專利名稱：燃料電池再生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及燃料電池，并且更具體地涉及燃料電池重整。
背景技術(shù)：
燃料電池是通過(guò)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)產(chǎn)生可用電力的電化學(xué) 設(shè)備。典型的燃料電池包括由電解液(例如，聚合物電解液膜(PEM )) 分隔的正電極和負(fù)電極。在典型的直接甲醇燃料電池(DMFC)中， 提供給負(fù)電極的諸如氫或曱醇的燃料擴(kuò)散到陽(yáng)極催化劑，并分離為 質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過(guò)PEM行進(jìn)到陰極，而電子行進(jìn)通過(guò)外部電路 而為負(fù)載提供功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的重要目的是提供一種改進(jìn)的燃料電池。在一個(gè)方面，本 發(fā)明體現(xiàn)為 一種利用燃料電池進(jìn)行化學(xué)發(fā)電的方法。該方法包括向 燃料電池的陽(yáng)極供應(yīng)燃料。將氧化劑供應(yīng)給燃料電池的陰極。該方 法還包括對(duì)燃料電池執(zhí)行至少兩個(gè)重整操作。這兩個(gè)重整操作選自 反向電流充電操作、正向電流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。
在一個(gè)實(shí)施例中，間斷地、同時(shí)地或順序地d丸行所述兩個(gè)重整操 作。例如，可以順序地執(zhí)行反向電流充電4喿作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操 作。可選地，可以間斷地執(zhí)行反向電流充電才乘作、無(wú)氧纟喿作和開(kāi)路
7操作。在其他實(shí)施例中，可以間斷地、同時(shí)地或順序地執(zhí)行反向電 流充電《|喿作和無(wú)氧#:作。在一些實(shí)施例中，可以間斷地、順序地或 同時(shí)地執(zhí)行無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。
可以間斷地或順序地^執(zhí)行正向電流充電4喿作、反向電流充電操: 作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。
該方法還可以包括監(jiān)^f見(jiàn)燃料電池的工作狀況。當(dāng)監(jiān)^f見(jiàn)的工作狀況 指示燃料電池的性能衰減時(shí)，可以執(zhí)行重整操作。燃料電池的監(jiān)視 可以包4舌監(jiān)一見(jiàn)燃^牛電池的電壓。
在 一 個(gè)實(shí)施例中，與至少 一 個(gè)其他重整操作相結(jié)合地執(zhí)行反向電 流充電操作來(lái)增加燃料電池的工作電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，與至少 一個(gè)其他重整操作相結(jié)合地執(zhí)行正向電流充電操作來(lái)增加燃料電池 的工作電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，與至少一個(gè)其他重整操作相結(jié)合地 執(zhí)行無(wú)氧操作來(lái)增加燃料電池的工作電壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，向陰極供應(yīng)氧化劑包括使空氣流到陰極，或者 將包含氧化劑的液體遞送到陰極。氧化劑可以包括從分解氯酸鉀或 分解氯酸鈉而得到的氧。
該方法還包括連接陽(yáng)極和陰極之間的負(fù)載。該方法還包括連接陽(yáng) 極和陰極之間的電源。該方法還包括存儲(chǔ)來(lái)自燃料電池的能量。
在另一方面，本發(fā)明體現(xiàn)為一種用于進(jìn)行化學(xué)發(fā)電的裝置。該裝 置包括用于接收燃料的陽(yáng)極。陰極接收氧化劑。電解液至少部分地 位于陽(yáng)極和陰極之間。該裝置還包括可控開(kāi)關(guān)，其能夠切換陽(yáng)極和 陰極之間的負(fù)載?？刂破骺刂朴申?yáng)極接收的燃料、由陰極接收的氧 化劑、可控開(kāi)關(guān)其中之一?？刂破鲌?zhí)行包括以下操作的至少兩個(gè)重 整操作反向電流充電操作、正向電流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路 操作。
該裝置還可以包括電源，其耦合在可控開(kāi)關(guān)與陽(yáng)極和陰極其中的 一個(gè)之間。該裝置還可以包括能量存儲(chǔ)設(shè)備，其耦合在可控開(kāi)關(guān)與 陽(yáng)極和陰極其中的 一 個(gè)之間。
燃料可以包括碳基燃料、氫燃料或摻雜有一氧化碳(CO)的氫。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池包括陽(yáng)極、陰極和電解液?？刂破骺梢员O(jiān) 視燃料電池的性能和工作狀態(tài)中的至少 一 個(gè)?？刂破骺梢员O(jiān)視通過(guò) 負(fù)載的電流。通過(guò)使空氣或液體流到陰極而將氧化劑供應(yīng)給所述陰 極。氧化劑包括來(lái)自空氣的氧氣或者從分解氯酸鉀而得到的氧或從 分解過(guò)氧化氫而得到的氧。
控制器可以間斷地、同時(shí)地或順序地執(zhí)行所述兩個(gè)重整操作?？?制器執(zhí)行的至少兩個(gè)重整操作可以包括反向電流充電操作、無(wú)氧操 作和開(kāi)路操作?？刂破鲌?zhí)行的至少兩個(gè)重整操作可以包括反向電流 充電操作和無(wú)氧操作。控制器執(zhí)行的至少兩個(gè)重整操作可以包括無(wú) 氧操作和開(kāi)路操作?？刂破鲌?zhí)行的至少兩個(gè)重整操作可以包括正向
電流充電操作、反向電流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作?？刂破?執(zhí)行的至少兩個(gè)重整操作可以包括正向電流充電才喿作、無(wú)氧操作和 開(kāi)路操作。
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下描述時(shí)，本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將
變得明顯，其中


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的工作燃料電池的系統(tǒng)方框圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，其展現(xiàn)了使 用反向電流充電的燃料電池的預(yù)處理效果；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，其展現(xiàn)了使 用反向電流充電的燃料電池的電壓長(zhǎng)期衰減的改進(jìn)；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，其示出了在 使用反向電流充電的電池反向之后燃料電池電壓的恢復(fù)；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，其示出了使 用反向電流充電的燃料電池電壓的改進(jìn)以及陰極側(cè)氣流率的增加；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的各種重整操作的電壓隨時(shí)間變化的曲線以及
圖7是根據(jù)本發(fā)明的作為時(shí)間函數(shù)的電壓和作為時(shí)間函數(shù)的陰極上C02的曲線圖。
具體實(shí)施方式
將參考直接甲醇燃料電池(DMFC )來(lái)描述本發(fā)明的方法和系統(tǒng)。 然而，該方法和系統(tǒng)可以用于任何類型的燃料電池，包括但不限于， 使用諸如甲醇和乙醇的碳基燃料的燃料電池。它還應(yīng)用于使用純氫 或摻雜一氧化碳(CO)的氫作為燃料的氫燃料電池。參考圖1，示出了 DMFC 110的系統(tǒng)框圖，其中將曱醇提供給負(fù) 電極(陽(yáng)極)120，負(fù)電極(陽(yáng)極)120被電化學(xué)地氧化以產(chǎn)生電子(e-)和質(zhì)子(H+)。燃料供應(yīng)112將甲醇提供給陽(yáng)極120。閥114 可以控制曱醇的流速?？刂破?90通過(guò)信號(hào)傳輸線116控制閥114。 陽(yáng)極120產(chǎn)生的質(zhì)子通過(guò)電解液100行進(jìn)到陰極130。電解液100 可以是固體聚合物電解液膜(PEM)的形式。電子通過(guò)外部電路200(以下描述)行進(jìn)到正電極(陰極)130。電子與氧(或氧化劑)以 及已經(jīng)通過(guò)PEM傳導(dǎo)的質(zhì)子進(jìn)行反應(yīng)，從而形成水和熱。在一個(gè)實(shí)施例中，空氣或氧供應(yīng)132將氧提供到陰極130。閥134 可以控制氧的流速?？刂破?90通過(guò)信號(hào)傳輸線136控制閥134。在 可選的實(shí)施例中，可以通過(guò)多種方法將氧4是供給陰極130,例如使氣 體流動(dòng)或者經(jīng)由液體攜帶。例如，氧化劑可以用于氧化和/或經(jīng)由液 體或氣體將氧遞送到陰極130。當(dāng)加熱時(shí)，例如氯酸鉀(KC103)和 氯酸鈉(NaC103)的多種可能的氧化劑可以分解和釋放氧。當(dāng)接觸 催化劑或酸時(shí)，過(guò)氧化氫(液體形式)還可以分解和釋放氧。盡管 這些氧化劑可以直接接觸陰極130并與電子進(jìn)行反應(yīng)以完成還原反 應(yīng)，但是它們還可以首先被分解，然后所釋放的氧被遞送到陰極130。 電極與PEM的每一側(cè)相接觸，并且通常是覆蓋有催化劑的碳紙(carbon paper)的形式，諸如鉑(Pt)或鉑與釕的混合物或鉑釕合 金(Pt-Ru)。發(fā)生在陽(yáng)極和陰極處的電化學(xué)反應(yīng)可以如下示出陽(yáng)極(氧化半反應(yīng))CH3OH + H20 —> C02 + + fe— 陰極(還原半反應(yīng))3/2 Oa + 6H+ + 6e' 4 3H20 凈反應(yīng) CH3OH + 3/2 02 — COa + 2H20在陽(yáng)極生成的電子通過(guò)外部電路200行進(jìn)，其中該外部電路200 包括功率處理電路和負(fù)載電路(在以下進(jìn)行討論)。外部電路200 包括能量存儲(chǔ)設(shè)備150,其可以包括例如電池和/或電容器。來(lái)自燃 料電池的能量可以保存在能量存儲(chǔ)設(shè)備150中。外部電路200可選 地可以包括第一功率處理電路140,其調(diào)節(jié)從燃料電池生成的功率， 以便在需要時(shí)適當(dāng)?shù)毓?yīng)能量存儲(chǔ)設(shè)備150。第一功率處理電路140 可以包括例如DC/DC轉(zhuǎn)換器。保存在能量存儲(chǔ)設(shè)備150中的能量可 以用于經(jīng)由可選的第二功率處理電^各160來(lái)為負(fù)載電^各170 (例如， 便攜式電子設(shè)備)提供功率。第二功率處理電路160可以進(jìn)一步根 據(jù)負(fù)載電路170的需求對(duì)來(lái)自能量存儲(chǔ)設(shè)備150的輸出提供功率調(diào) 節(jié)，并且可以包括例如DC/DC或DC/AC轉(zhuǎn)換器。第一功率處理電 路140、第二功率處理電路160和能量存儲(chǔ)設(shè)備150的組合向負(fù)載電 路170提供功率。通常，燃料電池被構(gòu)造和設(shè)置為向負(fù)載電路170 提供穩(wěn)定功率，并且能量存儲(chǔ)設(shè)備150中保存的額外能量可以進(jìn)一 步用于滿足來(lái)自負(fù)載電路170的峰值功率需求。當(dāng)觀測(cè)到燃料電池性能衰減時(shí)，可以向燃料電池應(yīng)用各種重整操 作(細(xì)節(jié)參見(jiàn)如下所述)，以中斷其操作并改進(jìn)其性能?？梢杂呻娐?80、第二功率處理電路160、能量存儲(chǔ)設(shè)備150和 控制器190的交互來(lái)提供燃料電池中斷。電路180和控制器190可 以包括硬件模塊、軟件模塊或其結(jié)合。第一重整操作包括向燃料電池應(yīng)用反向電流。電路180通過(guò)經(jīng)由 開(kāi)關(guān)或繼電器147向燃料電池提供反向電流185，來(lái)從能量存儲(chǔ)設(shè)備 150獲取功率?？刂破?90通過(guò)信號(hào)傳輸線148控制開(kāi)關(guān)或繼電器 147。電路180通過(guò)注入電流而向燃料電池提供反向電流，該電流與 正常的燃料電池放電電流相反。因此，在反向電流充電期間，陰極電勢(shì)高于正常操作期間的電勢(shì)，并且在反向電流放電期間，陽(yáng)極電 勢(shì)低于正常操作期間的電勢(shì)。對(duì)于正常燃料電池操作，開(kāi)關(guān)或繼電器147連接到端子145。在 反向電流充電期間，開(kāi)關(guān)或繼電器147連接到開(kāi)關(guān)端子146，并且來(lái) 自能量存儲(chǔ)設(shè)備150中保存的能量的功率被提供給電路180。在反向 電流充電期間，能量存儲(chǔ)設(shè)備150繼續(xù)經(jīng)由第二功率處理電路160 向負(fù)載170提供功率?？刂破?90從能量存儲(chǔ)設(shè)備150獲取功率， 并控制電路180如何向系統(tǒng)提供反向電流脈沖。反向電流充電脈沖 由反向電流脈沖的數(shù)量和每個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間來(lái)限定。反向電流脈 沖可以進(jìn)一步依賴于燃料電池規(guī)范、燃料電池工作狀態(tài)、燃料電池 性能和外部電路工作狀況?？刂破?90可以根據(jù)燃料電池工作狀態(tài)(即，燃料電池是否要求 預(yù)處理、是否處于反向狀況、或者是否已經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間操作并且已經(jīng)觀 測(cè)到性能衰減)向燃料電池提供周期性反向電流充電以改進(jìn)燃料電 池性能?？刂破?90監(jiān)視多個(gè)電池性能參數(shù)，諸如燃料電池電壓、 負(fù)載電流175、第二功率處理電路160、能量存儲(chǔ)設(shè)備150;并且經(jīng) 由狀態(tài)線125監(jiān)視燃料電池工作狀態(tài)；通過(guò)監(jiān)視燃料供應(yīng)狀態(tài)來(lái)監(jiān) 視燃料電池反向；監(jiān)視工作時(shí)間逝去量以及長(zhǎng)期性能衰減?？梢愿鶕?jù)每個(gè)監(jiān)視的參數(shù)，經(jīng)由電路180和開(kāi)關(guān)或繼電器147 來(lái)控制應(yīng)用于燃沖+電池的反向電流充電脈沖。例如，在反向電流充 電期間，控制器190可以禁用第一功率處理電路140。當(dāng)觀測(cè)到燃料 電池輸出電壓衰減時(shí)，控制器190開(kāi)始可以向電池提供一系列快速 反向電流脈沖，以增加燃料電池功率輸出電平。然后可以將反向電 流脈沖調(diào)整為較低的頻率，正如由監(jiān)視的電池性能(即，由于觀測(cè) 到的電池輸出中的增加和穩(wěn)定性)所確定的。通常，燃料電池被構(gòu) 造和設(shè)置為向負(fù)載電路170提供穩(wěn)定功率，并且保存在能量存儲(chǔ)設(shè) 備150中的額外能量可以進(jìn)一步用于滿足來(lái)自負(fù)載電路170的峰值 功率需求。第二重整操作包括將增加的正向電流應(yīng)用于燃料電池。這還被稱作正向電流充電。例如，正向電流可以通過(guò)降低負(fù)載170的阻抗來(lái) 增加。另外，正向電流可以通過(guò)^f奮改電i 各180、第一功率處理電路 140和/或第二功率處理電路160中的參數(shù)來(lái)增加。在一個(gè)實(shí)施例中， 正向電流可以在特定時(shí)段(例如，15秒)中增加，然后可以在特定 時(shí)段中降低?？梢灾貜?fù)處理，直到完成重整操作。另外，第二重整 操作可以與諸如第 一 重整操作的其他重整操作相結(jié)合。第三重整操作包括開(kāi)路(OC)操作。通過(guò)開(kāi)路操作，燃料電池 的至少一個(gè)輸出端子斷開(kāi)與電路140的連接?？刂破?90可以通過(guò) 命令開(kāi)關(guān)或繼電器147斷開(kāi)燃料電池的輸出端子與端子145或146 或端子145、 146二者的連接，來(lái)提供燃料電池的開(kāi)路(OC)操作。 在開(kāi)路(OC)操作中，基本上沒(méi)有電流流過(guò)燃料電池。在一個(gè)實(shí)施 例中，燃料電池可以在特定時(shí)段(例如，2分鐘)中操作在開(kāi)路狀態(tài) 下，然后返回到閉合電路操作特定時(shí)段?？梢灾貜?fù)該處理，直到完 成重整操作為止。另外，第三重整操作可以與諸如第一和/或第二重 整操作的其他重整操作相結(jié)合。第四重整操作包括中斷對(duì)燃料電池的氧供應(yīng)(不失一般性，在以 下描述中將該重整操作稱作無(wú)氧操作，其中經(jīng)由流動(dòng)空氣來(lái)供應(yīng) 氧)?？刂破?90利用閥114控制來(lái)自燃料供應(yīng)112的燃料的流速。 控制器190利用閥134控制來(lái)自氧供應(yīng)132的氧的流速。閥114和 134可以設(shè)計(jì)為分別精確地計(jì)量供應(yīng)給燃料電池的燃料和氧的數(shù)量。 另外，閥114和134可以關(guān)閉，由此基本上阻止了燃料和氧分別流 向燃料電池。另外，第四重整操作可以與諸如第一、第二和/或第三 重整操作的其他重整操作相結(jié)合。在操作中，控制器190監(jiān)視多種電池性能參數(shù)，諸如燃料電池電 壓、負(fù)載電流175、第二功率處理電路160和能量存儲(chǔ)設(shè)備150?？?制器190還可以經(jīng)由狀態(tài)線125監(jiān)視燃料電池工作狀態(tài)?？刂破?90 還可以監(jiān)視燃料電池反向、燃料供應(yīng)狀態(tài)、工作時(shí)間逝去量、和長(zhǎng) 期性能衰減?？刂破?90可以通過(guò)監(jiān)視電池性能參數(shù)并間歇地單獨(dú) 或結(jié)合應(yīng)用上述四個(gè)重整操作中的一個(gè)或多個(gè)，來(lái)改進(jìn)燃料電池性能。例子膜電極組件(MEA)由商業(yè)提供商來(lái)制造或從商業(yè)提供商處購(gòu) 買(mǎi)。在具有16cmS有效面積的單個(gè)電池中測(cè)試MEA。使用1M甲醇 溶液和壓縮空氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。反向電流通常與負(fù)載電流相同。反向電 流充電的持續(xù)時(shí)間從幾秒到若干分鐘。在充電期間，電池電壓大于 開(kāi)路電壓，其中陰極處于氧化狀態(tài)并且陽(yáng)極處于還原狀態(tài)。MEA準(zhǔn)備如下Pt-Ru黑(英國(guó)倫敦的Johnson Matthey )與5wt 0/oNAFION溶液(馬薩諸塞州沃本的Electrochem公司)以及水混合 形成墨水。然后通過(guò)將一層獲得的墨水應(yīng)用于預(yù)四氟乙烯化 (pre-teflonated ) ( 10wt。/。)的石友紙(日本的Toray、 Torayca )，來(lái) 準(zhǔn)備陽(yáng)極電極。相似的處理用于準(zhǔn)備陰極，除了使用Pt代替使用 Pt-Ru黑(英國(guó)倫敦的Johnson Matthey )。通過(guò)將陽(yáng)極電極和陰極電 極結(jié)合到NAFION N117 (特拉華州威爾明頓的Dupont)膜來(lái)制造 完整的MEA。裝配MEA,以便利用來(lái)自燃料供應(yīng)112的燃料和來(lái)自 空氣供應(yīng)132的空氣在兩個(gè)加熱的石墨塊之間進(jìn)行測(cè)試。例子1該例子示出了在按照第一重整操作(即，反向電流充電)準(zhǔn)備的 燃料電池的預(yù)處理之后的性能改進(jìn)。圖2是用于圖1的系統(tǒng)的作為 時(shí)間的函數(shù)的電池電壓的曲線圖。曲線(b)示出了在按照第一重整 操作的預(yù)處理之前的電池性能。曲線(a)示出了在按照第一重整操 作的預(yù)處理之后的電池的改進(jìn)性能。具體地，曲線(a)示出了在反 向電流簡(jiǎn)短地(例如，大約18秒)應(yīng)用于MEA之后的電池性能。利用4.5mg/cm2的Pt-Ru和3mg/cm2的Pt在內(nèi)部制造MEA。 NAFION Nl 17用作電解液膜(特拉華州威爾明頓的Dupont)。在 預(yù)處理之前和之后利用2A負(fù)載在70'C下測(cè)試新制造的MEA的性能 (輸出電壓)。經(jīng)由短的反向電流充電的預(yù)處理完成如下通過(guò)在180分鐘時(shí)段 上周期性地總共6次應(yīng)用2A、 18秒反向電流脈沖，來(lái)在MEA上執(zhí) 行反向電流充電。當(dāng)不在反向電流充電狀態(tài)時(shí)，電池輸出電流維持 在2A。由于預(yù)處理引起的輸出電壓改進(jìn)大約是15%。應(yīng)該注意的是， 如圖2所示的在恒定輸出電流狀態(tài)下15%的電壓改進(jìn)轉(zhuǎn)換為15 %的 功率改進(jìn)。注意，在反向電流充電之后由電池以較高的電壓來(lái)4是供 功率。例子2該例子示出了周期性反向電流充電對(duì)慢速下降的長(zhǎng)期燃料電池 性能衰減的影響。燃料電池通常在恒定負(fù)載下操作，即在恒定電流 模式下操作。在該模式下長(zhǎng)期操作導(dǎo)致電池的輸出電壓中的衰減。 在該例子中，燃料電池操作被周期性地手動(dòng)中斷，并且應(yīng)用反向電 流充電脈沖。在工作系統(tǒng)中，由圖l的系統(tǒng)提供這些功能。電路180 和控制器190通過(guò)周期性地在位置145和146之間切換來(lái)控制開(kāi)關(guān) 147。利用陽(yáng)極側(cè)上的2.2mg/cm2的Pt-Ru (Johnson Matthey )和陰極 側(cè)上的3.3mg/cm2的Pt以及NAFION Nl 17膜來(lái)準(zhǔn)備測(cè)試的MEA。 TeflonatedToray碳紙用作氣體擴(kuò)散電極。在42。C和550cc/分鐘的氣 流下來(lái)測(cè)試電池。經(jīng)由通過(guò)將燃料電池與負(fù)載斷開(kāi)而中斷負(fù)載電流 (0.78A),來(lái)中斷燃料電池操作。在中斷期間，使用開(kāi)關(guān)147、電 路180、控制器190和能量存儲(chǔ)設(shè)備150,來(lái)應(yīng)用反向電流脈沖。在第一時(shí)段，利用0.81A/15分鐘放電的電流放電/充電周期，以 及隨后-0.81A/0.3分鐘的反向電流充電，來(lái)測(cè)試電池。然后，進(jìn)一 步在由0.78A的恒定電流放電單獨(dú)組成的第二時(shí)段，測(cè)試電池。圖3 的曲線示出了針對(duì)兩個(gè)時(shí)^:的待測(cè)的電池的輸出電壓。與恒定電流 操作發(fā)生的時(shí)段中大約3.0mV/小時(shí)的性能衰減相比，在周期性中斷 和反向電流充電出現(xiàn)的時(shí)間期間，電池經(jīng)歷僅0.5mV/小時(shí)的性能衰 減。注意，與在電池操作在恒定電流負(fù)載(0.78A)時(shí)的時(shí)段期間的電流放電相比，在周期性反向電流充電發(fā)生的時(shí)段中的電流放電維持在較高電平(0.81A)。這樣確保在反向電流充電時(shí)段期間充分的 能量是可獲得的，從而滿足負(fù)載170以及來(lái)自反向電流充電電路180 的能量需求。例子3該例子描述在電池反向發(fā)生之后燃料電池的恢復(fù)。在燃料電池的 長(zhǎng)期操作期間，包含在大的電池組中的 一個(gè)或多個(gè)電池的輸出電壓 可能變得反向。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，電池輸出電壓變?yōu)樨?fù)值。即， 在電池反向期間，陽(yáng)極的電勢(shì)變得高于(positive)陰極。反向 (reversal)的 一個(gè)常見(jiàn)原因是反應(yīng)物耗盡。盡管電池反向可以由陽(yáng) 極或陰極中的反應(yīng)物耗盡引起，但是最大的問(wèn)題出現(xiàn)在陽(yáng)極燃料受 到限制時(shí)。例如，在陽(yáng)極中沒(méi)有燃料的情況下，發(fā)生碳侵蝕，并且 過(guò)度氧化可以破壞陽(yáng)極催化劑。然而，可以使用根據(jù)本發(fā)明的電流 反向過(guò)程使電池復(fù)活。通過(guò)偶爾在沒(méi)有燃料的情況下操作電池直到電池電壓變?yōu)樨?fù)值， 來(lái)仿真電池反向。通過(guò)簡(jiǎn)短地將反向電流應(yīng)用于電池，降低了電池 衰減并且使得電池性能得到更多恢復(fù)。首先利用限定的負(fù)載(放電電流)來(lái)測(cè)試MEA,這在以下進(jìn)行 描述。在電池電壓穩(wěn)定之后，燃料供應(yīng)112被中斷，同時(shí)相同量的 電流通過(guò)電池。這出現(xiàn)足夠長(zhǎng)的時(shí)段以引起電池故障。在燃料原恢 復(fù)之后，由當(dāng)在相同的輸出電流密度條件下電池電壓低于原始電池 電壓時(shí)出現(xiàn)的電池反向引起電池故障。MEA從Lynntech (德克薩斯州的College Station )購(gòu)買(mǎi)，其中在 膜上預(yù)涂覆有催化劑。陽(yáng)極包含4mg/cm2的Pt-Ru,并且陰極包含 4mg/cm2的Pt。使用600cc/分鐘的氣流，利用聚四氟乙烯化的碳紙作 為陽(yáng)極氣體擴(kuò)散電極并且利用金網(wǎng)作為陰極氣體擴(kuò)散電極，來(lái)測(cè)試 該MEA。圖4示出溫度為70。C時(shí)在1A負(fù)載下的燃料電池性能曲線(電壓隨時(shí)間的變化)。在測(cè)試一段時(shí)間之后(圖4中的曲線(a)), 燃料供應(yīng)112被中斷，同時(shí)迫使相同量的電流流出電池。幾分鐘之 后，電池電壓變得反向(圖4中的曲線(b))。陽(yáng)極的電勢(shì)高于陰 極，具有-1.7V的電池電壓輸出。應(yīng)該注意，圖4中的曲線(b)中 達(dá)到-1.7V的部分在曲線圖的邊界之外。當(dāng)燃料供應(yīng)112恢復(fù)時(shí)，輸 出電壓顯著低于在電池反向之前(圖4中的曲線(c))。在應(yīng)用若 干暫短的反向電流充電脈沖之后，恢復(fù)了大多數(shù)電池電壓(圖4中 的曲線(d))。例子4該例子描述了結(jié)合反向電流充電和增加的至陰極130的空氣流 速。圖5示出了使用反向電流充電以及增加的至陰極130的空氣流 速的燃料電池電壓的改進(jìn)。使用例1中描述的MEA，以200cc/分鐘(圖5中的曲線(c)) 和600cc/分鐘(圖5中的曲線(a))的空氣流速來(lái)測(cè)試反向電流充 電。在反向電流充電之前，在4交高空氣流速(曲線(a))下的MEA 比在較低空氣流速(曲線(c))下的MEA具有更低的電壓輸出。 在反向電流充電之后，在600cc/分鐘的較高空氣流速(圖5中的曲 線(b))下的MEA比在200cc/分鐘的較低空氣流速(圖5中的曲 線(d))下的MEA具有更高的電壓輸出。將反向電流充電操作與 增加的至陰極130的空氣流速相結(jié)合可以增加MEA的輸出電壓。重整操作的附加結(jié)合還可以用于改進(jìn)和/或恢復(fù)燃料電池性能和 /或預(yù)處理燃料電池。以下結(jié)合是示例性例子。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可 以使用多種其他結(jié)合。例如，可以使用包括以下操作的結(jié)合反向 電流充電操作、正向電流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。無(wú)氧操 作和開(kāi)路操作以及改進(jìn)的正向電流重整操作也已經(jīng)顯示出了陰極上 滲透(cross-over)甲醇的改進(jìn)的(302轉(zhuǎn)換。膜電極組件(MEA)是內(nèi)部制造的或從商業(yè)提供商購(gòu)買(mǎi)的，諸 ^口曰本Toray， Torayca的石友纟氏，英國(guó)4侖享文Johnson Mattey的Pt和PtRu催化劑，特拉華州威爾明頓Dupont的NAFION N117膜以及密封 的石墨測(cè)試電池。MEA準(zhǔn)備如下Pt-Ru黑(英國(guó)倫敦的Johnson Matthey )與5wt。/。的NAFION⑧溶液(馬薩諸塞州沃本的Electrochem 公司)以及水混合形成墨水。然后通過(guò)將一層獲得的墨水應(yīng)用于預(yù) 聚四氟乙歸化(10wt% )的碳紙(日本的Toray, Torayca),來(lái)準(zhǔn)備 陽(yáng)極電極。相似的處理用于準(zhǔn)備陰極，除了使用Pt代替使用Pt-Ru 黑(英國(guó)倫敦的Johnson Matthey)。通過(guò)將陽(yáng)極電極和陰極電極結(jié) 合到NAFION N117 (特拉華州威爾明頓的Dupont)膜來(lái)制造完整 的MEA。裝配MEA,以便利用燃料和空氣源在兩個(gè)加熱的石墨塊之 間進(jìn)行測(cè)試。該實(shí)驗(yàn)在45。C的溫度下進(jìn)行，但是在65。C的實(shí)驗(yàn)也表現(xiàn)出描述 的重整操作的正面效果。為了重整以改進(jìn)電池性能，氧源132至陰 極130的流速正常在50 - 800ml/分鐘的范圍內(nèi)，但是本發(fā)明不限于 該實(shí)驗(yàn)流速。例如，流速可以更低。至陽(yáng)極120的燃料通常是3.2wt%, 但是還可以4吏用高達(dá)16wt。/。的燃料。對(duì)于具有3.2wt％和16wt％燃 料的典型電池，燃料的流速分別在0.5-1.5ml/分鐘以及0.2-0.8ml/分 鐘的范圍內(nèi)。電池通常預(yù)處理如下。在啟動(dòng)時(shí)，反向電流充電操作之后是大約 5分鐘的正向電流充電操作(例如0.5A)。然后電池經(jīng)受15秒的結(jié) 合正向電流充電操作的無(wú)氧操作。然后電池經(jīng)受2分鐘無(wú)氧操作與 開(kāi)路操作的結(jié)合。這在5-15分鐘時(shí)段內(nèi)執(zhí)行兩次。然后，每2-24小 時(shí)可以使用描述的重整操作的希望結(jié)合?？梢栽诰哂?6cn^有效面積的單個(gè)電池或雙電池中測(cè)試MEA。 使用具有1M曱醇溶液的燃料供應(yīng)112和包括壓縮空氣的氧供應(yīng)132 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。反向電流充電才喿作中的反向電流通常與負(fù)載電流相同。 反向電流充電的期間的持續(xù)時(shí)間從幾秒到幾分鐘。在反向電流充電 期間，電池電壓大于開(kāi)路電壓，其中陰極130處于氧化狀態(tài)，并且 陽(yáng)才及120處于還原狀態(tài)。例子5該例子包括將三個(gè)重整操作，即反向電流充電操作、無(wú)氧操作和 開(kāi)路操作結(jié)合。可以以任何結(jié)合以及間斷地、同時(shí)地或順序地執(zhí)行 重整操作。
一種使用這些重整操作的重整方法如下假設(shè)燃料電池以0.5A正向電流操作。在第一步驟中，反向電流(例如0.5A)應(yīng)用一 個(gè)短的時(shí)段(例如，15-30秒)。在第二步驟中，電池再次以正向電 流(例如，0.5A)在例如l-15分鐘的時(shí)段操作。在第三步驟中，至 陰極的氣流中斷一個(gè)時(shí)段(例如，15-30秒)。在第四步驟中，電池 在一個(gè)時(shí)段(例如，大約2分鐘)操作于開(kāi)路模式中。在第五步驟 中，至陰極的氣流被恢復(fù)一段時(shí)間(例如，5秒或更長(zhǎng))。在第六步 驟，電池再次利用正向電流(例如，0.5A)操作。這些步驟可以重 復(fù)，從而創(chuàng)建重整循環(huán)。重整循環(huán)之間的時(shí)段可以改變。該例子展現(xiàn)了經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明準(zhǔn)備的燃料電池的預(yù)處理的性能 改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)條件如下。正向電流充電操作使用0.5A的正向電流。陰 極130處的氣流速度是100ml/分鐘。溫度是45。C。至陽(yáng)極120的燃 料的流速是0.5ml/分鐘的1M的燃料。圖6示出了該例子中的每一個(gè)重整操作的電壓隨時(shí)間變化的曲 線圖300?；诶?的具有兩個(gè)重整循環(huán)的預(yù)處理過(guò)程(即，反向電 流充電，以及無(wú)氧(沒(méi)有空氣)操作和開(kāi)路(OC)操作)通常將電 池的性能電壓提高10-30%。約0.6V的第一電壓302對(duì)應(yīng)于開(kāi)路(OC)操作。引入導(dǎo)致略大 于0.3V的第二電壓304的負(fù)載。然后應(yīng)用反向電流充電操作，其導(dǎo) 致電壓峰值306。第三電壓308對(duì)應(yīng)于反向電流充電操作的結(jié)束。無(wú) 氧(沒(méi)有空氣)操作導(dǎo)致電壓下降310。對(duì)氧進(jìn)行恢復(fù)導(dǎo)致電壓峰值 312。然后，由于這些重整操作的結(jié)合，將負(fù)載下的電壓314設(shè)置為 高于0.4V。然后重復(fù)循環(huán)。圖7是作為時(shí)間的函數(shù)的電壓以及作為時(shí)間的函數(shù)的陰極130 上的C02的曲線圖400。具體地，曲線圖400展現(xiàn)了陰極130上的 C02(它是滲透甲醇到C02轉(zhuǎn)換的度量)隨著電池性能的改進(jìn)而增加，其中電池性能改進(jìn)正如通過(guò)間斷地將例子5描述的重整方法應(yīng)用于 根據(jù)本發(fā)明準(zhǔn)備的燃料電池而由電壓所測(cè)量的那樣。具體地，圖7示出了三個(gè)后續(xù)反向電流#:作402、 404、 406,其 導(dǎo)致在電壓方面總的電池改進(jìn)為4% 。與無(wú)氧操作408結(jié)合的開(kāi)路操 作導(dǎo)致9%的附加性能改進(jìn)，總改進(jìn)為13%。還示出了另一反向電 流操作410，以及與無(wú)氧操作412結(jié)合的另一開(kāi)路操作。例子6該例子包括結(jié)合兩個(gè)重整操作，即，反向電流充電操作和無(wú)氧操 作?？梢砸匀魏谓Y(jié)合以及間斷地、同時(shí)地或順序地才丸4亍重整才喿作。 一種用這些重整#:作的重整方法如下々I 燃沖牛電池以0.5 A的正向 電流操作。在第一步驟中，至陰極的氣流中斷一個(gè)時(shí)段(例如，15-30 秒)。在第二步驟中，反向電流(例如，0.5A)應(yīng)用一個(gè)短的時(shí)段 (例如，15-30秒)。在第三步驟中，至陰極的氣流被恢復(fù)，并且電 池再次以正向電流(例如，0.5A)^:作。例子7該例子包括結(jié)合三種重整操作，即，反向電流充電操作、無(wú)氧操 作和開(kāi)路操作?？梢酝瑫r(shí)進(jìn)行無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。 一種使用這些重整操作的重整方法如下假設(shè)燃料電池以0.5A的正向電流操作。在 第一步驟中，至陰極130的氣流中斷。在一個(gè)時(shí)段(例如，15-30秒) 之后，反向電流(例如，0.5A)應(yīng)用一個(gè)短的時(shí)段(例如，15-30秒)。 在第三步驟中，電池在開(kāi)路模式下操作一個(gè)時(shí)段(例如，2分鐘或更 長(zhǎng))。在第四步驟中，至陰極的氣流被恢復(fù)。在一個(gè)時(shí)段(例如，5 秒)之后，電池再次以正向電流(例如，0.5A)操作。例子8該例子包括結(jié)合四種重整操作，即，正向電流充電操作、反向電 流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作?？梢酝瑫r(shí)執(zhí)行無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。 一種使用這些重整操作的重整方法如下假設(shè)燃料電池以0.5A 的正向電流操作。在第一步驟中，正向電流在一個(gè)時(shí)段(例如，15 秒3A)增加。在第二步驟，正向電流降低回到0.5A。這兩個(gè)步驟然 后在第三和第四步驟中重復(fù)。應(yīng)該注意，第一和第三步驟中的較大 的正向電流轉(zhuǎn)換為性能的較大改進(jìn)。而且，還注意到，如果第二和 第四步驟中的電壓降低到幾乎為零則能得到更多的性能改進(jìn)。在第五步驟中，反向電流(例如，3A)應(yīng)用于一個(gè)短的時(shí)段(例 如，15秒)。在第六步驟中，電池以0.5A的正向電流#:作一個(gè)短的 時(shí)段(例如，15秒)。然后這兩個(gè)步驟在第七和第八步驟重復(fù)。在 第九步驟中，至陰極的氣流被中斷，并且電池操作在開(kāi)路模式一個(gè) 時(shí)段(例如，2分鐘或更長(zhǎng))。在第十步驟中，至陰極的氣流被恢復(fù)。 在一個(gè)時(shí)l爻(例如，5秒)之后，電池再次以正向電流(例如，0.5A) 操作。應(yīng)該注意，可以按照與在此所述的不同的序列和/或不同的結(jié) 合來(lái)應(yīng)用所述四個(gè)重整才喿作。已經(jīng)描述了用于改進(jìn)燃料電池性能的新穎的裝置和技術(shù)。很明 顯，在不偏離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在可以對(duì)在 此公開(kāi)的特定裝置和技術(shù)進(jìn)行多種修改和變形。因此，本發(fā)明應(yīng)該 被理解為包括存在于在此公開(kāi)的裝置和技術(shù)的或者由在此公開(kāi)的裝 置和技術(shù)所擁有的每個(gè)新穎特征和新穎特征結(jié)合，并且本發(fā)明僅受 所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種利用燃料電池進(jìn)行化學(xué)發(fā)電的方法，所述燃料電池具有陽(yáng)極和陰極，包括將燃料供應(yīng)給所述陽(yáng)極；將氧化劑供應(yīng)給所述陰極；以及對(duì)所述燃料電池執(zhí)行從包括以下操作的群組中選擇的至少兩個(gè)重整操作反向電流充電操作、正向電流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，間斷地執(zhí)行所述至少兩個(gè)重 整操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，同時(shí)執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整 操作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，順序地執(zhí)行所述至少兩個(gè)重 整操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括順序地執(zhí)行所述反向電流充電操作、所述無(wú)氧操作和所述開(kāi) 路操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括間斷地執(zhí)行所述反向電流充電操作、所述無(wú)氧操作和所述開(kāi) 路操作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括間斷地執(zhí)行所述反向電流充電操作和所述無(wú)氧操作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括同時(shí)執(zhí)行所述反向電流充電操作和所述無(wú)氧操作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括順序地執(zhí)行所述反向電流充電操作和所述無(wú)氧操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括間斷地執(zhí)行所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作包括同時(shí)執(zhí)行所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括順序地執(zhí)行所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括間斷地執(zhí)行所述正向電流充電纟喿作、所述反向電流充電纟喿作、 所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作 包括順序地執(zhí)行所述正向電流充電纟喿作、所述反向電流充電4喿作、 所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括監(jiān)視所述燃料電池的工作 狀況。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，當(dāng)監(jiān)視的工作狀況指示所 述燃料電池的性能衰減時(shí)，執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，監(jiān)視所述燃料電池的工作 狀況包括監(jiān)視所述燃料電池的電壓。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，與至少一個(gè)其他重整操作相 結(jié)合地執(zhí)行所述反向電流充電操作來(lái)增加所述燃料電池的工作電 壓。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，與至少一個(gè)其他重整操作相 結(jié)合地執(zhí)行所述正向電流充電操作來(lái)增加所述燃料電池的工作電壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，與至少一個(gè)其他重整操作相 結(jié)合地執(zhí)行所述開(kāi)路操作來(lái)增加所述燃料電池的工作電壓。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，與至少一個(gè)其他重整操作相 結(jié)合地執(zhí)行所述無(wú)氧操作來(lái)增加所述燃料電池的工作電壓。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中向所述陰極供應(yīng)氧化劑包括 使空氣流到所述陰極。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，供應(yīng)氧化劑包括將包含所述氧化劑的液體遞送到所述陰極。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，供應(yīng)所述氧化劑包括分解 氯酸鉀以提供氧。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，供應(yīng)所述氧化劑包括分解 氯酸鈉以提供氧。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，供應(yīng)所述氧化劑包括分解 過(guò)氧化氫以提供氧。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括連接所述陽(yáng)極和所述陰極 之間的負(fù)載。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括連接所述陽(yáng)極和所述陰極 之間的電源。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括存儲(chǔ)來(lái)自所述燃料電池的6匕I f]匕里。
30. —種用于進(jìn)行化學(xué)發(fā)電的裝置，包括 陽(yáng)極，構(gòu)造和設(shè)置為接收燃料；陰極，構(gòu)造和設(shè)置為接收氧化劑；電解液，其至少部分地位于所述陽(yáng)才及和所述陰才及之間；可控開(kāi)關(guān)，其能夠選擇性地耦合所述陽(yáng)極和所述陰極之間的負(fù) 載；以及控制器，構(gòu)造和設(shè)置為控制由所述陽(yáng)極接收的燃料、由所述陰 極接收的氧化劑、所述可控開(kāi)關(guān)其中之一，并執(zhí)行從包括以下操作 的群組中選擇的至少兩個(gè)重整操作反向電流充電操作、正向電流 充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，還包括電源，耦合在所述可控開(kāi) 關(guān)與所述陽(yáng)極和所述陰極其中 一 個(gè)之間。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，還包括能量存儲(chǔ)設(shè)備，耦合在所 述可控開(kāi)關(guān)與所述陽(yáng)極和所述陰極其中 一個(gè)之間。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，還包括由所述陽(yáng)極接收的碳基燃料。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，還包括由所述陽(yáng)極接收的氫燃料。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的裝置，其中，所述燃料包括摻雜有一氧 化碳(CO)的氬。
36. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，所述陽(yáng)極、所述陰極和所 述電解液包括燃料電池。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36的裝置，其中，所述控制器構(gòu)造和設(shè)置為 監(jiān)視所述燃料電池的性能和工作狀態(tài)中的至少 一 個(gè)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中所述控制器構(gòu)造和設(shè)置為當(dāng) 在所述陽(yáng)極和所述陰極之間耦合一負(fù)載時(shí)監(jiān)視通過(guò)所述負(fù)載的電流。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，構(gòu)造和設(shè)置為通過(guò)使空氣流到所 述陰極來(lái)向所述陰極供應(yīng)所述氧化劑。
40. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，構(gòu)造和設(shè)置為通過(guò)使液體流到所 述陰極來(lái)向所述陰極供應(yīng)所述氧化劑。
41. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，構(gòu)造和設(shè)置為利用來(lái)自空氣的氧 氣來(lái)向所述陰極供應(yīng)所述氧化劑。
42. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，構(gòu)造和設(shè)置為利用從分解氯酸鉀 得到的氧來(lái)供應(yīng)所述氧化劑。
43. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，構(gòu)造和設(shè)置為利用從分解過(guò)氧化 氫得到的氧來(lái)供應(yīng)所述氧化劑。
44. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，所述控制器間斷地執(zhí)行所 述至少兩個(gè)重整操作。
45. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，所述控制器構(gòu)造和設(shè)置為 同時(shí)執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作。
46. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，所述控制器構(gòu)造和設(shè)置為 順序地執(zhí)行所述至少兩個(gè)重整操作。
47. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，由所述控制器執(zhí)行的所述 至少兩個(gè)重整操作包括所述反向電流充電操作、所述無(wú)氧操作和所 述開(kāi)路操作。
48. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，由所述控制器執(zhí)行的所述 至少兩個(gè)重整操作包括所述反向電流充電操作和所述無(wú)氧操作。
49. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，由所述控制器執(zhí)行的所述 至少兩個(gè)重整操作包括所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
50. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，由所述控制器執(zhí)行的所述 至少兩個(gè)重整操作包括所述正向電流充電操作、所述反向電流充電 操作、所述無(wú)氧操作和所述開(kāi)路操作。
51. 根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，由所述控制器執(zhí)行的所述 至少兩個(gè)重整操作包括所述正向電流充電操作、所述無(wú)氧操作和所 述開(kāi)路操作。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)，包括構(gòu)造和設(shè)置為接收燃料的陽(yáng)極；構(gòu)造和設(shè)置為接收氧化劑的陰極；和至少部分地位于陽(yáng)極和陰極之間的電解液。可控開(kāi)關(guān)構(gòu)造和設(shè)置為選擇性地耦合陽(yáng)極和陰極之間的負(fù)載。控制器構(gòu)造和設(shè)置為控制由陽(yáng)極接收的燃料、由陰極接收的氧化劑、可控開(kāi)關(guān)其中至少之一，并執(zhí)行從包括以下操作的群組中選擇的至少兩個(gè)重整操作反向電流充電操作、正向電流充電操作、無(wú)氧操作和開(kāi)路操作。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101268579SQ200680034593
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者K·卡爾森, L·林, R·F·卡雷拉斯 申請(qǐng)人:伯斯有限公司