[发明专利]运行燃料电池堆的方法

说明书

技术领域

本申请的披露内容主要涉及的领域包括燃料电池堆和运行所述燃料电池堆的方法。

背景技术

在车辆应用中，燃料电池堆可能需要经受超过30,000次的启动/停止循环。在燃料电池堆的正常运行中，空气持续地流入燃料电池堆的阴极侧内且氢持续地流入燃料电池堆的阳极侧内。在停止阶段，如果电路是开路的且电池上不再存在负载，则可能产生不能接受的阳极和阴极电位，从而导致催化剂和催化剂载体产生氧化和腐蚀以及电池电位的降低。

发明内容

本发明的多个实施例包括燃料电池堆和运行所述燃料电池堆的方法。

通过下文提供的详细描述将易于理解本发明的其它典型实施例。应该理解：尽管该详细描述和特定实例示出了本发明的典型实施例，但仅旨在用于示例性的目的而绝不旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将更充分地理解本发明的典型实施例，其中：

图1是示出了根据本发明的一个实施例的方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的燃料电池系统和运行所述燃料电池系统的方法的示意流程图；和

图3示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池堆的一部分。

具体实施方式

下面对一个或多个实施例进行的描述在本质上仅是示例性的且绝不旨在限制本发明及其应用或使用。

图1是示出了本发明的一个实施例的流程图，所述实施例包括多个步骤。在第一步骤200中，可通过使氢流入阳极反应剂气体流场内且使空气流入阴极反应剂气体流场内并且通过燃料电池堆产生电力而运行外部电路中的初级电气装置，从而运行燃料电池堆。在第二步骤202中，在燃料电池堆的停止期间，使初级电气装置与燃料电池堆断开连接。在第三步骤204中，通过使空气流入阴极反应剂气体流场内而吹扫出阴极反应剂气体流场中的气体。其后，在第四步骤206中，随后通过使氢流入阴极反应剂气体流场内而再次吹扫出阴极反应剂气体流场中的气体。在第五步骤208中，通过使空气流入阳极反应剂气体流场内吹扫出阳极反应剂气体流场中的气体。其后，在第六步骤210中，用氢对阳极反应剂气体流场进行充注。在第七步骤212中，可通过使氢流入阳极反应剂气体流场内、使燃料电池堆短接、随后使短接的燃料电池堆断开连接、并且使空气流入阴极反应剂气体流场内(以避免在启动过程中出现燃料不足的情况)而实现燃料电池堆的启动。

现在参见图2，本发明的一个实施例包括燃料电池系统100，所述燃料电池系统包括燃料电池堆10，所述燃料电池堆包括多个燃料电池。每个燃料电池包括电解质膜12以及具有阴极反应剂气体流场的阴极侧14和具有阳极反应剂气体流场的阳极侧16。空气入口导管18被设置并被连接至压缩机20。压缩机出口导管22从压缩机20被连接至燃料电池堆的阴极侧14。第一阀24被设置在压缩机出口导管22中以便控制通过导管22的气体流。

设置了氢源26，如储罐中的压缩氢或储罐中的液体氢。第一氢罐出口导管28从氢源26延伸至燃料电池堆10的阳极侧16。第二阀30和第三阀32被设置在第一氢罐出口导管28中以便控制通过所述第一氢罐出口导管的部分的气体流。第一旁通导管34被设置且在位于压缩机20与第一阀24之间的位置处的空气压缩机出口导管22至位于第二阀30与第三阀32之间的位置处的第一氢罐出口导管28之间进行延伸。第二氢气出口导管38被连接至氢源26且被连接至燃料电池堆10的阴极侧14。第五阀40被设置在第二氢罐出口导管38中以便控制通过所述第二氢罐出口导管的气体流。氢分配器装置42被设置在燃料电池堆10的阴极侧14中。阴极排气导管44被连接至燃料电池堆的阴极侧14且包括位于所述阴极排气导管中的用于控制通过阴极排气导管44的气体流的第六阀46。阳极排气导管48被连接至燃料电池堆10的阳极侧16且第七阀50被设置在阳极排气导管48中以便控制通过所述阳极排气导管的气体流。

可利用冷却系统51对燃料电池堆10进行冷却，所述冷却系统包括被连接至燃料电池堆10的冷却剂流体出口导管52，所述冷却剂流体出口导管例如在一端上位于阳极侧16上且在第二端上被连接至冷却剂泵54。冷却剂流体入口导管56在一端上被连接至冷却剂泵54且在另一端上被连接至燃料电池堆10的阴极侧14。热交换器58可被设置在冷却剂回路中，例如位于泵54与燃料电池堆10的阴极侧14之间。