[发明专利]氢浸没式燃料电池堆及相关操作

说明书

技术领域

本发明的技术领域总体涉及燃料电池堆，以及用于使燃料电池堆操 作的方法，包括启动及关闭该燃料电池堆的方法。

背景技术

燃料电池通常包括阴极侧、阳极侧、夹在阴极侧与阳极侧之间的电 解质部分、以及横跨阴极侧与阳极侧的电路。加压氢被供应至阳极侧而 加压氧(空气中)被供应至阴极侧。阳极侧的催化剂将氢分解为电子与 质子。因为电解质部分是H+离子导体，故质子从阳极侧通过电解质部分 迁移至阴极侧。但是因为电解质部分也是电绝缘体，故其迫使电子流经 电路以在到达燃料电池的阴极侧的途中作有用功。多余的氢流动离开阳 极侧并可通过堆再循环或返回至氢源。阴极侧的催化剂电催化加压氧 (空气中)与从阳极流经电解质部分的质子结合，并与流经电路的电子 结合从而产生水。

发明内容

本发明的一个实施例可包括一种产品，其包括燃料电池堆以及壳体 设备，该壳体设备密封地封闭燃料电池堆以在燃料电池堆与壳体设备之 间限定氢室。

本发明的另一实施例可包括一种方法，其包括使燃料电池系统操 作，燃料电池系统包括燃料电池堆以及燃料电池壳体，燃料电池壳体至 少部分封闭燃料电池堆并在壳体与包括阳极侧及阴极侧的堆之间至少 部分限定氢室。所述操作包括使氢流入阳极侧并使空气流入阴极侧，产 生电，并利用该电操作连接至堆的主电气装置。该方法还包括关闭堆， 包括：将堆从主电气装置断开；使进入及离开阴极侧的空气流停止；保 持壳体与堆之间的氢室内氢的正压力高于大气压；并且允许由氢消耗堆 中的氧。

通过以下提供的详细描述将理解本发明的其他示意性实施例。应当 理解，揭示了本发明的示意性实施例的详细描述及具体示例仅用于说明 目的，并不意在对本发明的范围构成限制。

附图说明

根据详细描述及附图将更清楚地理解本发明的示意性实施例，其 中：

图1是当在启动或关闭过程中燃料电池内存在H₂/空气锋面时燃料 电池的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的燃料电池系统的示意图；

图3是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图4是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图5是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图6是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图7是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图7a是图7的燃料电池系统的一部分的横断剖面视图；

图8是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图9是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示意 图；

图10是图1的燃料电池系统的一部分的示意图；而

图11是根据本发明的另一个实施例的燃料电池系统的一部分的示 意图。

具体实施方式

以下描述仅是说明性质，其并不意在对本发明、其实施例或应用构 成任何限制。

参考图1，在汽车燃料电池100中示出了H2/空气锋面F，燃料电池 100可包括阳极侧102、阴极侧104、以及两者之间的电解质膜106。通 常，H₂/空气锋面F会在燃料电池100启动及关闭过程中形成，并会引发 阴极碳腐蚀反应，由此导致燃料电池劣化。当燃料电池100关闭并在燃 料电池100上不存在负载时，终止氢流入阳极侧102。但会保持一些氢 并且空气会漏入阳极侧102，由此导致燃料电池电极的空气/空气区域中 较高的阴极电势，这会导致催化剂或催化剂载体氧化和腐蚀以及随之而 来的燃料电池性能劣化。