[发明专利]操作燃料电池的方法

权利要求书

1.操作燃料电池的方法，所述燃料电池包含：

(i)质子传导性聚合物电解质膜或聚合物电解质基质，

(ii)至少一个催化剂层，其布置在所述质子传导性聚合物电解质膜或聚合物电解质基质两侧上，

(iii)至少一个导电的气体扩散层，其布置在所述催化剂层的两个背离面上，

(iv)至少一个双极板，其布置在所述气体扩散层的两个背离面上，

所述方法包括以下步骤：

a)借助于在所述双极板中存在的气体导管将含氢气体通过所述气体扩散层供应到在阳极侧上的催化剂层，

b)借助于在所述双极板中存在的气体导管将含氧和氮的气体混合物通过所述气体扩散层供应到在阴极侧上的催化剂层，

c)在所述阳极侧上的催化剂层处产生质子，

d)使所产生的质子扩散通过所述质子传导性聚合物电解质膜或聚合物电解质基质，

e)使所述质子与从所述阴极侧供应的含氧气体反应，

f)通过在所述阳极侧上和在所述阴极侧上的双极板输出所形成的电压，

其特征在于，为切断所述燃料电池，将所述含氧和氮的气体混合物的供应中断，并且在所述阴极处存在的氧通过与存在的质子反应而反应至耗尽，并且在所述燃料电池阴极侧的残余氧含量被降低到5体积％及更少，优选3体积％及更少，特别是1体积％及更少的浓度。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述质子传导性聚合物电解质膜包含如下材料，在所述材料中所述聚合物包括至少一个共价结合的酸，或者在所述材料中所述聚合物用酸掺杂。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述质子传导性聚合物电解质基质包含至少一种碱性聚合物和至少一种酸。

4.根据权利要求1至3中至少一项的方法，其特征在于，所述质子传导性聚合物电解质基质或聚合物电解质基质是至少两种不同的聚合物的共混物。

5.根据权利要求1至4中至少一项的方法，其特征在于，所述燃料电池包括含有至少一种碱性聚合物和至少一种酸的质子传导性聚合物电解质膜或质子传导性聚合物电解质基质，以及所述燃料电池在大于100℃的温度下和在所述含氢气体没有另外润湿的情况下操作。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，在大于120℃的温度下操作所述燃料电池。

7.根据权利要求1至6中至少一项的方法，其特征在于，所述含氢气体是纯氢或包括至少20体积％氢的气体。

8.根据权利要求1至7中至少一项的方法，其特征在于，所述含氢气体是在上游重整步骤过程中从烃制造的重整产品。

9.根据权利要求1至8中至少一项的方法，其特征在于，供应所述含氢气体优选在无压力下进行，并且流速至多在两倍化学计量过量的范围内。

10.根据权利要求5或6的方法，其特征在于，所述含氢气体包括最高至5体积％的CO。

11.根据权利要求1至10中至少一项的方法，其特征在于，所述含氧和氮的气体混合物是氧和氮的合成气体混合物或空气。

12.根据权利要求1至11中至少一项的方法，其特征在于，在所述阴极侧上供应包括至少氧和氮的气体混合物优选在无压力下进行，并且流速在化学计量过量至多5倍的范围内。

13.根据权利要求1至12中至少一项的方法，其特征在于，为切断所述燃料电池，相对于外界环境，将所述含氧和氮的气体混合物的供应中断，以及将在所述阴极侧上的气体供应关闭。

14.根据权利要求1至13中至少一项的方法，其特征在于，为切断所述燃料电池，将所述含氧和氮的气体混合物的供应中断，而在所述阳极侧上仍供应含氢气体。

15.根据权利要求1至14中至少一项的方法，其特征在于，在切断所述燃料电池的过程中引出电流直到所述燃料电池电压降低。

16.根据权利要求14的方法，其特征在于，在所述阳极侧上供应含氢气体直到残余氧含量达到希望的浓度。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于，相对于外界环境，随后将在所述阳极侧上的气体供应关闭。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于，将在所述阴极侧上残余的氮用于吹洗所述阳极侧。