[發明專利]在冷凍啟動過程中燃料電池堆中用于冷卻和加濕的存留水

無效

• 申請號: 200580049465.5
• 申請日: 2005-04-15
• 公開（公告）號: CN101223665A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: R·M·達林;C·E·埃文斯;C·A·賴澤爾;T·斯基巴;R·J·巴利埃特
• 申請（專利權）人: UTC電力公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

1.一種燃料電池動力裝置(19)，包括：

布置在燃料電池堆(20)中的多個燃料電池(70，70a，70c)，每個燃料電池包括具有設置在陽極催化劑與陰極催化劑之間的質子交換聚合物電解質隔膜的成套電極組件(72)，所述陽極和陰極均具有氣體擴散層，帶有與陽極氣體擴散層相鄰的燃料反應氣體流動通道(74)的多孔、至少部分親水的陽極水傳輸板(75)，和帶有與陰極氣體擴散層相鄰的氧化劑反應氣體流動通道(82)的多孔、至少部分親水的陰極水傳輸板(81)；

設置在所述陽極水傳輸板與所述陰極水傳輸板之間的多條水通道；

在所述燃料電池動力裝置運行時將水提供給所述水通道的設備，所述水在所述水通道與所述水傳輸板之間進行傳輸；

其特征在于：

在所述燃料電池動力裝置未運行且少于明顯量的水被排放到所述反應氣體流動通道中時，水被保持在所述水通道和所述水傳輸板中，從而確保在所述燃料電池堆的溫度降到冰點以下時在所述反應氣體流動通道中只有少量冰。

2.根據權利要求1所述的燃料電池動力裝置，其中：

所述水通道被開口。

3.根據權利要求2所述的燃料電池動力裝置，其中：

所述水通道在燃料電池堆的頂部處被開口。

4.根據權利要求2所述的燃料電池動力裝置，還包括：

連接至所述開口并且提供剛好足夠的真空以使水上升到所述燃料電池堆的頂部而不流經所述泵的微型真空泵。

5.根據權利要求4所述的燃料電池動力裝置，其中當所述燃料電池動力裝置正在運行時以及當所述燃料電池動力裝置關閉時所述泵是運行的，從而在關閉期間將水保留在所述水通道中。

6.根據權利要求2所述的燃料電池動力裝置，其中在所述水通道的頂部或底部或者在所述水通道的頂部和底部處具有閥門。

7.根據權利要求2所述的燃料電池動力裝置，其中所述水通道經止回閥開口排出。

8.根據權利要求7所述的燃料電池動力裝置，其中所述止回閥包括具有設置在所述隔膜之上的疏水性流體的疏水性隔膜。

9.根據權利要求8所述的燃料電池動力裝置，其中所述疏水性流體在高于大約-50℃以上而不凍結。

10.根據權利要求2所述的燃料電池動力裝置，其中當所述燃料電池動力裝置未運行時，選擇所述水通道的特征以使所述水通道中水的毛細上升距離至少達到所述燃料電池堆高度的三分之一。

11.一種運行燃料電池動力裝置(19)的方法，從而使得當所述動力裝置未運行時，冰不會阻塞反應氣體流動通道，所述燃料電池動力裝置包括：布置在燃料電池堆(20)中的多個燃料電池(70，70a，70c)，每個燃料電池包括具有設置在陽極催化劑層與陰極催化劑層之間的質子交換聚合物電解質隔膜的成套電極組件(72)，所述陽極和陰極均具有氣體擴散層，帶有與陽極氣體擴散層相鄰的燃料反應氣體流動通道(74)的多孔、至少部分親水的陽極水傳輸板(75)，和帶有與陰極氣體擴散層相鄰的氧化劑反應氣體流動通道(82)的多孔、至少部分親水的陰極水傳輸板(81)；多條水通道被設置在所述陽極水傳輸板與所述陰極水傳輸板之間；所述方法包括以下步驟：

在所述燃料電池動力裝置運行時，將水提供給所述水通道，所述水在所述水通道與所述水傳輸板之間進行傳輸；

其特征在于：

在所述燃料電池動力裝置未運行時，將水保留在所述水通道和所述水傳輸板中。

12.根據權利要求11所述的方法，其中：

所述保留的步驟包括：

在關閉所述燃料電池動力裝置時，阻塞所述水通道的上端和所述水通道的下端之一或者二者。

13.根據權利要求11所述的方法，其中：

所述保留的步驟包括選擇所述水通道的特征以使所述水通道中水的毛細上升距離至少達到所述燃料電池堆高度的三分之一。

14.根據權利要求11所述的方法，其中：

所述保留的步驟包括向所述水通道施加負壓。