具有均勻氫氣流的燃料電池啟動方法

2023-07-21 21:10:06

專利名稱：具有均勻氫氣流的燃料電池啟動方法
具有均勻氫氣流的燃料電池啟動方法脈領域本發明涉及一 種在啟動時具有基本均勻的氫氣流的燃料電池系統以M料電池的啟動方法。
背景技術：
燃料電池作為一種清潔、有效並且環保的能源用於電動汽車和各種用途。 特別是，燃料電池被確定為現f^n車使用的傳統內燃機的替代物。燃料電t腿常包括三個基本部分陰極、陽極和電解質膜。陰極和陽豐腿常包括精細化分的催化劑，通常為鉑，支撐在TO粒上，並混合有離子交聯聚，。電解質膜夾在陰極和陽&t間，形成膜一電解質一膜結構(MEA)。上述 MEA通常沉積在多孔擴散介質(DM)中，戰多孔擴散介質有禾盱有利^ 體反應物，例如氫氣和氧氣，傳送到陰極和陽極。陽極上的氫轉變成帶正電荷 的氫離子。這些離子穿過電解質到達陰極，在陰極與氧氣發生反應。氧氣可以 來自例如空氣。陽極殘留的電子流過外部電路到達陰極，在陰極加入氧氣和氫 質子形成水。單個的燃料電池可以串連疊力贓"^形成燃料電池堆疊。燃料電池堆疊可 以給汽車提供充足的倉譴。^(^料電池堆疊通常的啟動操作中，MjftA並纖料電池堆疊末端流經單^^i料電池到另一^料電池堆疊。燃料電池堆疊末端通 常具有溼端和幹端，Mil常從溼端流向幹端。在這種情況下，氫氣分配到相繼 的單個燃料電池中，氫氣傳送到燃料電池臨近溼端的部分先發生，傳送到燃料 電池臨近幹端的部分後發生。由此，幹端的燃料電池經常收至瞎氣較溼端的燃 料電池晚。再可替代方式中，氫氣還可以通過規貝嘰作從幹端進入，有時在啟 動時從兩端i^A。在這對青況下，氫氣分布不均勻。眾所周知，現有技術中高電池電壓與氫氣一空氣前通過電池導致碳腐蝕引 起的電池電壓劣化。當氫氣被燃料電池陽極收納時，氫氣代替陽極中的空氣產生沿長度方向穿過陽極的氫氣一空氣前。為了MS啟動期間的碳腐蝕，通常橫跨堆疊設置電阻負載以抑制電池電壓，由此減輕 蝕。電阻越低，氫氣一空氣前期間的電壓Mf氐。但是，在啟動操作期間氫氣對燃料電池的非均勻分布以及負載電阻的i頓 可以導致燃料電池堆疊的性能嚴重斷氏。陰，M空氣的出現和陽極上的氫氣一 空氣前會連接弓胞形成不希望出現的電勢。特別是，燃料電池堆疊陽豐肚氫氣 的非均勻分布會導致所謂"電、鵬轉"的高勢能;嫁。當負載應用於燃料電池堆 疊和當燃料電池堆疊中至少一個燃料堆疊缺少氫氣，而堆疊中的其它燃料電池 氫氣供應充足時發生電池逆轉。電、，轉弓胞燃料電池部件氧化並且導致燃料 電池堆疊快速電壓劣化。特別是，電極碳襯底的腐蝕，其中表面氧化，形成co和COz。電壓劣化顯著陶氏了燃料電池堆疊的使用壽命。—些燃料電池系統和方法是本領,術人員公知的用於優^M料電池堆疊陽極的氫分配。例如，本領域l^:人員公知的在啟動開啟時用氫氣清除燃料電 池陽ltt最小化氫氣一空氣前存在於陽極流動通道的時間。本領域還公知引導 氫氣從燃料電池堆疊的第一^和第二^沿燃料電池堆疊長度方向流動來優化氫氣到陽極電池的分配。但是發現，方法導gcM氣在設置^it料電池堆疊中心的燃料電池中的非均勻分配。Geschwindt等人的公開的美國專利No.2005 / 0129999公開了一種入口燃料 分配器，具有設置在燃料供應管和燃料入口歧管之間的可敏P章礙，氫氣均勻 地沿燃料入口歧管的長度方向分配。在開啟地繼中，入口燃料分配器和燃料入口歧管中的氫氣或隋性氣體M:相應控制器闊被排出，以在燃料流域入口前4趨氣均勻。到陽極電池的獨立的氫氣供應還被應用於最小化電壓劣化。例如，在 Whiton等的公開的美國專利No.2005 /0118487中，燃料電池堆疊具有包括多個 基本等長等截面積的導管的入口燃料分配器。該燃料電池堆疊被報導均勻分配來自燃料供應管至l燃料入口歧管的燃料電池入口燃料。導管可以是板形成的通 3M管子，可以具有一個或兩個到燃料入口歧管的出口 。人們一直希望優化燃料電池系統和方法中開啟操作過程中的氫氣分配，並防止j^料電池堆疊的電壓劣化。希望it料電池堆疊和方法還可以最小化開啟操作期間的氫氣排空擴散。發明內容根據直接的公開，優化氫氣分配的燃料電池系統及方法防止電壓劣化，並驚喜地發現可以最小化燃料電池堆疊啟，作期間氫氣排空。在一個實施例中，燃料電池系統包括具有多個^燃料電池的燃料電池堆疊。 多個燃料電池的^具有陽極和陰極以及設置在陽極和陰fet間的電解質膜。 燃料電池系統包括與多個燃料電池連接的陽極供應歧管，陽極供應岐管適應於 傳送陽極供應流到多個燃料電池，以及與多個燃料電池的陽極連接的陽極排空 岐管，陽極排空岐管適應於接收多個燃料電池的陽極排空流。燃料電池系統進 一步包括與陽極供應岐管連接的第一閥和與陽極排空岐管連接的第二閥。在工作戰呈中，燃料電池系統防止到多個燃料電池陽極的陽極供應流的非均勻分布。本發明還提供了一種開啟燃料電池系統的方法。該方fe^括在開啟位置具有第一閥，第一閥與陽極供應岐管連接；在關閉位置具有第二閥，第二閥與陽 極排空岐t^接；供應陽極排空流到陽極供應岐管；排空來自陽極供應岐管穿 過第一閥的第一數量的空氣；關閉第一閥；開啟第二閥；排空來自多個燃料電 池的陽極和陽極排空岐管並穿過第二閥的第二數量的空氣。陽極供應流由此實 質上均勻供應到燃料電池堆疊的多個燃料電池。皿一步的實施例中，燃料電池系統具有包括第一多個燃料電池的燃料電 池堆疊、第一陽極供應岐管和與第一多個燃料電池連接的第一陽極排空岐管， 以及與陽極供應岐管連接的第一閥。燃料電池系統還具有包括第二多個燃料電 池的第二燃料電池堆疊、第二陽極供應岐管和與第二多個燃料電池連接的第二 陽極排空岐管、以及與陽極供應岐管連接的第二閥。燃料電池系繊一步包括 與第一陽極排空岐管和第二陽極排空岐管連接的第三閥，其中燃料電池系統防 止到^h燃料電池堆疊中的多個燃料電池的陽極供應流非均勻分布。


，以及本發明的其它優點，參考附圖對本領域J^:人員來說很好的是， 特別是考慮到後面的附圖。圖1^PEM燃料電池堆疊(僅示出兩個電池)的剖面圖；圖2 ^根據本發明實施例的燃料電池系統(示出多個電池)的側截面視圖；圖3是圖2描述的燃料電池系統的偵蠘面視亂燃料電池系統非均勻分布 陽極供應流到單個燃料電池；圖4是根據本發明實施例的雙堆SM料電池系統(示出多個電池)；圖5是圖4描述的雙堆M^料電池系統的偵蠘面亂燃料電池系統非均勻 分配陽極供應流到單個燃料電池；圖6表/i^燃料電池電壓作為傳統的氫氣分布和根據本發明實施例的氫氣分 布的燃料電池堆疊中的雌的曲線圖；和圖7 g電壓劣化作為傳統的氫氣分布和根據本發明實施例的氫氣分布的 燃料電池堆疊中的位置的曲線亂具體實施方式
下面的描述僅僅解釋並不限制本發明的公開、應用和使用。可以理解，通 過附亂相應的附圖標記^^類似和相應的部分和特徵。對於公開的方法，公 開的步驟J^例性的，由此並不是必要和關鍵的。為了簡化，圖1僅示出了兩個電池堆疊(也就是， 一個雙極板)，可以理解, 通常的電池堆疊可以具有更多個，電池和雙極板。圖1描述了一個示例tM電池，具有一對MEA4和6的雙極PEM燃料電 池堆疊2， 4和6 Mil導電性雙極板8分隔開。MEA4和6以及雙極板8疊層在 一起在一對夾板10和12之間，和一對4I及終板14和16。夾板10和12與終板 14和16 i!3il&圈和電介質層(未示出)電絕緣。單極終板14和16以及雙極板 8的兩個工作面，包括多個槽，道18、 20、 22和24，來限定分配燃料和氧化 氣體(即，H2和CV空氣)流過MEA4和6表面的流場。非導電墊圈26、 28、 30和32提供燃料電池堆疊的幾個元件之間的密封和電絕緣。氣，透擴散介質 34、 36、 38和40，例如碳或石墨擴散紙，臨近MEA4和6的陽極面和陰極面。 終板14和16分別臨靴散介質34和40設置，而雙極板8臨近MEA4的陽極 面上的擴散介質36 ^g。Jd^X極板8進一步臨近MEA6的陰極面上的擴散介 質38體。示樹 電池，雙極PEM燃料電池堆疊2進一步包括陰極供應岐管72和 陰豐湖控岐管74， Jt4口供應岐管75和y細排空岐管77，以及陽極供應岐管76 和陽豐湖一空岐管78。例如,形成^l極板8上的 L配合形^墊圈26、 28、 30和32上的孔和形皿終板14和16上的孔，形^Jd^供應岐管72、 75和76 和排空岐管74、 77和78。氫氣作為陽極供應M31陽極入口導管80供應給陽 極供應岐管76。氧化氣體作為陰極供應 過陰|反入口導管82供應^^燃料電池 堆疊2的陰極供應岐管72。陽極出口導管84和陰極出口導管86也分別提供給陽豐翻控岐管78和陰豐湖咬岐管74。 y賴口齊lj入口導管88和^i[l劑出口導管90 分另,於給^4P入口岐管75和^4咄口岐管77供應液體辨口劑，並從中去除 冷卻劑。可以理解，圖1中各種入口80、 82和88和出口84、 86和90的皿 是為了說明的，還可以根據所需選擇其它形狀。圖2 g根據本發明實施例的燃料電池系統200。燃料電池系統200包括 具有多個燃料電池202的f^鬥電池堆疊2。多個燃料電池202的每個都具有陽極 (標出)和陰極(標出)以及體在陽極和陰fet間的電解質膜(標出)。 燃料電池堆疊2進一步具有第一終端204和第二終端206。在特別的實施例中， 第一終端204為"幹端"，第二終端206為"溼端"。燃料電池系統200包括陽極供應岐管76與多個"燃料電池202的陽極3^接， 陽極供應岐管76適於傳送陽極供應流208，例如，氫氣，至眵個燃料電池202。 燃料電池系統200進一步包括陽極排空岐管78與多個燃料電池202的陽極相連。 陽極排空岐管78適於接 自燃料電池202的陽極排空流(如圖3所示)，例如剩^M氣/空氣和水。在本發明具體實施例中，M^鬥電池系統200包括第一閥210與陽極供應歧管76雜，第二閥212與陽極排空歧管78連接。在一個實施例中，第一閥210 設置 料電池堆疊2的第一末端204上。第一閥210用於排空來自陽極供應 歧管76的空氣214的第一量和陽極供應流208。第二閥212 ，^i料電池堆 疊2的第二 206上。第二閥212用於排空來自陽f翻控歧管78的空氣216 的第二量和陽極排空流(如圖3所示)在進一步的實施例中，第二閥212體 在代替第二末端206的第一末端204上。可以理解，只要第一閥210相對氫氣 供應的位置設置，^N"電池堆疊2可以提供所需氫氣。很好的是，當燃料電池系統200的關閉操作和開啟操作之間的時間足夠長 時，第一和第二數量的空氣214和216會累積在陽極供應和排空岐管76和78 中。並且，很好的是，第一和第二數量的空氣214和216在足夠長的堆疊不宜 操作期間會累積在多4^燃料電池202的陽極上。本發明的it料電池系統200 3SS"^具有至少一個電阻裝置218雨燃料電 池堆疊2電連接。在具體實施例中，電卩I^g 218是電阻器。在進一步的實施 例中，電阻體218適於在啟動期間在燃料電池堆疊2上方爐電阻負載，由此 離鵬蝕弓胞的燃料電池劣化。本領域技術人員應該理解額的電阻錢218根據需要應用。在具體實施例中，燃料電池系統200包括至少一個電壓傳感器(未示出) 用於測量多個^燃料電池202中至少一個的電壓。示例性地，至少一個電壓傳感 器用於觀懂多個燃料電池202的平均腿。可割戈的，至少一個電壓傳^l用 於測量多^hM^鬥電池202中一個或多個單個的燃料電池。在示例性實施例中，燃料電池200包括控制器(未示出)。控偉幡可以用於 開動第一閥210和第二闊212，由此根據需要開啟或關閉第一閥和第二閥。例如， 控制器可以接收來自至少一個壓力傳感器的信號，該壓力傳感器顯示多個燃料 電池202的陽極具有足夠M的氫氣。在進一步的實施例中，控制器可以包括 控制用於M大SM的算法，例如，陽極供應流208的壓力、陽極供應歧管 76的術只和燃料電池堆疊2的尺寸，且可以根據所需開啟第一和第二閥210和 212。可以理解，可錚代的方式還可以用於決定陽極中或陽極供應歧管76中陽 極供應流208的存在，例如空氣滲透到陰極的時間^式。在一個實施例中，燃料電池系統200包括與陰極入口歧管78連接的壓縮機 (未示出)。壓縮機用於給陰極入口歧管72 ,陰極供應流(未示出)。陰^A 口歧管72與多個燃料電池202的陰極流體M。在公開的具體實施例中，燃料 電池系統200進一步包括旁路閥(未示出)和旁路導管(未示出)與壓縮機流 體連通。旁路閥和導管用於，例如，允許陰極供應流根據所需旁路燃料電池堆 疊2。例如，很好的是，旁路導管與第一閥210和第二閥212流體iiffi來稀釋通 過閥210和212排空的氫氣。如圖2所示，本發明進一步包括啟動燃料電池200的方法。該方、^括在 開啟位置^f共第一閥210，在關閉位置提供第二閥212。陽極供應流208供應給 陽極供應岐管76。當第一閥210處於開啟位置時，空氣214的第一量從陽極供 應岐管76穿過第一閥210排空。很好的是，由於陽極供應流208的氣流流入陽 極供應岐管76,空氣214的第一量被排空。當第二閥212處於關閉體時，氣 流充州氐以最小化陽極供應流208 ^A多個燃料電池202的陽極的部分。很好 的是，第二閥212處於關閉健阻止了陽極供應流208分配到陽極，因為第二 闊212關閉時防止空氣216的第二量的排空。TO法進一步包括，例如，當陽極供應流208基本充填陽極供應岐管76 時，關閉第一閥210並開啟第二閥212。很好的是，當陽極供應岐管76基本充填時關閉第一閥210 ^ilil防止陽極供應流208排空最小化氫氣排放，例如發 ^il氣清除。在進一步的實施例中，第一閥210關閉的同時第二閥212開啟。如圖3所示，當第一閥210關閉第二閥212開啟時，空氣216的第二量通 過第二閥212從多個燃料電池202的陽極和陽禾翻控岐管78排空。可以理解， 空氣216的第二量fflil供應到多個燃料電池202的陽極供應流208的氣流和從電池202排空。在操作^l呈中，陽極供應流208基本均勻供應到多個燃料電池202。當禁 止空氣216的第二鳳多個燃料電池202的陽極和陽l翻咬岐管78移動時，陽 極供應頭76充填陽極供應流208有利於基本均勻供應分配陽極供應流208。例 如，當第一閥210關閉且第二閥212開啟時，供應和分配基本均勻。在本發明公開的進一步實施例中，該方法包括測量至少一個多個燃料電池 202的電壓。例如，電壓由至少一個電壓傳 ||懂。測量的電壓可以用於指示 是否歹戔留氫氣，陽極供應流208或空氣214、 216的第一，二量出現在燃料電 池堆疊2的陽極。測量電壓還可以用於開啟第一閥210和第二閥212。例如，如 果燃料電池系統200僅停止最小時間，在多^h燃料電池202的陽極中仍具有預 定濃度的氫氣，f碟一閥210沒有開啟。示例性地，當多個燃料電池202的平 均電壓大^f頁定最大值時，例如約1.0V，第一閥210關閉。在具體實施例中， 當多個燃料電池202的平均電壓大於約0.6V的最大值時，第一閥210關閉。在 一個實施例中，當多個燃料電池202中的一個的測量電壓大於約0.1V時，第一 閥210關閉。可以理解，其它的測量電壓可以根據所需用於開啟第一和第二閥 210和212。並且，很好的是，不同的控制診斷可以根據所需用於決定燃料電池 堆疊2中的氫氣量。本發明公開的方法可以進一步包括供應陰極供應流(私5出)到陰，隊口 歧管(未示出)。陰極入口歧管與多個燃料電池202連接。在示例性實施例中， 供應陰極供應流的步驟在供應陽極供應流208到陽極供應歧管76的步驟之後實 施，例如在清除空氣步驟完成之後進行。在具體實施例中，如果陰極供應流需 要稀釋陽極排空流300，陰極供應流可以被旁路到陰極周圍。作為一個實施例， 陽極排空流300可以被臨時儲存然後隨氫氣清,釋。作為可替代的選擇，陽 極排空流300中多餘的氫氣由例如催化燃燒室清除。在進一步的實施例中，陰極供應流可以與自燃料電池堆疊2排出的空氣214 和216第一或第二量合併。很好的是，合併陰極供應流和空氣214和216的第 一和第二量可以有效地稀釋存在於空氣214和216的第一和第二量中的氫氣的 量。特別的，陰極供應流可以旁路燃料電池堆疊2，例如具有旁路閩和導管，其 中它可以用於稀釋存在於排空的空氣214和216的第一和第二量中的氫氣。很 好的是，排空的空氣214和216的第一和第二量中氫氣的濃度小於所需的量， 例如，約百分之4。參考圖4和5，本發明進一步的實施例包括描述的多個燃料電池堆疊。為 了清魏見類似圖2禾口3的結構具有相同的附圖標記且以(')或(")符號表 示。如圖4所示，燃料電池系統200'包括包括第一多個燃料電池202怖第」燃 料電池堆疊2'、第一陽極供應歧管76鄰與第一多個燃料電池202'流體M的第 一陽極排空歧管78'。第"^燃料電池堆疊2'包括與陽極供應歧管76'流體,的第 一閥210'。第一燃料電池堆疊2'還可以具有第一電阻裝置218'。燃料電池系統200'進一步包括具有第二多個燃料電池202〃的第二燃料電池 堆疊2"、第二陽極供應歧管76'鄰與第二多個燃料電池202〃流體連通的第二陽 極排空歧管78"。第二燃料電池堆疊2"包括與陽極供應歧管76〃流體,的第二 閥210"。第二燃料電池堆疊2"可以具有第二電阻,218"。)5tSJi料電池系統200'還包括第三閥212'。第三閥212'與第一陽極排空岐 管78'、第一和第二燃料電池堆疊2鄰2"的第二陽極排空岐管78〃流體艦，。如 圖2和3所示的實施例，燃料電池200在操作中防止陽極供應流到每個燃料電 池堆疊2鄰2"的多個燃料電池202'和202〃的非均勻分配。一個本領域普S^術人員可以理解，此處的開啟方法可以應用於具有多個 燃料電池堆疊的燃料電池系統。例如，改方、跑括在開啟艘提供第一閥210' 和第二閥210"，在關閉位置鄉第三閥212'。陽極供應流208鄰208"供應到陽 極供應岐管76鄰76"。當第一和第二閥210鄰210"處於開啟位置時，空氣214' 和214〃的第一量被排空。處於關閉位置的第三閥212禁止陽極供應流208'和208" 分配到陽極中。如圖5所示，該方法進一步包括關閉第一和第二闊210鄰210〃以及幵啟第 三閥212'，例如，當陽極供應流208鄰208〃基本充填陽極供應岐管76鄰76"。第一和第二閥210'和210"的關閉與第三閥212怖開啟同時發生。第三閥212'的 開啟有利於排空^El料電池200'開啟操作期間來自燃料電池堆疊2鄰2'怖陽極 以M^I鬥電池排空岐管216鄰216〃的空氣216'和216"的第二量。可以理解，本發明的燃料電池系統和的方法鵬了一種基糊勻分配到燃 料電池堆疊陽極的氫氣的方法。如圖6所示，這裡公開的燃料電池系統和方法 禁止電池反轉，特別是 料電池系統200開啟期間。燃料電池堆疊的單個燃 料電池在開啟該燃料電池系統和方法時基本均勻且同時收納氫氣。這導致在燃 料電池堆疊中單個燃料電池較傳統氫分布產生基本均勻的電壓。如圖7所示，本發明防ih^料電池系統200和方法在重複開啟和關閉操作 後的燃料電池系統電壓劣化。特別是，驚奇地發現多個燃料電池202的電壓劣 化率(pV/cyde)被優化。特別是，與具有傳統氫氣分布的單個燃料電池相比較可以看出，用於本發明的燃料電池系統200和方法中的燃抖電、 te間的電壓劣 化率基本均勻。本發明通過預定何時堆疊陽極在啟動操作期間具有空氣和氫氣，例如，測 fi^料電池堆疊2的^來優化啟動時的氫氣擴散。很好的是，當出現在排空 自第二閥212的空氣中的氫氣量被稀釋時，氫氣擴鵬一步最小化，例如空氣 來自壓縮機。氫氣在陽極的均勻分布減少了，於穿過第二閥212的燃料電池 堆疊2的空氣中混合的氫氣，由此斷氏了啟動時氫氣的擴散。雖然特定f^性實施例和細節為了說明已經，出來，單對本領域技術人 員來說在不背離本發明公開的範圍內的各種改變還是很好的是的，將在權利要 求中進一步描述。
權利要求
1.一種燃料電池系統，包括包括多個燃料電池的燃料電池堆疊，每個多個燃料電池具有陽極和陰極以及設置在陽極和陰極之間的電解質膜；陽極供應岐管，與多個燃料電池的陽極流體連通，陽極供應岐管用於給多個燃料電池傳送陽極供應流；陽極排空岐管，與多個燃料電池的陽極流體連通，陽極排空岐管用於收納來自多個燃料電池的陽極排空流；第一閥，與陽極供應岐管流體連通；第二閥，與陽極排空岐管流體連通，其中控制第一閥和第二閥的操作來防止陽極供應流到多個燃料電池陽極的非均勻分配。
2. 如權利要求1所述的燃料電池系統，其中第一閥設置 ^料電池堆疊的 第一末端，第一閥用於排空第一量空氣和來自陽極供應岐管的陽極供應流的至 少之一。
3. 如權利要求1所述的燃料電池系統，其中第二閥， |料電池堆疊的 第二糊，第二閥用於排空第二量空氣和來自陽^湖控岐管的陽+翻控流的至 少之一。
4. 如權利要求1所述的燃料電池系統，進一步包括與燃料電池堆疊電連接 的電阻體，並用於提供電阻負載。
5. 如權利要求1所述的燃料電池系統，進一步包括至少一個與燃料電、鵬 接的電壓傳感器，其中至少一個電壓傳感器用於測量至少一個多個燃料電池的 電壓。
6. 如權利要求5所述的M^鬥電池系統，其中至少一個電壓傳li^用於測量 多4^燃料電池的平均電壓。
7. 如權利要求1所述的燃料電池系統，進一步包括與陰1SA口岐管流體連 通的壓縮機，壓縮機用於提供陰極供應流到陰敬入口岐管，陰極入口岐管與多 ^Mt料電池的陰+及流體M。
8. 如權利要求7戶脫的燃料電池系統，進一步包括旁路閥和與壓縮機流體 連通的旁路導管，旁路閥和旁路導管用於允許陰極供應流旁路燃料電池堆疊。
9.如權利要求1所述的燃料電池系統，進一步包括用於控制第一閥和第二 閥腿的控制器。
10.—種燃料電池系統包括第一M^鬥電池堆疊，包括第一多^Mf鬥電池、第一陽極供應岐管和與第一 多個燃料電池流體艦的第一 陽糹翻控岐管； 與陽極供應岐管流體連通的第一閥；第二燃料電池堆疊，包括第二多^M料電池，第二陽極供應岐管和與第二 多個燃料電池流體艦的第二陽，翻控岐管； 與陽極供應岐管流體連通的第二亂和與第一陽極排空岐管和第二陽極排空岐管流體艦的第三閥，其中控制第 一閥、第二閥和第三閥的操作以防止陽極供應流到第一燃料電池堆疊和第二燃 料電池堆疊的至少一個中的多個燃料電池的非均勻分配。
11. 一種啟動燃料電池系統的方法，該燃料電池系統包括具有多個燃料電池 的燃料電池堆疊，多個燃料電池的每個具有陽極和陰極以及設置在陽極禾,極 之間的電解質膜，燃料電池堆疊具有陽極供應岐管和與多個燃料電池的陽極連 接的陽極排空岐管，該方^括步驟衛共處於開啟位置的第一閥，第一閥與陽極供應岐管流體連通；提供處於關閉錢的第二閥，第二閥與陽，湖咬岐管流體鄉；供應陽極供應流到陽極供應岐管；排空來自陽極供應岐管穿過第一閥的第一量空氣；關閉第一閥；開啟第二閥；和排空來自陽極排空岐管穿過第二閥的第二量空氣，其中陽極供應流基本均 勻供應到多個燃料電池。
12.如權利要求10所述的燃料電池系統，其中在陽極供應流基本充填陽極供應岐管後關閉第一閥。
13，如權利要求10所述的燃料電池系統，其中測 料電池堆疊的多個燃 料電池中至少一個的電壓。
14.如權利要求13所述的燃料電池系統，其中當電壓高於預定最大值時第 一閥關閉。
15. 如權利要求11戶腿的燃料電池系統，其中陽極供應流基本同時供應到多個燃料電池，由此防ibt料電池堆疊性能劣化。
16. 如權利要求11所述的燃料電池系統，進一步包括步驟陽極供應流供應到陽極供應歧管之後，供應陰極供應流到與多個燃料電池流體M的陰^A口歧管。
17. 如權利要求11戶M的燃料電池系統，進一步包括步驟用陰極供應流稀釋氫氣，第一量空，二量空氣氫氣存在於M^料電池堆疊排空的第一量空氣，二量空氣的至少一個中。
18. 如權利要求11所述的燃料電池系統，其中第一閥關閉而第二閥基本同時開啟。
19. 如權利要求11所述的燃料電、 條統，其中第一量空氣和第二量空氣的排空由陽極供應流的流動引起。
20. 如權利要求11所述的燃料電、鵬統，其中陽極供應流最小化第二閥開 啟之前分配到陽極供應流的量。
全文摘要
本發明涉及具有均勻氫氣流的燃料電池啟動方法，提供的一種燃料電池系統具有包括多個燃料電池的燃料電池堆疊。該燃料電池包括陽極供應歧管與多個燃料電池流體連通，陽極供應歧管用於傳送陽極供應流到多個燃料電池；陽極排空歧管與多個燃料電池的陽極流體連通，陽極排空歧管用於接收來自多個燃料電池的陽極排空流；第一閥與陽極供應歧管流體連通；第二閥與陽極排空歧管流體連通。本發明還涉及一種開啟燃料電池系統的方法。該燃料電池系統和方法防止陽極供應流到多個燃料電池的陽極的非均勻分布。
文檔編號H01M8/02GK101325261SQ200810131458
公開日2008年12月17日 申請日期2008年6月13日 優先權日2007年6月14日
發明者B·拉克什馬南, D·J·達加, J·P·薩爾瓦多, J·R·謝恩科夫斯基 申請人:通用汽車環球科技運作公司