專利名稱：利用氫充注燃料電池陽極供應(yīng)歧管以用于啟動的方法
禾,氫充注燃料電池陽極供應(yīng)歧管以用于啟動的方法
駄領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種用亍燃料電池系統(tǒng)WM坊法。更具體地，本發(fā)明涉及一種
^t料電池系統(tǒng)啟^M乍之前利用氫充注陽極供應(yīng)歧管，以傲黃跨(across)單個
燃料電駄口的氫分布均勻的方法。
背景駄 —
燃料電池系統(tǒng)把燃料電池堆中的燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化成電力。 一種鄉(xiāng)的燃料 電池系^^用質(zhì)子効繊(下稱THvr)0 PEM是利于將質(zhì)子/AM料電池系統(tǒng)中 通常配置的各單個燃料電池中的陽極傳《,極的固體聚^/電解質(zhì)膜。電極和 膜—起形成了膜電膨且件(MEA)。電極包含催化劑以催似也促^t料(例如氫) 禾口氧化劑(例如氧氣或空氣)反應(yīng)以產(chǎn)生電力。
在一種典型的PEM燃料電池中，MEA體在氣^T散介質(zhì)(GDM)之間。 GDM和MEAi體在一對導(dǎo)電fet間。如果該板^X極板，則該板 ^斗電池系 統(tǒng)中的相令,料電M^間傳導(dǎo)電流。如果該板是位于MI斗電池系統(tǒng)的端部的對及 板，則該板將電流傳導(dǎo)至,料電池的外部。
如申請人共同待審的美國專利申請No.11/762，845中所述，這里引入其全部內(nèi) 容作為參考，陽極供應(yīng)歧管吹掃操作的目的是在啟動期間禾鵬氫氣充注陽極的活 性區(qū)域之前，用氫氣完全充注陽極供應(yīng)歧管。通常，SJ1打開位于陽極供應(yīng)歧管 的頂部處的歧管吹掃閥，用氫氣充注陽極供應(yīng)歧管，同時產(chǎn)4M氣流至,極供應(yīng) 歧管的底部中。
氫氣的纟IiI，和吹掃閥的流阻一起，在陽極供應(yīng)中形成了g力。隨著g 力在陽極供應(yīng)歧管中的增加，會導(dǎo)致供應(yīng)歧管底部中的氫氣^A燃料電池堆底部 處的燃料電池板的活性區(qū)域中。隨^M氣^A燃料電池板的活性區(qū)域中，可能會 測量到局部電壓升。電壓升高產(chǎn)生了通Mit料電池堆的剩余燃料電池板驅(qū)動的電 流。沒有足夠量的氫氣以支持電流的燃料電池堆中的燃料電池將經(jīng)受局部的反向 電流，由此導(dǎo)致電極鵬蝕。另外，沒有足夠量的氫的f^斗電池處TS^足狀態(tài)。 為了克月瞎不足，必須使附加的氫氣^A;1I4電池堆，由此增加了燃料電池系統(tǒng)的啟動時間。
所希望的是研發(fā)出一種在啟動操作之前利用氫氣充注燃料電池系統(tǒng)的陽極供 應(yīng)歧管的方法，其中陽極供應(yīng)歧管基本上均勻地充注有氫氣，而且防止了禾傭氫
氣非均勻地充MI4電池堆中的燃料電池的活性區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
與J贓的方法相協(xié)調(diào)的和一致的，令人意外的發(fā)現(xiàn)了一種在啟動操作之前利用 氫氣充注燃料電池系統(tǒng)的陽極供應(yīng)歧管的方法，其中陽極供應(yīng)歧管基本上均勻地 充注有氫氣，并且防止了燃料電池堆的燃料電池的活性區(qū)媚陶勻地充注有氫氣。
在一個實(shí)施例中，在啟動期間禾鵬氫氣充Mi料電池陽極供應(yīng)歧管的方、跑括 提供具有多個燃料電池的燃料電池堆的步驟，所^I4電池堆包括陽極供應(yīng)歧管 和陽極排出歧管，陽極供應(yīng)歧管具有設(shè)置在其中的流體并與氫氣源流體M;提
供與陽極供應(yīng)歧管流體 的第一閥門的步驟；^f共與陽極排出歧管流體連通的 第二閥門的步驟；禾,處于關(guān)閉4體的第一閥門禾嗨二閥門為陽極供應(yīng)歧管掛共 氫氣以將燃料電池堆加壓超斷需壓力的步驟；打開第一閥門以利于吹掃來自陽 極供應(yīng)歧管的至d^部分流體以iSt利用氫氣充注歧管。
在另一實(shí)施例中，在啟動期間利用氫氣充注;^斗電池陽極供應(yīng)歧管的方飽括
以下步驟提供具有多個fi4電池的燃料電池堆，戶;wt料電池堆包括陽極供應(yīng) 歧管和陽極排出歧管，陽極供應(yīng)歧管具有體在其中的流體并且與氫氣源流體連
通；提供與燃料電池的陽極流體M的陽t翻咄歧管和設(shè)有與陽極供應(yīng)歧管流體 艦的第一閥門的排出系統(tǒng)；掛共與陽t翻咄歧管流體繊的第二閥門；在陽極 供應(yīng)歧管的出口和第一閥門之間樹共腔室；在陽極排出歧管的出口和第二閥門之 間提供腔室；禾傭處于關(guān)制體的第一閥門禾嗨二剛〕為陽極供應(yīng)歧管衝共氫氣 以將燃料電池堆加壓達(dá)至斷需的壓九打開第一閥門以利于吹掃來自陽極供應(yīng)歧 管的至少一部分流體以iSiS利用氫氣充注歧管；以及關(guān)閉第一閥門并且打開第二
閥門以^iC氣以基勒胴的速率 IA燃料電池的活性區(qū)域。
在另一實(shí);gt例中，燃料電池系統(tǒng)包括具有多個燃料電池的燃料電池堆， ^燃 料電池包括設(shè)置在陽極和陰板t間的電解皿；與jil斗電池的陽極流體連通的陽 極供應(yīng)歧管；與陽極供應(yīng)歧管流體M的陽I5A口導(dǎo)管，該陽^A口導(dǎo)管衞共氫
氣源和陽極供應(yīng)歧管之間的流體M;與燃料電池的陽極和排出系統(tǒng)流體m的
陽極排出歧管；與陽極供應(yīng)歧管流體M的第一閥門；與陽I翻咄歧管流體M的第二閥門；在陽極供應(yīng)歧管和第一閥門以及陽l翻咄歧管和第二闊門的至少"
種之間設(shè)置的至少一個腔室。


艦閱讀下面的詳細(xì)描述，特別是當(dāng)結(jié)合下面戶做的附圖進(jìn)t拷慮時，所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員^l絵很容易地働率本說明書的上述和其它優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本令頁域已公知的PEMJt料電池堆的示意性的^i軍透視圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的^M料電池堆的陽極供應(yīng)歧管的充注操作期間，燃
料電池堆的示意性截面圖3是在陽極供應(yīng)歧管充注操作后圖2所示的燃料電池堆的示意性截面圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的 14電池堆的陽極供應(yīng)歧管的充注操作
期間，燃料電池堆的示意性截面圖；和
圖5是在陽極供應(yīng)歧管充注操作后，圖4所示的燃料電池堆的示意性截面圖。
具體實(shí)驗(yàn)式
下面的描述實(shí)質(zhì)上僅僅^/示例性的，并不旨在限制本發(fā)明及其應(yīng)用或f頓。還 應(yīng)當(dāng)理解在全部附圖中，對應(yīng)的附圖極己^^相同頗應(yīng)的部分和部件。t^f 公開的方法中，所述的步驟本質(zhì)上^:例性的，由此并不是必須的或關(guān)鍵的。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PEM燃料電池堆10。燃料電池堆10包括一對由 導(dǎo)電雙極板16隔開的膜電Kia件(MEA) 12、 14。 MEA 12、 14和雙電極板16 層疊在一對夾板18、 20和一對##端板22、 24之間。夾板18、 20 1襯墊或電 介質(zhì)凃?qū)?未示出)與端板22、 24電絕緣開。齡樹及端板22、 24的工作面26、 28，以^S^極板16的工作面30、 32，包括多個能^[MI斗如氫氣和氧化劑如氧氣 從中流動的凹槽或溝槽34、 36、 38、 40。不導(dǎo)電襯墊42、 44、 46、 48在燃料電 池堆10的部件之間掛，封和電絕緣。氣體可滲透的擴(kuò)散介質(zhì)50、 52、 54、 56 例如碳郝墨擴(kuò)散片基本上鄰接MEA 12、 14的陽極面和陰極面中的每一面。端 板22、 24分別設(shè)置在鄰近擴(kuò)散介質(zhì)50、 56的j體處。雙極板16體在鄰近MEA 12的陽極面上的擴(kuò)散介質(zhì)52的^g處。雙極板16還體在鄰近MEA 14的陰極 面上的擴(kuò)散介質(zhì)54的健處。
燃料電池堆10還包括陰極供應(yīng)歧管58和陰t翻咄歧管60、 ^4口劑供應(yīng)歧管 62、 ^4卩齊胡咄歧管64、陽極供應(yīng)歧管66和陽豐翻咄歧管68。供應(yīng)歧管58、 62、 66和排出歧管60、 64、 68iiafe^X極板16中形成的鄰近孔，在襯墊42、 44、46、 48中形成的孑L和在端板22、 24中形成的孑US行對準(zhǔn)而形成。氫^M陽極 入口導(dǎo)管70鄉(xiāng)劍陽極供應(yīng)歧管66掛共給燃料電池堆10。氧化齊愾體艦陰l狄 口導(dǎo)管72 ^Mit料電池堆10的陰極供應(yīng)歧管58樹共給燃料電池堆10。分別為 陽禾翻咄歧管68和陰極排出歧管60提供陽極出口導(dǎo)管74和陰極出口導(dǎo)管76。 y賴卩劑入口導(dǎo)管78和7賴,j出口導(dǎo)管80與7賴卩劑供應(yīng)歧管62和7賴卩齊胡咄歧管 64流體M以衛(wèi)共從其中艦的液術(shù)賴瞎硫。應(yīng)當(dāng)理脈圖1和圖2中的多個 入口70、 72、 78和出口74、 76、 80的構(gòu)造娜于說明的目的，如需飄以選擇 其它的構(gòu)造。
圖2和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的麟斗電池系統(tǒng)182。燃料電池系統(tǒng)182 包括具有多個Bf斗電池184的燃料電池堆110。每一個燃料電池184具有陽極(未 示出)禾嗍極(未示出)以及在它們之間設(shè)置的電解質(zhì)膜(未示出)。燃料電池堆 110還包括第一端部186和第二端部188。如這S^f述，第一端部186被稱為"干 燥端"，第1部188被稱為"濕潤端'。
陽極供應(yīng)歧管166與燃料電池184的陽極流體魏，并且itS氣源197和fi4 電池184之間衝共流體M。陽極供應(yīng)歧管166適于艦陽豐隊(duì)口導(dǎo)管198 MS 氣源197倒媳氣流190 。陽極入口導(dǎo)管198限定了氫氣源197和陽極供應(yīng)歧管 166之間的#^只?？梢月氒婈栘SIA口導(dǎo)管198可以具有任意需要的，纖面積并 還可以例如包括腔室。燃料電池系統(tǒng)182的陽豐翻咄歧管168在多個iif斗電池184 的陽極和排出系統(tǒng)199之間衝共流體魏。陽l翻咄歧管168適于接WdB料 電池184的陽極的流體。流過陽極的流體可以是氫氣，空氣或水。
如圖中所示，燃料電池系統(tǒng)182包括第一斷，192，也稱為吹掃閥，與陽極供 應(yīng)歧管166流體翻。第一閥門體Mi4電池堆的第一端部186處，與陽豐SA 口導(dǎo)管198隔開。第二閥門194與陽t湖咄歧管168流體魏，并體 |斗電 池堆的第j瑞部188處。第一閥門192適于{ ^人陽極供應(yīng)歧管166中吹掃出流 體。第二閥門194適于ISiSiAM料電池184和陽t翻咄歧管168中吹掃出流體。 應(yīng)當(dāng)理脈如果需要，第二閥門194可以設(shè)置^)t料電池堆110的第一端部186 處。
^M料電池堆110的充注操作期間，第一閥門192禾口第二閥門194是關(guān)閉的。 如圖2中所示，在沒有顯著量的氫氣190 ^AI鵬極供應(yīng)歧管166的情況下，氫 氣190 MM源197流出并^AI鵬I5A口導(dǎo)管198。由于閥門192、 194是關(guān)閉的，所以氫氣^A^鵬aX口導(dǎo)管198導(dǎo)致陽極供應(yīng)歧管166中的內(nèi)糊，通常是空 氣196， ^AJU燃料電池堆110的活性區(qū)域。軀力積聚步驟期間，M:搟對艦 氫氣弓l入陽l狄口導(dǎo)管198中，而增力盯燃料電池堆110中的流體壓力。 一旦燃 料電池堆110中超盯所需要的壓力，第一閥門192打開，并^gm氣190t狄并 鄉(xiāng)紐陽極供應(yīng)歧管166。由于燃料電池堆110中的燃料電池184的活性區(qū)域被加壓， 氫氣190 ^t敏陽極供應(yīng)歧管166流動并到達(dá)第一闊門192，但不會^/J燃料 電池184的活性區(qū)域中?？梢詢P軍氫氣源197和陽極供應(yīng)歧管166之間增加的 懶只會 |4電池184的活性區(qū)域中衛(wèi)共更高的最終壓力。增加的體積和燃料電 池184的活性區(qū)域中的最終壓力之間的關(guān)系可以ilil以下公^示
Pfinal〈P認(rèn)承(l+OWVtotal)) 其中，Pfel是極力積聚步驟中超啲最終陽t腿力；PiniM是鄉(xiāng)力積聚步馬fe 前的陽l腿力；Viniet是德氣源197和陽極供應(yīng)歧管166之間的陽極術(shù)只；Vtotal 是將經(jīng)受壓力增加的陽極體積。應(yīng)當(dāng)働軍:增加的體積例如可以是陽極入口導(dǎo)管
198的纖面積的增加，和第三腔室的增大。
戶儲望的^MiL氣源197會劍陽I5A口導(dǎo)管198的氫氣190的涼遞基本與鄉(xiāng)敏 第一閥門192的流體的^3I相同。相同的^I可以防止在歧管吹掃步驟期間，燃 料電池堆110的活性區(qū)域的壓力產(chǎn)生變化。當(dāng)/AM氣源197鄉(xiāng)劍陽I5A口導(dǎo)管198 的氫氣190的^3I比鄉(xiāng)S1第一閥門192的流體的^I更高時，燃料電池堆110的 活性區(qū)域中的空氣196會壓縮。該壓縮會將氫氣190引AiiMI4電池堆110的活 性區(qū)域中，從而導(dǎo)致鵬蝕。當(dāng)/AS氣源197鄉(xiāng)超陽l狀口導(dǎo)管198的氫氣190 的^il比纟Sl第一閥門192的流體的^I更低時，燃料電池堆110的活性區(qū)域中 的空氣196會 ?？諝?96的Mffi會導(dǎo)致空氣197倒^A陽極供應(yīng)歧管166， 從而導(dǎo)致陽極供應(yīng)歧管166部分i喊非均勻地充注氫氣。如果活性區(qū)域中的流體 壓力得到保持，貝睞自陽極供應(yīng)歧管166的氫氣不m^燃料電池堆110的力啦 活性區(qū)域，因?yàn)殛枠O供應(yīng)歧管166充注有氫氣。
—旦氫氣190基本充滿陽極供應(yīng)歧管166，第一閥門192關(guān)閉。然后，第二閥 門194打開，氫氣190 f煞賣地供應(yīng)到陽極供應(yīng)歧管166，由此導(dǎo)i^^^^圣每一 個iil斗電池184的陽極部分的活性區(qū)域。如圖3中所示，氫氣以基科目同的^！ ^Bi^h^l斗電池184的活性區(qū)域，使#$:啟動操作之前 ^燃料電池堆110中 ，劑的分布更均勻。均勻的，劑分布使fTOi料電池堆110的單個燃料電池184之間形成了基;^勻的電壓，并防止了例如當(dāng)電^Mit料電池堆no中流出
時，^it料電池184中由于新足而引起的 蝕。隨^m氣^l燃料電池184 的活性區(qū)域，空氣196 MJt料電池184和陽t翻咄歧管168中吹掃出，會S1第二 閥門194，超鵬咄系統(tǒng)199。應(yīng)當(dāng)Si率鄉(xiāng)S1燃料電池的活性區(qū)域的氫氣^I可 以最大化，以^ ^斗電池堆110的活性區(qū)域中存^M氣一空氣前鋒的時間最小 化。
圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)282。燃料電池系統(tǒng) 282包括具有多個燃料電池284的燃料電池堆210。^M料電池284具有陽極(未 示出)和陰極(未示出)，在它們之間設(shè)置有制牟質(zhì)膜(未示出)。燃料電池堆210 還包括第一端部286禾瞎1部288。如這1^腿，第一端部286被稱為"千燥端"， 第二端部288被稱為"翻閨端"。
陽極供應(yīng)歧管266與燃料電池284的陽極流體M，并自氣源297和iil斗電 池284之間樹共流體連通。陽極供應(yīng)歧管266適于fflii陽極入口導(dǎo)管298接 自氫氣源297的氫氣流290。陽極入口導(dǎo)管298在氫氣源297和陽極供應(yīng)歧管266 之間限定了一定的術(shù)只。應(yīng)當(dāng)Si軍陽ISA口導(dǎo)管198可以具有任意需要的，纖 面積，并且還可以包括客妙卜的術(shù)只例如腔室。燃料電池系統(tǒng)282的陽t翻咄歧管 268在多個燃料電池284的陽極和排出系統(tǒng)299之間^f共流體M。陽t翻咄歧 管268適于接收 魅5^^斗電池284的陽極的流體。流過陽極的流體可以^氣， 空氣抓
如圖中所示，燃料電池系統(tǒng)282包括第一閥門292，第二閥門294，第一腔室 293，和第二腔室295。第一閥門292，也稱為吹掃閥，與陽極供應(yīng)歧管266流體 魏。第一閥門i體^f斗電池堆的第一端部286處，與陽!SA口導(dǎo)管298隔開。 第二閥門294與陽l翻咄歧管268流體M，并設(shè)置^t料電池堆的第二端部288 處。第一閥門292適于從陽極供應(yīng)歧管266吹掃流體。第二閥門294適于MM料 電池284和陽極排出歧管268吹掃流體。應(yīng)當(dāng)理解如果需要，第二閥門294可 以}體 1斗電池堆210的第一端部286處。第一腔室293 i體在陽極供應(yīng)歧管 266和第一閥門292之間。第二腔室295體在陽t翻咄歧管268和第二閥門294 之間。
$4電池堆210的充注操作期間，第一閥門292和第二閥門294關(guān)閉。如圖 4中所示，在沒有顯著量的氫氣290流入陽極供應(yīng)歧管266的瞎況下，氫氣290/Afi氣源297流出，荊IA陽aA口導(dǎo)管298中。因?yàn)殚y門292、 294關(guān)閉，所以 ^A陽1SA口導(dǎo)管298的氫氣流導(dǎo)致了陽極供應(yīng)歧管266中的內(nèi)容物，通常為空 氣296，流入了燃料電池堆210的活性區(qū)域中。ffi力積聚階段，fflMm氣持 續(xù)地引AI,^A口導(dǎo)管298中，燃料電池堆210內(nèi)的流體壓力增加了。 一旦燃 料電池堆210中超盯所需壓力，第一閥門292打開，氫氣290 ^A并鄉(xiāng)敏陽極 供應(yīng)歧管266。由于MI4電池堆210中的燃料電池284的活性區(qū)嫩皮加壓，氫氣 290 ^^i陽極供應(yīng)歧管266流動并到達(dá)第一閥門292，但不允許^AJiMI斗電池 284的活性區(qū)域中。應(yīng)當(dāng)働軍^S氣源297禾口陽極供應(yīng)歧管266之間增加的體 積^M料電池284的活性區(qū)域中提供了更高的最終壓力。增加的懶只和燃料電池 184的活性區(qū)域中的最終壓力可以用下列公，示
Pfinal〈P固承(l+(H)) 其中，Pfei是細(xì)力積聚步驟中超啲最終陽t腿力；PiriM是極力積聚步mt 前的陽極壓力；Viniet是^a氣源297和陽極供應(yīng)歧管266之間的陽極術(shù)幾 是將經(jīng)，力升的陽極體積。應(yīng)當(dāng)働率增加的體積例如可以是陽極入口導(dǎo)管298 的禾 面積的增加，禾口第三腔室的增加。
戶/^望的^/AS氣源297鄉(xiāng)S1陽I5A口導(dǎo)管298的氫氣290的t!M基本與纟Si 第一閥門292的流體的^I相同。相同的》髓可以防止在歧管吹掃步驟期間，燃 料電池堆210的活性區(qū)域的壓力發(fā)生變化。當(dāng)從氫氣源297經(jīng)過陽極入口導(dǎo)管298 的氫氣290的^t比纟Sl第一閥門292的流體的 ^I更高時，燃料電池堆210的 活性區(qū)域中的空氣296會MS?？諝鈮嚎s會將氫氣290弓IASij燃料電池堆210的 活性區(qū)域中，從而導(dǎo)致 蝕。當(dāng)MS氣源297纟Sl陽tSA口導(dǎo)管298的氫氣290 的^il比^l第一閥門292的流體的^il更低時，燃料電池堆210的活性區(qū)域中 的空氣296會MS。空氣296的Mffi會導(dǎo)致空氣297倒 ^A陽極供應(yīng)歧管266， 從而導(dǎo)致陽極供應(yīng)歧管266部分纟 非均勻地充注氫氣。如果活性區(qū)域中的流體 壓力得到保持，貝睞自陽極供應(yīng)歧管266的氫氣不^\燃料電池堆210的加壓 活性區(qū)域，因?yàn)殛枠O供應(yīng)歧管266充注有氫氣。
一旦氫氣290在歧管吹掃步驟期間i3A了第一腔室293，第一閥門關(guān)閉。第一 腔室293增加的術(shù)只增加了在陽極供應(yīng)歧管266充注氫氣以及^S氣鄉(xiāng)S1第一閥 門292流動之間的時間，由此使鄉(xiāng)S1第一闊門292的氫氣吹掃時間最小化。然后， 第二閥門294打幵，氫氣290持續(xù)地供應(yīng)到陽極供應(yīng)歧管266。由此導(dǎo)致氫氣流動鄉(xiāng)S1每一個燃料電池284的陽極部分的活性區(qū)域。如圖5中所示，氫氣以基本 相同的^I^l^i^l4電池284的活性區(qū)域，使f被啟動操作之前， "燃料 電池堆210中鵬齊啲分布更均勻。均勻的鵬劑分布使^St料電池堆210的 單個燃料電池284之間形成了基 1勻的電壓，并防止了例如當(dāng)電流MM料電池 堆210中流出時，^M料電池284中由于新足而弓跑的鵬蝕。隨^m氣^Bl f^斗電池284的活性區(qū)域，空氣296 Mi^斗電池284和陽IS^出歧管268中吹掃 出，纟S1第二閥門294，至lj湖咄系統(tǒng)299。第二腔室295增加的^f只增加了M 料電池284的活性區(qū)W5注氫氣以及J^^鄉(xiāng)Si第二閥門294流動之間的時間， 由此f趨氣290纟Sl第二閥門294排出的時間最小化。特別地， 一旦氫氣290進(jìn) 入了第二腔室295，可以調(diào)節(jié)來自氫氣源297的氫氣290的^I以使鄉(xiāng)S1第二閥 門294排出的氫氣290最小化。應(yīng)當(dāng)翻牟為了使^it料電池堆210的活性區(qū)域 中存在氫氣一空氣前鋒的時間最小化，經(jīng)過燃料電池的活性區(qū)域的氫氣^il可以 最大化。
本發(fā)明使得在啟動期間排出的氫氣最小化。氫氣在陽極均勻的分布f趨氣與經(jīng) 過第二閥門194、 294排出燃料電池堆10、 110、 210的空氣196、 296的混鋪小 化，由雌啟動時，i朔咄的氫氣更少。氫氣的均勻分布導(dǎo)致 1斗電池堆10、 110、 210的單個燃料電池184、 284之間的電壓基糊勻，并防止了例如當(dāng)Mf^斗 電池IO、 110、 210中提取電流時，由于燃料電池184、 284中的新足而導(dǎo)致的 鵬蝕。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例和細(xì)節(jié)僅僅是為了說明的目的，但慰萬屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 很清楚，可以在不偏離本發(fā)明范圍的,兄下作出多種改變，本發(fā)明的保護(hù)范圍將 由下面所附的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1、一種在啟動期間利用氫氣充注燃料電池陽極供應(yīng)歧管的方法，該方法包括以下步驟提供具有多個燃料電池的燃料電池堆，該燃料電池堆包括陽極供應(yīng)歧管和陽極排出歧管，陽極供應(yīng)歧管具有設(shè)置在其中的流體并與氫氣源流體連通；提供與陽極供應(yīng)歧管流體連通的第一閥門；提供與陽極排出歧管流體連通的第二閥門；利用處于關(guān)閉位置的第一閥門和第二閥門而為陽極供應(yīng)歧管提供氫氣，以將燃料電池堆加壓達(dá)到所需壓力；并且打開第一閥門以利于從陽極供應(yīng)歧管中吹掃出至少一部分流體以促進(jìn)利用氫氣充注歧管。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括關(guān)閉第一閥門労寸丁開第二閥門以^a氣 以基斬瞷6勺速率^A到W斗電池的活性區(qū)域的步驟。
3、 如權(quán)利要求2戶脫的方法，其中使^1\燃料電池的活性區(qū)域的氫氣的 最大化，由此使^t料電池的活性區(qū)域中TOE氣一空氣前鋒的時間最小化。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中^A陽極供應(yīng)歧管的氫氣^I與^1第一 閥門的流體的^31基*+目同。
5、 如權(quán)利要求1戶艦的方法，其中燃料堆的所需壓力取決于^^氣源和陽極 供應(yīng)歧管之間設(shè)置的陽極入口導(dǎo)管的體積。
6、 如權(quán)利要求l戶脫的方法，還包括在陽極供應(yīng)歧管的出口和第一閥門之間 衛(wèi)共腔室的步驟。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在陽豐翻咄歧管的出口和第二閥門之間 掛共腔室的步驟。
8、 如權(quán)利要求1戶腐的方法，其中將第一閥門^S4M料電池堆的第一端部 處，所述第一閥門與陽I^A口導(dǎo)管隔開。
9、 一種在啟動期間禾,氫氣充注燃料電池陽極供應(yīng)歧管的方法，該方》跑括 以下步驟掛共具有多個燃料電池的燃料電池堆，i^t料電池堆包括陽極供應(yīng)歧管和陽極 排出歧管，陽極供應(yīng)歧管具有設(shè)置在其中的流體并與氫氣源流體 ;Jif共與陽極供應(yīng)歧管流體M的第一閥門； 樹共與陽禾湖咄歧,流體M的第二閥門； 在陽極供應(yīng)歧管的出口和第一閥門之間^f共腔室； 在陽l翻咄歧管的出口禾嘴二閥門之間衝共腔室；禾'J用處于關(guān)閉位置的第一閥門和第二閥門以將氫氣衛(wèi)共給陽極供應(yīng)歧管以使 燃料電池堆的壓力加ffi^U所需壓力；并且打開第一闊門以從陽極供應(yīng)歧管中吹掃出至少一部分流體以促進(jìn)利用氫氣充 注歧管。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中燃料堆的所需壓力取決于SS氣源和陽極 供應(yīng)歧管之間設(shè)置的陽I5A口導(dǎo)管的體積。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中^A陽極供應(yīng)歧管的氫氣 IM與^;第一閥門的流體的 ^1基*+目同。
12、 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括關(guān)閉第一閥門射丁開第二閥門以4複氣 以基斬目同的速教￡\到燃料電池的活性區(qū)域的步驟。
13、 如權(quán)利要求12戶脫的方法，其中當(dāng)氫^A第一腔室時，第一閥門關(guān)閉。
14、 如權(quán)利要求12戶脫的方法，其中使^A燃料電池的活性區(qū)域的氫氣的流 鶴大化，由此使W^斗電池的活性區(qū)域中^M氣一空氣前鋒的時間最小化。
15、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中當(dāng)氫氣itA第二腔室時，調(diào)節(jié)t!A陽極 供應(yīng)歧管的氫氣的繊。
16、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)氫氣iSA第二腔室時，第二閥門關(guān)閉。
17、 一種顯電池系統(tǒng)，包搖具有多個燃料電池的燃料電池堆， ^燃料電池包括在陽極和陰1^間設(shè)置的 電解質(zhì)騰與燃料電池的陽極流體魏的陽極供應(yīng)歧管；與陽極供應(yīng)歧管流體M的陽^A口導(dǎo)管，戶艦陽，SA口導(dǎo)管掛共氫氣源與陽 極供應(yīng)歧管之間的流體艦與燃料電池的陽極和排出系統(tǒng)流體M的陽t翻咄歧管； 與陽極供應(yīng)歧管流體翻的第一 閥門； 與陽禾翻咄歧管流體魏的第二閥門；禾口在陽極供應(yīng)歧管和第一閥門以及陽，翻咄歧管和第二閥門中的至少一種之間^a的至少一個腔室。
18、 如權(quán)利要求17戶服的燃料電池系統(tǒng)，其中第一閥門體^jt料電池堆的 第一端部處，第一閥門與陽極入口導(dǎo)管隔開。
19、 如權(quán)利要求17戶腿的燃料電池系統(tǒng)，其中陽ISA口導(dǎo)管限定了氫氣源和陽極供應(yīng)歧管之間的^f只。
20、 如權(quán)利要求17戶服的燃料電池系統(tǒng)，還包括體體氣源和陽極供應(yīng)歧 管之間的腔室。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用氫充注燃料電池陽極供應(yīng)歧管以用于啟動的方法。公開了一種在啟動操作之前利用氫氣充注燃料電池陽極供應(yīng)歧管以使橫跨燃料電池的氫氣分布基本均勻的方法。陽極供應(yīng)歧管與氫氣源流體連通。與陽極供應(yīng)歧管流體連通的第一閥門和與陽極排出歧管流體連通的第二閥門最初處于關(guān)閉的位置，而氫氣供應(yīng)給陽極入口導(dǎo)管以對燃料電池堆加壓。然后打開第一閥門以從陽極供應(yīng)歧管中吹掃出至少一部分流體以促進(jìn)利用氫氣充注歧管。
文檔編號H01M8/04GK101546839SQ20091012670
公開日2009年9月30日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者G·M·羅布, S·G·格貝爾, W·古 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司