專利名稱：Ht-pem-燃料電池裝置的運(yùn)行方法及相應(yīng)的燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由至少一個用氫來運(yùn)行的、設(shè)計(jì)成燃料電池堆的燃料電池模塊(組件？)構(gòu)成的HT(高溫)-PEM(聚合物-電解質(zhì)-隔膜)-燃料電池裝置的運(yùn)行方法。此外，本發(fā)明還涉及一種用氫來運(yùn)行、帶有至少一個燃料電池模塊的相應(yīng)的高溫-PEM-燃料電池裝置。
PEM-燃料電池裝置在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。HT-PEM-燃料電池裝置是指一種在高運(yùn)行溫度下工作的、其中燃料電池為聚合物-電解質(zhì)-隔膜燃料電池的裝置。高運(yùn)行溫度是相對于PEM-燃料電池裝置的60℃運(yùn)行溫度而言的，運(yùn)行溫度在60℃和300℃之間，尤其在120℃和200℃之間的區(qū)域。
此外，由現(xiàn)有技術(shù)還公知，在專門為潛水艇設(shè)計(jì)的燃料電池裝置中，所述組裝成一個堆的燃料電池級聯(lián)運(yùn)行。這樣一來，應(yīng)當(dāng)達(dá)到了該燃料的最佳利用。歐洲專利說明書EP 0 596 366 B1中詳細(xì)給出了一種使燃料氣體在平行流過第一組燃料電池后集中通過一個合適的流體系統(tǒng)接著再送到另外的燃料電池組的方法和一種相應(yīng)的裝置。
此系統(tǒng)不可轉(zhuǎn)用到一個HT-PEM-燃料電池裝置中來。盡管在實(shí)踐中提出了同樣的要求。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以改善方式運(yùn)行的HT-PEM-燃料電池裝置。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問題通過權(quán)利要求1所述的措施來解決。一個相應(yīng)的燃料電池裝置在權(quán)利要求4中給出。
本發(fā)明由此提供了用于構(gòu)造燃料電池模塊的措施和相應(yīng)的手段，利用這樣的措施和手段，一個HT-PEM-燃料電池裝置可以按級聯(lián)運(yùn)行方式工作。其中，該HT-PEM-燃料電池裝置在60℃和300℃之間、優(yōu)選在120℃和200℃之間的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。
本發(fā)明允許以十分有利的方式實(shí)現(xiàn)在燃料電池運(yùn)行時可針對性地調(diào)節(jié)所謂的λ值。
下面結(jié)合附圖所描述的實(shí)施方式對本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步說明。
在附

圖1中，附圖標(biāo)記10表示一個由多個燃料電池單元構(gòu)成的燃料電池模塊，其是一個HT-PEM-燃料電池裝置的一部分。如同在通常的PEM-燃料電池裝置中那樣，通過將分別帶有一個薄膜電解質(zhì)單元的各燃料電池單元堆疊而形成一個堆，專業(yè)術(shù)語也稱作“Stack”。這樣一種HT-PEM-燃料電池堆與通常工作在60℃的PEM-燃料電池相比，運(yùn)行在更高的溫度下，例如在60℃和300℃之間的溫度。優(yōu)選HT-PEM-燃料電池的工作溫度位于120℃和200℃之間。
燃料電池模塊10分成各個單元1、2、3、4、…，并在圖1中示例地表示為由四個單元1至4級聯(lián)而成。這四個單元具有總體上相互排列成一排的燃料電池單元和隔膜電解液組件(MEA)，但這四個單元各自所含的燃料電池單元和隔膜電解液組件(MEA)的數(shù)量沿排列方向卻逐漸變少。這四個單元1至4以氫氣作為來自一公用的燃料氣體系統(tǒng)的燃料氣體級聯(lián)運(yùn)行，由此達(dá)到燃料氣體的合適匹配。借助級聯(lián)運(yùn)行改善了過程控制使得可向HT-PEM-燃料電池裝置的工作靈敏的MEA分別提供合適量和濃度的氫。
燃料電池模塊通過進(jìn)口E供給燃料氣體。在各個級聯(lián)級中流體管道用21至24表示。剩余氣體從出口A排出。
通過所述對于HT-PEM-燃料電池的級聯(lián)，可以使表征燃料氣體利用率的λ值達(dá)到最佳。從而實(shí)現(xiàn)了針對HT-PEM-燃料電池作出的明顯改進(jìn)。具體來說，可以影響排放情況，從而尤其減少了向環(huán)境的有害排放。
權(quán)利要求
1.一種HT-PEM-燃料電池裝置的運(yùn)行方法，該HT-PEM-燃料電池裝置由至少一個用氫來運(yùn)行的、帶有一個HT-PEM-燃料電池堆的燃料電池模塊構(gòu)成，其特征在于所述燃料電池模塊利用相互級聯(lián)的各HT-PEM-燃料電池來運(yùn)行。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述HT-PEM-燃料電池裝置的燃料電池模塊運(yùn)行在60℃和300℃之間、優(yōu)選在120℃和200℃之間的溫度范圍。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于通過所述各HT-PEM-燃料電池的級聯(lián)運(yùn)行，影響、尤其是減少所述燃料電池模塊的排放物。
4.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1、2或3所述方法的HT-PEM-燃料電池裝置，其包含有至少一個用氫來運(yùn)行的、帶有多個HT-PEM-燃料電池的燃料電池模塊，其特征在于設(shè)有用來形成燃料電池模塊(1)級聯(lián)構(gòu)造的部件(21，22，23)。
5.按照權(quán)利要求4所述的HT-PEM-燃料電池裝置，其特征在于所述級聯(lián)構(gòu)造是將所述燃料電池模塊(10)劃分為多個單元。
6.按照權(quán)利要求5所述的HT-PEM-燃料電池裝置，其特征在于所述燃料電池模塊(10)的各個單元由一公用的燃料氣體系統(tǒng)供給。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種HT－PEM－燃料電池裝置的運(yùn)行方法及相應(yīng)的燃料電池裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中已公開了燃料電池裝置的級聯(lián)運(yùn)行。按照本發(fā)明專門為一個HT－PEM－燃料電池裝置提供了一種可使其級聯(lián)運(yùn)行的級聯(lián)構(gòu)造方式。由此可有利地影響排放物。
文檔編號H01M8/04GK1471742SQ01818077
公開日2004年1月28日 申請日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月31日
發(fā)明者喬基姆·格羅斯, 曼弗雷德·波平格, 羅爾夫·布魯克, 米克·賴齊格, 布魯克, 喬基姆 格羅斯, 德 波平格, 賴齊格 申請人:西門子公司, 伊密泰克放射技術(shù)有限責(zé)任公司