)和一个阴极层(3)之间并包括催化剂；以及一个通至阳极层的燃料源和一个通至阴极层的空气源(17，18)，其中由空气源供应的空气借助压力引入燃料电池系统，沿阴极层通过，然后离开燃料电池系统，并且用作氧化剂和冷却剂，其特征在于：空气以一个导致25和140之间的范围内的化学计量比的速率被引入燃料电池系统(1，15)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述化学计量比在45和90之间的范围内。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述燃料电池系统(15)内的空气流方向在一定时间间隔后交替地逆反。

4.一种适于按照权利要求1至3中任一项所述的方法操作的燃料电池系统，所述燃料电池系统(1，15)包括至少一个夹在一个阳极层(4)和一个阴极层(3)之间且包括催化剂的活性膜片(2)，以及一个通至阳极层的燃料源和一个通至阴极层的空气源(17，18)，其特征在于：所述阴极层(3)或一部分阴极层设有空气穿透通道，可使平行于膜片(2)的空气流的流动速率为一个导致25和140之间的范围内的化学计量比的流动速率。

5.如权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于：所述空气穿透通道在一个邻近且接触阴极层(3)的空气引导层(10)内形成，所述阴极层具有扩散性质。

6.如权利要求4或5所述的燃料电池系统，其特征在于：所述空气穿透通道由在阴极层(3)内或空气引导层(10)内形成的、沿空气流动路径延伸的通道(11)构成。

7.如权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于：通道(11)的总横截面积在流动方向上减小。

8.如权利要求4至7中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于：它包括一个燃料电池叠，该燃料电池叠的几何形状为具有矩形横截面的平行六面体，其中每个单个电池(1)的所述空气穿透通道(10)的方向平行于所述矩形的短边。

9.如权利要求4至7中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于：它包括一个几何形状接近圆筒形的燃料电池叠(15)，燃料电池叠的每个电池包括一个呈圆环形的活性区域，叠中的所述圆环限定一个叠内的中央管(16)，所述空气穿透通道(10)从所述管散布，并使空气流径向地穿过各电池。

10.如权利要求9所述的燃料电池系统，其特征在于：所述空气流是借助一个或两个设置在燃料电池叠(15)的一个或两个端板(19)上的鼓风机(19)产生的。

11.如权利要求4至10中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于：它包括一个燃料电池叠(15)，该燃料电池叠带有在单个燃料电池间的气体分离板(5)，其中所述气体分离板的材料具有＞0.04Wm²/(KgK)的平行于膜片的热传导性与密度的比。

12.如权利要求11所述的燃料电池系统，其特征在于：所述气体分离板(5)的材料是膨胀石墨制成的箔。

13.如权利要求4至12中任一项所述的燃料电池系统，其特征在于：单个燃料电池(1)在其阴极侧包括一个扩散结构，其中包含空气过滤器。

14.如权利要求13所述的燃料电池系统，其特征在于：所述空气过滤器是由一层强疏水的且包括小的孔尺寸的片材制成的。

15.如权利要求14所述的燃料电池系统，其特征在于：空气过滤器的材料是其中填充导电材料的多孔拉伸PTFE箔。

16.如权利要求15所述的燃料电池系统，其特征在于：所述PTFE箔还受到压缩并浸渍PTFE清洁剂悬浮液。