[发明专利]燃料电池堆中的阳极排放控制

摘要

一种电化学燃料电池组件包括具有燃料输送入口和燃料输送出口的燃料电池堆。所述燃料电池堆还包括各自具有膜‑电极组件和流体流动路径的多个燃料电池，所述流体流动路径耦合在所述燃料输送入口与所述燃料输送出口之间用于将燃料输送到所述膜‑电极组件。燃料输送管道耦合到所述燃料输送入口用于将流体燃料到输送所述堆。排放管道耦合到所述燃料输送出口用于将流体排放出所述堆。耦合到所述排放管道的可变孔口流动控制装置被配置成动态地改变随以下控制参数中的一个或多个变化的从所述燃料输送出口进入到所述排放管道中的流体的量：(i)测量的燃料浓度；(ii)测量的湿度；(iii)所述堆中的燃料电池的电池电压；(iv)所述堆中的燃料电池的阻抗；(v)所述堆中的燃料电池的电阻。所述可变孔口流动控制装置可以耦合到再循环管道，并且可以被配置成动态地改变随所述控制参数改变的从所述燃料输送出口进入到所述排放管道中的流体的比例。

主权项

1.一种电化学燃料电池组件，其包括：具有燃料输送入口和燃料输送出口的燃料电池堆，所述燃料电池堆还包括各自具有膜‑电极组件和流体流动路径的多个燃料电池，所述流体流动路径耦合在所述燃料输送入口与所述燃料输送出口之间用于将燃料输送到所述膜‑电极组件；耦合到所述燃料输送入口的燃料输送管道，用于将流体燃料输送到所述堆；耦合到所述燃料输送出口的排放管道，用于将流体排放出所述堆；耦合到所述排放管道的可变孔口流动控制装置，其被配置成动态地改变随以下控制参数中的一个或多个变化的从所述燃料输送出口进入到所述排放管道中的流体的量：(i)测量的燃料浓度；(ii)测量的湿度；(iii)所述堆中的燃料电池的电池电压；(iv)所述堆中的燃料电池的阻抗；(v)所述堆中的燃料电池的电阻；耦合在所述燃料输送出口和所述燃料输送管道之间的再循环管道，用于将流体从所述燃料输送出口再循环到所述燃料输送入口；以及在所述再循环管道中的换热器；其中所述燃料输送管道、所述再循环管道和所述燃料电池堆中的所述燃料流动路径一起限定燃料回路；其中所述可变孔口流动控制装置耦合到所述再循环管道，并且被配置成动态地改变随所述控制参数变化的从所述燃料输送出口进入到所述排放管道中的流体的比例；其中所述再循环管道经由所述燃料输送管道中的喷射器耦合到所述燃料输送管道，所述再循环管道被耦合到所述喷射器的吸入口并且所述燃料输送入口被耦合到所述喷射器的排出口；其中所述喷射器是可变孔口喷射器；其中所述组件还包括控制器，所述控制器被配置为调制所述喷射器的排出压力以影响通过所述可变孔口流动控制装置的排放速率；以及其中所述控制器还被配置为调制所述喷射器的排出压力和通过所述可变孔口流动控制装置的流量量值以影响横跨所述换热器的负荷。