[發明專利]運行燃料電池堆的方法

有效

• 申請號: 200710161130.3
• 申請日: 2007-12-18
• 公開（公告）號: CN101207217A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 余代強
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/24;H01M8/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

本申請的披露內容主要涉及的領域包括燃料電池堆和運行所述燃料電池堆的方法。

背景技術

在車輛應用中，燃料電池堆可能需要經受超過30,000次的啟動/停止循環。在燃料電池堆的正常運行中，空氣持續地流入燃料電池堆的陰極側內且氫持續地流入燃料電池堆的陽極側內。在停止階段，如果電路是開路的且電池上不再存在負載，則可能產生不能接受的陽極和陰極電位，從而導致催化劑和催化劑載體產生氧化和腐蝕以及電池電位的降低。

發明內容

本發明的多個實施例包括燃料電池堆和運行所述燃料電池堆的方法。

通過下文提供的詳細描述將易于理解本發明的其它典型實施例。應該理解：盡管該詳細描述和特定實例示出了本發明的典型實施例，但僅旨在用于示例性的目的而絕不旨在限制本發明的范圍。

附圖說明

通過詳細描述和附圖將更充分地理解本發明的典型實施例，其中：

圖1是示出了根據本發明的一個實施例的方法的流程圖；

圖2是根據本發明的一個實施例的燃料電池系統和運行所述燃料電池系統的方法的示意流程圖；和

圖3示出了根據本發明的一個實施例的燃料電池堆的一部分。

具體實施方式

下面對一個或多個實施例進行的描述在本質上僅是示例性的且絕不旨在限制本發明及其應用或使用。

圖1是示出了本發明的一個實施例的流程圖，所述實施例包括多個步驟。在第一步驟200中，可通過使氫流入陽極反應劑氣體流場內且使空氣流入陰極反應劑氣體流場內并且通過燃料電池堆產生電力而運行外部電路中的初級電氣裝置，從而運行燃料電池堆。在第二步驟202中，在燃料電池堆的停止期間，使初級電氣裝置與燃料電池堆斷開連接。在第三步驟204中，通過使空氣流入陰極反應劑氣體流場內而吹掃出陰極反應劑氣體流場中的氣體。其后，在第四步驟206中，隨后通過使氫流入陰極反應劑氣體流場內而再次吹掃出陰極反應劑氣體流場中的氣體。在第五步驟208中，通過使空氣流入陽極反應劑氣體流場內吹掃出陽極反應劑氣體流場中的氣體。其后，在第六步驟210中，用氫對陽極反應劑氣體流場進行充注。在第七步驟212中，可通過使氫流入陽極反應劑氣體流場內、使燃料電池堆短接、隨后使短接的燃料電池堆斷開連接、并且使空氣流入陰極反應劑氣體流場內(以避免在啟動過程中出現燃料不足的情況)而實現燃料電池堆的啟動。

現在參見圖2，本發明的一個實施例包括燃料電池系統100，所述燃料電池系統包括燃料電池堆10，所述燃料電池堆包括多個燃料電池。每個燃料電池包括電解質膜12以及具有陰極反應劑氣體流場的陰極側14和具有陽極反應劑氣體流場的陽極側16。空氣入口導管18被設置并被連接至壓縮機20。壓縮機出口導管22從壓縮機20被連接至燃料電池堆的陰極側14。第一閥24被設置在壓縮機出口導管22中以便控制通過導管22的氣體流。

設置了氫源26，如儲罐中的壓縮氫或儲罐中的液體氫。第一氫罐出口導管28從氫源26延伸至燃料電池堆10的陽極側16。第二閥30和第三閥32被設置在第一氫罐出口導管28中以便控制通過所述第一氫罐出口導管的部分的氣體流。第一旁通導管34被設置且在位于壓縮機20與第一閥24之間的位置處的空氣壓縮機出口導管22至位于第二閥30與第三閥32之間的位置處的第一氫罐出口導管28之間進行延伸。第二氫氣出口導管38被連接至氫源26且被連接至燃料電池堆10的陰極側14。第五閥40被設置在第二氫罐出口導管38中以便控制通過所述第二氫罐出口導管的氣體流。氫分配器裝置42被設置在燃料電池堆10的陰極側14中。陰極排氣導管44被連接至燃料電池堆的陰極側14且包括位于所述陰極排氣導管中的用于控制通過陰極排氣導管44的氣體流的第六閥46。陽極排氣導管48被連接至燃料電池堆10的陽極側16且第七閥50被設置在陽極排氣導管48中以便控制通過所述陽極排氣導管的氣體流。

可利用冷卻系統51對燃料電池堆10進行冷卻，所述冷卻系統包括被連接至燃料電池堆10的冷卻劑流體出口導管52，所述冷卻劑流體出口導管例如在一端上位于陽極側16上且在第二端上被連接至冷卻劑泵54。冷卻劑流體入口導管56在一端上被連接至冷卻劑泵54且在另一端上被連接至燃料電池堆10的陰極側14。熱交換器58可被設置在冷卻劑回路中，例如位于泵54與燃料電池堆10的陰極側14之間。