[實用新型]一種燃料電池的保護系統

無效

• 申請號: 201120012856.2
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN201985205U
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 李步高;姚宇希;侯向理
• 申請（專利權）人: 浙江高成綠能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型屬于燃料電池領域，具體涉及一種燃料電池的保護系統。

背景技術

燃料電池在非工作條件下，通常會有空氣進入陽極，再次啟動過程中，氫氣進入陽極后會在膜電極催化劑作用下與空氣中的氧氣反應生成大量熱，導致催化劑燒結，并導致質子膜損傷，影響燃料電池的耐久性。此外氫氣與空氣混合在膜電極內部也會形成復雜電化學體系，導致膜電極與雙極板的損傷。燃料電池在停機過程中，會有空氣隨著氫氣排空管道進入陽極，仍然會發生氫氣與空氣混合，產生上述反應損害燃料電池壽命。

現有技術中，為防止燃料電池發生上述損傷，通常采用氮氣吹掃的辦法來放置氫氣與空氣直接在電池內部混合，但氮氣需要額外容器經常充裝，不方便使用，具體參見專利號為ZL200720015229.8的中國實用新型專利中的公開。

此外，專利號為ZL200710157420.0的中國實用新型專利公開了一種保護燃料電池汽車發動機的自生成氮氣吹掃裝置，該裝置采用脫氧劑來脫除空氣中的氧氣生成氮氣對燃料電池陽極進行吹掃。但該脫氧劑再生需要燃料電池輸出的電能對其進行加熱再生，增加了系統控制的復雜性和電能的消耗。

發明內容

本實用新型提供了一種燃料電池的保護系統，避免燃料電池啟動與停止期間，氫氣與空氣混合進入陽極對電池耐久性造成的損害。

一種燃料電池的保護系統，包括燃料電池和氫氣供給裝置，在所述燃料電池出口或/和入口設置有氫氧反應罐，所述氫氧反應罐中內置用于催化氫氧反應的催化劑。

其中，所述的氫氧反應罐的容積為所述的燃料電池中的氫氣室容積的0.1倍以上，優選為0.5～5倍，既可使得氫氣和氧氣在其中混合均勻，又不會占用太多的體積。

其中，所述的催化劑為金屬催化劑，可為負載型，也可為非負載型，優選為負載型金屬催化劑；所述的催化劑的活性成分為鉑、鈀、銠、釕、銥、鎳、銀中的一種或幾種。

其中，所述的催化劑在所述的氫氧反應罐中可呈多孔狀結構堆放，以增加與氣體接觸面積并使進入氫氧反應罐的氣體能夠充分混合，提高催化效果。

其中，所述的催化劑用量以從所述的氫氧反應罐出來的氣體中的氫氣或氧氣至少一種的體積百分比含量降至5％以下為準。

所述的燃料電池的保護系統中，在燃料電池出口和入口均設置有氫氧反應罐時，由氫氣供給裝置輸出的氫氣，先通過燃料電池入口的氫氧反應罐，然后再進入燃料電池中；燃料電池排出的尾氣先通過燃料電池出口的氫氧反應罐，然后再進行排放。

本實用新型中，既可在入口和出口單獨設置所述的氫氧反應罐，也可在入口和出口同時設置所述的氫氧反應罐。當燃料電池啟動或停止時，氫氣與空氣中的氧氣在所述的氫氧反應罐內反應，從而防止氫氣與空氣混合后進入燃料電池對膜電極和雙極板產生腐蝕作用，延長燃料電池的耐久性。

附圖說明

圖1為本實用新型的燃料電池的保護系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖來詳細說明本實用新型，但本實用新型并不僅限于此。

實施例1

如圖1所示，一種燃料電池的保護系統，依次包括：氫氣供給裝置、燃料電池入口氫氧反應罐、燃料電池和燃料電池出口氫氧反應罐，在燃料電池入口氫氧反應罐和燃料電池出口氫氧反應罐中呈多孔狀結構堆放球狀Pt/Al₂O₃催化劑(可由杭州凱明催化劑有限公司購得)，催化劑中Pt的質量百分含量為1％，催化劑粒徑3mm，催化劑用量為40克，堆體積為40ml，燃料電池入口氫氧反應罐和燃料電池出口氫氧反應罐容積均為50ml。

以100W燃料電池為例，燃料電池中的氫氣室容積約為50ml，此時，燃料電池中的氫氣室容積與燃料電池入口氫氧反應罐(或者燃料電池出口氫氧反應罐)的容積之比為1∶1。

當打開氫氣供給裝置，氫氣首先進入燃料電池入口氫氧反應罐，在催化劑的作用下與其中殘余空氣中的氧氣發生反應，然后再進入燃料電池，從而防止了氫氧混合氣體在燃料電池膜電極表面反應。

關機時，空氣逐漸從尾排口進入燃料電池出口氫氧反應罐，并在其中與殘留的氫氣發生反應，然后逐漸擴散進入燃料電池內部，從而防止了氫氧混合氣體在燃料電池膜電極表面反應。

實施例2