[发明专利]燃料电池堆的夏季和冬季模式操作

权利要求书

1.一种在温度可能随着时间在水的凝固点之上或之下变化的环境下操作燃料电池的方法，该燃料电池包括具有入口和出口的氧化剂反应物流场通道，以及由从氧化剂通道入口到通道出口的跨度限定的氧化剂通道长度，该方法包括：

当预期电池在凝固温度之上关闭和蓄电时，在夏季模式中操作电池；以及

当预期电池在凝固温度之下关闭和蓄电时，在冬季模式中操作电池，

其中，在夏季模式中在稳态操作期间电池中的相对湿度在氧化剂通道长度的某些部分上大于100％，并且在冬季模式中在稳态操作期间电池中的相对湿度在基本上整个氧化剂通道长度上小于100％。

2.根据权利要求1的方法，其中在夏季模式中在稳态操作期间电池中的相对湿度在大于50％的氧化剂通道长度上大于100％。

3.根据权利要求1的方法，其中在冬季模式中在稳态操作期间电池中的相对湿度在基本上整个氧化剂通道长度上大于60％。

4.根据权利要求3的方法，其中在冬季模式中在稳态操作期间电池中的相对湿度在基本上整个氧化剂通道长度上大于80％。

5.根据权利要求1的方法，其中该燃料电池是固态聚合物电解质燃料电池。

6.根据权利要求5的方法，其中该固态聚合物电解质是全氟磺酸聚合物。

7.根据权利要求5的方法，其中该固态聚合物电解质的离子导电性在100％相对湿度下比在小于100％相对湿度下大。

8.根据权利要求5的方法，其中该燃料电池是包括多个串联堆叠的电池的燃料电池堆。

9.根据权利要求1的方法，其中通过使用湿度廓线模型的计算来确定相对湿度。

10.根据权利要求1的方法，其中在由于改变跨越燃料电池施加的外部负载而产生的瞬态期间，在冬季模式操作中，电池中的相对湿度在氧化剂通道长度的某些部分上超过100％。

11.根据权利要求1的方法，其中在由于启动而产生的瞬态期间，在冬季模式操作中，电池中的相对湿度在氧化剂通道长度的某些部分上超过100％。

12。根据权利要求1的方法，其中该燃料电池包括两种反应物和冷却剂的流场通道，并且其中两种反应物和冷却剂的流动方向基本上是相同的。

13.根据权利要求1的方法，其中从凝固温度以下的启动时间少于如果在关闭之前在稳态操作期间电池中的相对湿度在氧化剂通道长度的某些部分上大于100％时的启动时间。

14.一种包括燃料电池和控制系统的燃料电池系统，该燃料电池包括具有入口和出口的反应物流场通道，并且由从通道入口到通道出口的跨度限定该通道长度，其中该控制系统被配置以根据权利要求1的方法来操作燃料电池。