[发明专利]燃料电池开路电压的低功率控制

权利要求书

1. 一种用于被配置成（a）向静止负载或（b）作为动力向交通工具（59）提供功率输出（57）的质子交换膜燃料电池动力装置（5）的方法，所述方法的特征在于：

响应于由所述负载提供的空转信号执行下面的操作，其中所述空转信号表明从所述负载有大量功率需求（68）改变成所述负载的功率需求几乎为零：

（a）把所述动力装置的功率输出（57）从所述交通工具（59）断开，并且把预定的固定电阻性负载（60）连接到所述功率输出以替代所述交通工具；

（b）监控所述动力装置的至少一块燃料电池的电压；以及

（c）减少（40）提供给所述空气进口的空气数量；

（d）以把所述至少一块电池的电压限制成小于临界电压的数量把所述动力装置的燃料电池的阴极废气（42）再循环到所述燃料电池的空气进口（34），其中在所述临界电压以下电池不会发生过度腐蚀。

2. 根据权利要求1的方法，其特征还在于，在步骤（d）之后，把进口空气（48）调节（40）到它所能达到的最高，而通过调节再循环的阴极废气的数量把电压限制到临界电压。

3. 根据权利要求2的方法，其特征还在于，当所述至少一块电池的电压达到临界电压时，把较少空气和较多阴极废气提供到空气进口，并且当所述至少一块电池的电压被降低到第二电压时，把较多空气和较少再循环提供到空气进口，其中所述第二电压比临界电压低1伏特的某一小分数。

4. 根据权利要求3的方法，其特征还在于，所述临界电压处在大约0.85伏特和大约0.89伏特之间，并且所述第二电压处在大约0.83伏特和大约0.85伏特之间。

5. 根据权利要求3的方法，其特征还在于，所述临界电压是大约0.85伏特，并且所述第二电压是大约0.83伏特。

6. 一种设备，其包括：

燃料电池动力装置（5），其被配置成向（a）交通工具输出负载或（b）静止输出负载提供电功率；所述动力装置包括：

燃料电池堆（6），每一块燃料电池包括：

    具有阳极催化剂层和阴极催化剂层以及布置在所述各层之间的质子交换膜的膜电极组件；

    具有邻近阳极催化剂层布置的燃料流场通道的多孔亲水性阳极水传递板，其中在阳极水传递板与阳极催化剂层之间具有或没有附加层；

    具有邻近阴极催化剂层布置的氧化剂流场通道的多孔亲水性阴极水传递板，其中在阴极水传递板与阴极催化剂层之间具有或没有附加层；

所述动力装置还包括：

    控制器（17）；

    燃料源（14），其通过可控燃料阀门（16）连接到所述燃料流场通道的进口；

    空气源（40），其被配置成向所述氧化剂流场通道（10）的空气进口（34）提供可控数量的空气；

    包括鼓风机（35）或再循环鼓风机的能够选择地操作的再循环回路（44-46），其被配置成对所述控制器做出响应，以便把可控数量的氧化剂流场废气再循环到所述氧化剂流场的进口；

其特征在于：

电阻性负载（60），其被选择成在燃料电池堆向所述电阻性负载施加预定临界电压时耗散燃料电池堆最大功率的预定一小部分；以及

可控开关（58），其被配置成把所述燃料电池堆的电输出交替地连接到输出负载或电阻性负载；

所述输出负载被配置成向所述控制器提供功率需求（68）的指示（67）；

所述控制器响应于基本上没有功率需求的指示被配置成执行以下操作：（a）减少提供到燃料进口的燃料数量，（b）把所述开关放置成将燃料电池堆连接到电阻性负载，（c）减少提供到空气进口的空气，以及（d）操作再循环回路；所述控制器响应于功率需求的指示被配置成执行以下操作：（e）把所述开关放置成将燃料电池堆连接到输出负载，（f）禁用再循环回路，（g）增加提供给所述燃料进口的燃料数量，以及（h）增加提供给空气进口的空气。

7. 根据权利要求6的燃料电池动力装置（5），其特征还在于，所述控制器（17）被配置成使得再循环回路（44-46）以把燃料电池电压限制到预定临界电压的数量把受控数量的氧化剂流场废气（42）再循环到空气进口（34），在所述预定临界电压以下燃料电池不会发生过度腐蚀。