[发明专利]燃料电池中的阴极通道关闭装置

说明书

技术领域

这里描述的实施例总地涉及一种形成燃料电池堆的一个或多个燃料电池中的阴极通道关闭装置。

背景技术

通常已知的是，多个燃料电池被接合在一起以形成燃料电池堆。这样的堆通常响应于将氢和氧以电化学的方式转化为水和能量来提供电流。电流被用来为车辆中或者其他适合的机械装置中的各种电气设备提供功率。每个燃料电池通常包括位于阳极催化剂和阴极催化剂之间的质子交换膜（PEM）（或者膜）。膜电极组件（MEA）通常包括膜、阳极催化剂、阴极催化剂和一对气体扩散层（GDL）（一个气体扩散层设置在接近于膜的阳极侧，另一个气体扩散层设置在接近于膜的阴极侧）。限定多个通道的第一流场板设置在燃料电池的阳极侧。限定多个通道的第二流场板设置在燃料电池的阴极侧。在燃料电池堆启动、关闭和浸泡（即，燃料电池的未工作）期间，氧可以存在于PEM的阴极侧上，在PEM中可以观察到由于穿过MEA的氧扩散导致的较大的催化剂腐蚀。

当新鲜空气进入燃料电池堆的阴极侧中并且穿过MEA扩散到产生空气/燃料边界的阳极侧时，劣化会更为严重。例如，已经发现在燃料电池关闭之后或者在燃料电池重新启动过程中在阳极侧产生的空气/燃料边界会引起阳极催化剂的快速劣化。由于当燃料电池未工作时氧存在于阴极侧上并扩散到存在氢的阳极侧，所以会使阳极催化剂层的厚度和催化剂活性表面区域减小，由此会使阳极催化剂层的性能下降。

发明内容

在至少一个实施例中，提供了一种包括阴极流场板和带的燃料电池。阴极流场板限定用于在燃料电池处于工作状态时从阴极源接收第一流体的多个阴极通道。带包括位于所述多个阴极通道附近的柔性的第一部分，柔性的第一部分在燃料电池处于未工作状态时朝向所述多个阴极通道移动以防止第一流体在所述多个阴极通道中的流动。

柔性的第一部分相对于多个阴极通道是可移动的，以使第一流体在燃料电池处于工作状态时能够在多个阴极通道中流动。

带还包括第二部分和分开部分。

第二部分结合到燃料电池的表面，柔性的第一部分被构造为相对于分开部分移动。

当柔性的第一部分朝向多个阴极通道移动时，柔性的第一部分定位在相对于第二部分小于180度的角度处。

柔性的第一部分由橡胶形成并且总体是不导电的，第二部分由不锈钢、石墨和金箔中的一种形成。

带由橡胶形成并且总体上是不导电的。

燃料电池处于工作状态时的定义如下：燃料电池主动地接收来自阴极源的第一流体，从而响应于燃料电池主动地接收来自阴极源的第一流体，燃料电池产生电能。

燃料电池处于未工作状态时的定义如下：燃料电池不接收来自阴极源的第一流体，从而防止燃料电池产生电能。

在另一个实施例中，提供了一种包括阴极流场板、膜电极组件（MEA）和带的燃料电池。阴极流场板在其内限定用于在燃料电池处于工作状态时接收第一流体的多个阴极通道。MEA位于阴极流场板附近并且接近于阳极流场板。带包括位于多个阴极通道附近的柔性的第一部分，柔性的第一部分可朝着多个阴极通道可移动以防止在燃料电池处于未工作状态时第一流体在所述多个阴极通道中且穿过MEA的流动。

在另一个实施例中，提供了一种包括用于产生电能的多个燃料电池的燃料电池堆。每个燃料电池包括阴极流场板和带。阴极流场板限定用于在燃料电池处于工作状态时从阴极源接收第一流体的多个阴极通道。带包括位于所述多个阴极通道附近的柔性的第一部分。柔性的第一部分在燃料电池处于未工作状态时朝向所述多个阴极通道移动以防止第一流体在所述多个阴极通道中的流动。

用于每个电池的柔性的第一部分能够相对于多个阴极通道移动，以使第一流体在燃料电池处于工作状态时能够在多个阴极通道中流动。

附图说明

在权利要求中具体地指出了本发明的实施例。然而，通过参照下面结合附图进行的详细描述，各种实施例的其他特征将变得更加明显并且将被最好地理解，在附图中：

图1描绘了传统的燃料电池实施方式；

图2A和图2B描绘了根据本发明的一个实施例的燃料电池实施方式；

图3描绘了根据一个实施例的形成为燃料电池堆的多个燃料电池；

图4描绘了示出根据一个实施例的基于带相对于阴极入口的位置存在于燃料电池中的氧的量随时间推移的曲线图；

图5描绘了示出根据一个实施例的基于带相对于阴极入口的位置存在于燃料电池中的氧的分压随时间推移的曲线图。

具体实施方式