[发明专利]控制和最大化燃料电池的电效率和功率输出的方法

权利要求书

1.一种控制燃料电池的方法，其特征在于，所述方法包括控制燃料电池电效率的步骤：

检查和调整沿总的电极有效表面的试剂的稀释梯度即在电极有效表面的不同部分中试剂稀释度的变化；以及

检查和/或调整在燃料电池中每单位电极有效表面所产生的局部电流密度。

2.如权利要求1所述的控制燃料电池的方法，其特征在于，在检查和调整沿总的电极有效表面的试剂的稀释梯度的步骤中，所述稀释梯度被保持为尽可能地接近零。

3.如权利要求1或2所述的控制燃料电池的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

在预定的工作压力下确定每单位有效表面积的电效率(EEC(P_0X;P_RED))曲线，所述曲线因变于在燃料电池中每单位电极有效表面积所产生的局部电流密度；

建立要求的电效率值，由此根据电效率曲线确定适当的局部电流密度；以及

在燃料电池中产生等于或低于所述适当的局部电流密度的局部电流密度值。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

在预定的工作压力下确定每单位有效表面积的电功率输出曲线(EPC(P_0X;P_RED))，所述曲线因变于在燃料电池中每单位电极有效表面积所产生的局部电流密度；

确定有效表面的总量；

建立要求的电功率输出值，由此根据电效率曲线(EEC(P_0X;P_RED))和电功率输出曲线(EPC(P_0X;P_RED))确定电效率和局部电流密度。

5.如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于：

所述局部电流密度是在用来向燃料电池中发生的反应供给燃料的至少一种试剂的局部稀释值的基础上建立的。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

检查用于向燃料电池内将要发生的反应提供燃料的氧化剂和/或还原性试剂的稀释度；

将检查的稀释度与所述要求的稀释值进行比较；以及

如果检查的稀释度高于或低于要求的最大稀释值，则可控制地增加或减少氧化剂和/或还原性试剂的稀释度。

7.如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过加/减或者已存在或者在之前或同时被馈送至所述燃料电池的阴极和/或阳极区的试剂或稀释剂，来增加或减少局部电流密度，由此减少或增加电效率。

8.如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括评估用于描述在燃料电池的整个工作寿命中所述燃料电池需要的时变供电的负载曲线(LC)的步骤。

9.如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括改变燃料电池的反应中所涉及的有效表面积的总量由此确保燃料电池的要求供电的步骤。

10.如前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

将包括试剂和稀释剂的入口混合物馈给到燃料电池的有效表面上，并当所述试剂的浓度低于预定限值时将其排出，

所述稀释剂是不参与燃料电池中发生的主要氧化还原反应的化学物质，而所述试剂是参与燃料电池中发生的主要氧化还原反应的，并且燃料电池包括其中发生主要氧化还原反应的至少一个反应腔。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括预先安排并混合多种原料混合物由此获得所述入口混合物的步骤。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述原料混合物的试剂和稀释剂的浓度是已知的，而所述入口混合物是通过以用于馈给入口混合物的适当的比例来混合可用的原料混合物来预备的，在所述入口混合物中，试剂和稀释剂处于要求的当量比。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述原料混合物的浓度是已知的，并且在所述燃料电池的反应腔内直接执行稀释步骤。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，稀释剂混合物在压力下被注入到燃料电池的反应腔内，并且以相对于试剂消耗速率而调整的馈给流速来给所述燃料电池馈给包含所述试剂的混合物，由此在燃料电池的反应腔内维持试剂的恒定稀释度。