[发明专利]包括抗微生物图案化表面的燃料电池系统

说明书

一种燃料电池系统，其包括抗微生物图案化表面。所述燃料电池系统可包括燃料电池堆、冷却剂贮器和配置为将冷却剂从冷却剂贮器供应到燃料电池堆的冷却剂流动路径。所述燃料电池堆、所述冷却剂贮器和所述冷却剂流动路径中的一种或多种可包括所述抗微生物图案化表面。

本申请是于2014年06月25日提交的名称为“包括抗微生物图案化表面的燃料电池系统”的中国专利申请201480037064.7的分案申请。

技术领域

本发明涉及设置成堆叠形式的电化学燃料电池，并且具体地说，涉及用于这类燃料电池堆的冷却系统。具体地说，本发明涉及一种燃料电池系统、一种用于燃料电池系统的抗微生物系统和一种包括所述燃料电池系统的交通工具。

背景技术

常规电化学燃料电池将通常均为气体流形式的燃料和氧化剂转换成电能和反应产物。用于使氢与氧反应的一种常见类型的电化学燃料电池包括处于膜电极组件(MEA)内的聚合物离子转移膜，也称为质子交换膜(PEM)，其中燃料和空气穿过所述膜的相应侧面。质子(即氢离子)被传导通过所述膜，由传导通过连接燃料电池阳极和阴极的回路的电子加以平衡。为了增大可用电压，形成包括多个电串联布置的MEA的堆叠。每个MEA设置有分开的阳极流体流动路径和阴极流体流动路径。阳极流体流动路径和阴极流体流动路径分别将燃料和氧化剂传送至膜。燃料电池堆通常是包括很多独立的燃料电池板的块形式，所述燃料电池板由位于所述堆叠的任一末端处的端板保持在一起。

因为燃料与氧化剂的反应产生热量以及电力，所以一旦已达到操作温度就需要冷却燃料电池堆，从而避免对燃料电池产生的损坏。冷却可至少部分通过在阳极流体流动路径(其用于使阳极水合)和/或与反应物水组合的阴极流体流动路径中将冷却剂(诸如水)传送至堆叠内的独立电池来实现。在每种情况下，可发生燃料电池的蒸发冷却。

在典型的布置中，将冷却水注入到燃料电池堆的阳极流体流动通道或阴极流体流动通道中。冷却水必须是非常纯净的。如果将污染的冷却水引入到燃料电池堆中，那么污染物可能严重影响燃料电池堆的性能并且可能降解堆叠内的部件。污染物可能为无机的(诸如金属离子)和有机的(诸如有机污染物分子和细菌/微生物)。因此在冷却水进入燃料电池堆之前处理冷却水以去除污染物是有益的。

可使用臭氧作为强力的消毒剂以杀死水中的细菌/微生物。然而，使用臭氧消毒平稳环境和受限环境(诸如备用电源系统和热电联供(CHP)系统)中的水可能并不总是可行的，因为臭氧可为有害的。

紫外(UV)光可用于杀死细菌/微生物。然而，使用UV光消毒水可能并不在所有情况下均有效的。在燃料电池系统中，仅工艺流体(即，暴露于UV光的流体)可被UV光处理。如果UV光未到达燃料电池系统中的水区域(诸如在储水罐中)，那么该未暴露水未被UV光清洁。此外，如果存在生物污染物聚集体(诸如生物膜)，那么仅暴露表面可被UV光处理。

需要在水经过燃料电池系统管道、机构和燃料电池堆之前，在水源处对水进行消毒。因此，消毒贮水器/储水罐(如果使用的话)中的冷却水是需要的。如上文所提及的，使用臭氧用于此目的并不总是可行的，并且UV照射当用于储水罐或类似冷却剂贮器中时可能是无效的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种包括抗微生物图案化表面的燃料电池系统。抗微生物图案化表面可为抗细菌的、抗真菌的和/或抗病毒的。有利的是，与例如表面材料中的化学添加剂相反，抗微生物表面的图案化使其产生抗微生物特性。

抗微生物图案化表面可通过微生物在所述表面上的附着和生长/发育来抑制微生物生长。浮雕图案可使得微生物(诸如细菌)不能在表面上繁殖和/或聚集在一起。这可抑制生物膜在燃料电池系统内的表面上的形成和扩散。通过抑制微生物生长和生物膜形成，可使燃料电池系统中的冷却剂保持纯净。

燃料电池系统可包括：燃料电池堆；冷却剂贮器；以及构造成将冷却剂从冷却剂贮器供应到燃料电池堆的冷却剂流动路径；其中所述燃料电池堆、所述冷却剂贮器和所述冷却剂流动路径中的一种或多种包括抗微生物图案化表面。