[发明专利]通过氢/氮贮存减轻启动停止造成的燃料电池劣化的方法

说明书

技术领域

本申请的披露内容主要涉及的领域包括运行燃料电池堆的方法，所述运行方法包括启动和停止这种燃料电池堆。

背景技术

在车辆应用中，燃料电池堆可能需要经受超过30,000次的启动/停止循环。燃料电池堆的正常运行涉及到氢持续地流入燃料电池堆的阳极侧内且空气持续地流入燃料电池堆的阴极侧内。当燃料电池停止时，如果电路是开路的且电池上不再存在负载，则可能产生不能接受的阳极和阴极电位，从而导致催化剂和催化剂载体产生氧化和腐蚀以及燃料电池性能产生劣化。

发明内容

本发明的一个实施例包括一种通过使氢流入阳极侧内并且使空气流入阴极侧内而运行具有所述阳极侧和所述阴极侧的燃料电池堆的方法。所述燃料电池产生用于运行初级电气装置的电力。为了使燃料电池堆停止，使所述初级电气装置与所述燃料电池堆断开连接。进入所述阴极侧内的空气流被停止且在所述阳极侧上保持正氢压。所述燃料电池堆被短接且允许所述阴极侧中的氧被来自所述阳极侧的氢消耗。所述阳极侧和所述阴极侧的入口阀和出口阀随后被关闭。

本发明的另一实施例包括通过使氢流入阳极侧内并且使空气流入阴极侧内而运行具有所述阳极侧和所述阴极侧的燃料电池堆。所述燃料电池产生用于运行初级电气装置的电力。为了使所述燃料电池堆停止，使所述初级电气装置与所述燃料电池堆断开连接且所述燃料电池堆被短接。进入所述阴极侧内的所述空气流被停止且从所述阴极侧排出的排气也被停止。从所述阳极侧排出的所述排气被停止的同时在所述阳极侧上保持正氢压。氢被注入所述阴极侧内以便消耗所述阴极侧中的氧并补偿由于氧的消耗而导致在所述阴极侧处产生的压力损失，注射的氢和从所述阳极侧横向流动(crossing over)的氢都消耗了所述氧。

通过下文提供的详细描述将易于理解本发明的其它典型实施例。应该理解：尽管该详细描述和特定实例示出了本发明的典型实施例，但仅旨在用于示例性的目的而绝不旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图将更充分地理解本发明的典型实施例。

图1是示出了根据本发明的一个实施例的方法的流程图；

图2是示出了根据本发明的另一实施例的方法的流程图；

图3是根据本发明的一个实施例的燃料电池系统和运行所述燃料电池系统的方法的示意图；和

图4示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池堆的一部分。

具体实施方式

下面对一个或多个实施例进行的描述在本质上仅是示例性的且绝不旨在限制本发明及其应用或使用。

现在参见图1，本发明的一个实施例包括通过使氢流入阳极侧内并且使空气流入阴极侧内、产生电力以便运行初级电气装置，从而运行具有所述阳极侧和所述阴极侧的燃料电池堆(步骤200)。使燃料电池堆停止包括使燃料电池堆与初级电气装置断开连接并且停止进入阴极侧内的空气流(步骤202)。保持阳极侧上的正氢压(步骤204)。使燃料电池堆短接并且允许阴极侧中的氧被来自阳极侧的氢消耗(步骤206)。其后，停止进入阳极侧内的氢流并且将用于阳极侧和阴极侧二者的入口阀和出口阀都关闭(步骤208)。阳极上的该正氢压应该至少足以补偿由于燃料电池堆温度从运行温度降低至室温而导致产生的压力损失以及由于水蒸汽冷凝而导致产生的压力损失。

现在参见图2，本发明的一个实施例包括一种通过使氢流入阳极侧内且使空气流入阴极侧内、并且产生电力以便运行初级电气装置，从而运行具有所述阳极侧和所述阴极侧的燃料电池堆(步骤210)的方法。使燃料电池堆停止包括使燃料电池堆与初级电气装置断开连接，并且与辅助负载接合(步骤212)。停止进入阴极侧内的空气流并且关闭阴极侧的入口阀和出口阀(步骤214)。关闭阳极侧上的入口阀和出口阀，同时保持阳极侧上的正氢压(步骤216)。使燃料电池堆短接并将氢注入阴极侧内以便消耗阴极侧中的氧并补偿由于氧的消耗而导致产生的压力损失(步骤218)。