[發明專利]用于關停具有燃料電池裝置的發電機系統的方法

有效

• 申請號: 201780047625.5
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN109565062B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 約爾格·馬斯;田中大記
• 申請（專利權）人: AVL李斯特有限公司;日產自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/0432;H01M8/04303;H01M8/04228;H01M8/04955;H01M8/04082;H01M8/04223;H01M8/0612;H01M8/124
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;何月華

本發明涉及一種用于關停包括燃料電池裝置(100)的發電機系統(1)的方法，具有以下步驟：(a)通過控制單元(510)關停電流產生；(b)檢測該燃料電池裝置(100)的陽極(122)的至少一個陽極溫度，尤其在冷卻過程中；(c)如果該陽極溫度高于第一極限溫度T₁，則阻止一氧化碳逸出至少部分、尤其至少大部分、完全布置有所述陽極(122)的陽極室(120)；(d)如果該陽極溫度降至低于第一極限溫度T₁，則從至少部分、尤其至少大部分、完全布置有所述陽極(122)的陽極室(120)中至少部分除去一氧化碳。本發明還涉及一種發電機系統(1)、一種具有該發電機系統(1)的載具和該發電機系統(1)的用途。

技術領域

本發明涉及用于關停具有燃料電池裝置的發電機系統的方法、具有這樣的發電機系統的載具和在此所述類型的發電機系統的用途。

背景技術

燃料電池的理論自19世紀中期就是已知的。針對本發明目的的“燃料電池裝置”是原電池，其將連續供應的燃料和氧化劑的化學反應能轉化為電能。這也可以被稱為所謂的“冷燃燒”。

在此，燃料電池的運行基于氧化還原反應，在此，還原和氧化以物理分離方式尤其發生在陽極與電解質之間或者電解質與陰極之間的界面處。該氧化還原反應優選是氧氣與燃料尤其是氫氣或一氧化碳的反應。在陰極側優選存在多余氧氣，而在陽極側存在氧氣不足，因為所存在的氧氣馬上與燃料如與氫氣反應。因為這種濃度梯度，氧氣從陰極擴散至陽極。但是，因為兩者間的電解質只允許氧離子透過而不讓氧分子透過，故氧分子在陰極與電解質之間的分界處獲得兩個電子，由此它變為離子且能穿過阻隔層。一旦它到達分界處，它與燃料氣體催化反應，釋放熱和相應的燃燒產物并交出兩個附加電子給陽極。對其的要求是在陽極與陰極之間的導電連接，在此產生可以被用于運行不同的導電連接系統的電流流動。

將這種技術應用在汽車中早已是諸多汽車廠商過去二十多年來的研究課題。傳統的燃料電池通常采用氫氣為燃料電池用燃料。

尤其對于作為APU的應用，優選采用固體氧化物燃料電池(SOFC)，其尤其是工作溫度在650～1000℃之間的高溫燃料電池。在一個實施方式中，這種電池中的電解質包括固體陶瓷材料，其能傳導氧離子但同時對電子具有絕緣作用。氧離子傳導電解質優選以薄膜形式提供以便能夠用最少能量輸送氧離子。其在高溫下很好地工作。陰極的背對電解質的外側被空氣包圍，陽極的外側被燃料氣體包圍。未用的空氣和未用的燃料氣體以及燃燒產物最好被吸走。因為它們的固有性質，陰極和/或陽極含有鎳，尤其是陽極和/或陰極至少大部分情況下由鎳形成。

WO2005/101556A1涉及用于借助蒸汽沖洗(蒸汽吹掃)關停固體氧化物燃料電池的方法和裝置，其具有物理沖洗效果，由此一氧化碳重整物和游離氧氣從陽極被除去，由此盡量減小形成氧化鎳和羰基鎳的可能性。

發明內容

本發明的目的是提供一種改進的用于關停具有燃料電池的發電機系統的方法，其延長了燃料電池的總工作壽命和/或使排放減到最少。

本目的通過一種根據權利要求1的用于關停具有燃料電池的發電機系統的方法以及一種根據權利要求11的發電機系統、一種根據權利要求16的具有這樣的發電機系統的載具和根據權利要求18的在此所述類型的發電機系統的用途來實現。

根據一個方面，本目的通過一種用于關停具有燃料電池的發電機系統的方法來實現，該方法包括如下步驟：(a)通過控制單元關停電流產生；(b)尤其在冷卻過程中檢測該燃料電池裝置的陽極的至少一個陽極溫度；(c)如果該陽極溫度高于第一極限溫度T₁，則至少部分、尤其至少大部分、完全阻止一氧化碳逸出布置有所述陽極的陽極室；(d)如果該陽極溫度降至低于第一極限溫度T₁，則從該陽極室至少部分除去一氧化碳。

本發明尤其基于以下見解，在工作過程中在陽極室內的氣體混合物的氧氣含量低，如前面所解釋的那樣。