[發(fā)明專利]包括抗微生物圖案化表面的燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710864238.2
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN107634244B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬修斯·克雷斯派;普拉塔普·羅摩;丹尼爾·尼南
• 申請（專利權(quán)）人: 智慧能量有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04044
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

一種燃料電池系統(tǒng)，其包括抗微生物圖案化表面。所述燃料電池系統(tǒng)可包括燃料電池堆、冷卻劑貯器和配置為將冷卻劑從冷卻劑貯器供應(yīng)到燃料電池堆的冷卻劑流動路徑。所述燃料電池堆、所述冷卻劑貯器和所述冷卻劑流動路徑中的一種或多種可包括所述抗微生物圖案化表面。

本申請是于2014年06月25日提交的名稱為“包括抗微生物圖案化表面的燃料電池系統(tǒng)”的中國專利申請201480037064.7的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)置成堆疊形式的電化學(xué)燃料電池，并且具體地說，涉及用于這類燃料電池堆的冷卻系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)、一種用于燃料電池系統(tǒng)的抗微生物系統(tǒng)和一種包括所述燃料電池系統(tǒng)的交通工具。

背景技術(shù)

常規(guī)電化學(xué)燃料電池將通常均為氣體流形式的燃料和氧化劑轉(zhuǎn)換成電能和反應(yīng)產(chǎn)物。用于使氫與氧反應(yīng)的一種常見類型的電化學(xué)燃料電池包括處于膜電極組件(MEA)內(nèi)的聚合物離子轉(zhuǎn)移膜，也稱為質(zhì)子交換膜(PEM)，其中燃料和空氣穿過所述膜的相應(yīng)側(cè)面。質(zhì)子(即氫離子)被傳導(dǎo)通過所述膜，由傳導(dǎo)通過連接燃料電池陽極和陰極的回路的電子加以平衡。為了增大可用電壓，形成包括多個電串聯(lián)布置的MEA的堆疊。每個MEA設(shè)置有分開的陽極流體流動路徑和陰極流體流動路徑。陽極流體流動路徑和陰極流體流動路徑分別將燃料和氧化劑傳送至膜。燃料電池堆通常是包括很多獨立的燃料電池板的塊形式，所述燃料電池板由位于所述堆疊的任一末端處的端板保持在一起。

因為燃料與氧化劑的反應(yīng)產(chǎn)生熱量以及電力，所以一旦已達到操作溫度就需要冷卻燃料電池堆，從而避免對燃料電池產(chǎn)生的損壞。冷卻可至少部分通過在陽極流體流動路徑(其用于使陽極水合)和/或與反應(yīng)物水組合的陰極流體流動路徑中將冷卻劑(諸如水)傳送至堆疊內(nèi)的獨立電池來實現(xiàn)。在每種情況下，可發(fā)生燃料電池的蒸發(fā)冷卻。

在典型的布置中，將冷卻水注入到燃料電池堆的陽極流體流動通道或陰極流體流動通道中。冷卻水必須是非常純凈的。如果將污染的冷卻水引入到燃料電池堆中，那么污染物可能嚴(yán)重影響燃料電池堆的性能并且可能降解堆疊內(nèi)的部件。污染物可能為無機的(諸如金屬離子)和有機的(諸如有機污染物分子和細(xì)菌/微生物)。因此在冷卻水進入燃料電池堆之前處理冷卻水以去除污染物是有益的。

可使用臭氧作為強力的消毒劑以殺死水中的細(xì)菌/微生物。然而，使用臭氧消毒平穩(wěn)環(huán)境和受限環(huán)境(諸如備用電源系統(tǒng)和熱電聯(lián)供(CHP)系統(tǒng))中的水可能并不總是可行的，因為臭氧可為有害的。

紫外(UV)光可用于殺死細(xì)菌/微生物。然而，使用UV光消毒水可能并不在所有情況下均有效的。在燃料電池系統(tǒng)中，僅工藝流體(即，暴露于UV光的流體)可被UV光處理。如果UV光未到達燃料電池系統(tǒng)中的水區(qū)域(諸如在儲水罐中)，那么該未暴露水未被UV光清潔。此外，如果存在生物污染物聚集體(諸如生物膜)，那么僅暴露表面可被UV光處理。

需要在水經(jīng)過燃料電池系統(tǒng)管道、機構(gòu)和燃料電池堆之前，在水源處對水進行消毒。因此，消毒貯水器/儲水罐(如果使用的話)中的冷卻水是需要的。如上文所提及的，使用臭氧用于此目的并不總是可行的，并且UV照射當(dāng)用于儲水罐或類似冷卻劑貯器中時可能是無效的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種包括抗微生物圖案化表面的燃料電池系統(tǒng)。抗微生物圖案化表面可為抗細(xì)菌的、抗真菌的和/或抗病毒的。有利的是，與例如表面材料中的化學(xué)添加劑相反，抗微生物表面的圖案化使其產(chǎn)生抗微生物特性。

抗微生物圖案化表面可通過微生物在所述表面上的附著和生長/發(fā)育來抑制微生物生長。浮雕圖案可使得微生物(諸如細(xì)菌)不能在表面上繁殖和/或聚集在一起。這可抑制生物膜在燃料電池系統(tǒng)內(nèi)的表面上的形成和擴散。通過抑制微生物生長和生物膜形成，可使燃料電池系統(tǒng)中的冷卻劑保持純凈。

燃料電池系統(tǒng)可包括：燃料電池堆；冷卻劑貯器；以及構(gòu)造成將冷卻劑從冷卻劑貯器供應(yīng)到燃料電池堆的冷卻劑流動路徑；其中所述燃料電池堆、所述冷卻劑貯器和所述冷卻劑流動路徑中的一種或多種包括抗微生物圖案化表面。