[发明专利]操作燃料电池堆的方法

权利要求书

1.一种操作燃料电池堆以阻止燃料电池膜由于湿膨胀渐变而发生机械失效的方法，包括：

提供多个燃料电池，每个燃料电池都包括膜和阳极催化剂层及阴极催化剂层；

将所述膜和电极插入到双极板之间，每个双极板具有包括反应流区域的面，所述反应流区域至少部分地由多个槽脊和槽道限定；

加湿所述燃料电池堆；

使所述燃料电池堆中的湿度从低于100％相对湿度的条件循环到100％相对湿度的条件或发生水冷凝的条件，并且其中所述循环包括以低于0.2λ/sec的速率干燥所述燃料电池堆。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述干燥速率等于或小于0.1λ/sec。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述干燥速率等于或小于0.05λ/sec。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述膜包括挤压膜。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述膜包括含有全氟磺酸的挤压膜。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述膜包括含氟聚合物。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述膜包括烃聚合物或部分氟化烃聚合物。

8.根据权利要求1所述的方法，包括：在所述湿度循环期间，所述膜的平面膨胀率等于或小于25％。

9.根据权利要求1或4所述的方法，包括：所述湿度循环的幅度小于50％相对湿度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述湿度循环的幅度小于20％相对湿度。

11.根据权利要求1或4所述的方法，其中所述阳极催化剂层和阴极催化剂层中的每一个基本无裂缝。

12.根据权利要求1或4所述的方法，包括：

以低于700mV的电动势来操作所述燃料电池堆。

13.根据权利要求1或4所述的方法，包括：

在每个槽道之上的气体扩散介质和MEA之间的最小压缩压力至少为0.2Mpa。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在每个槽道之上的气体扩散介质和MEA之间的最小压缩压力为等于或大于0.38MPa。

15.根据权利要求13所述的方法，其中在每个槽道之上的气体扩散介质和MEA之间的最小压缩压力为等于或大于0.76MPa。

16.根据权利要求15所述的方法，其中任意槽道上的最小压缩压力除以燃料电池的整个有效面积上的平均压缩压力的比值至少为0.6。

17.根据权利要求15所述的方法，其中任意槽道上的最小压缩压力除以燃料电池的整个有效面积上的平均压缩压力至少为0.27。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述燃料电池包括可压缩材料，并且其中所述可压缩材料被均匀压缩。

19.根据权利要求1所述的方法，包括：

使导电限制层置于所述阳极催化剂层和阴极催化剂层至少之一的上方或下方，以限制所述膜的平面膨胀，阻止所述膜在形成于所述阳极催化剂层和阴极催化剂层之一中的裂缝内箍缩，或抑制初裂在所述电极催化剂层之一中的扩散。

20.根据权利要求8所述的方法，其中所述膜包括挤压膜。

21.根据权利要求8所述的方法，其中所述膜包括含有全氟磺酸的挤压膜。

22.根据权利要求8所述的方法，其中所述膜包括含氟聚合物。

23.根据权利要求8所述的方法，其中所述膜包括烃聚合物或部分氟化烃聚合物。

24.根据权利要求1或8所述的方法，进一步包括位于所述阳极催化剂层或阴极催化剂层至少之一上的导电限制层，所述导电限制层被构建和设置成限制所述膜在加湿期间的膨胀。

25.根据权利要求1或8所述的方法，进一步包括位于所述阳极催化剂层或阴极催化剂层至少之一上的导电多微孔层，所述多微孔层被构建和设置成限制所述膜在加湿期间的膨胀。