專利名稱：燃料電池中的水處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)換為電能和反應(yīng)產(chǎn)物的電化學(xué)燃料電池，如固體聚合物電解質(zhì)燃料電池。
圖1示出了傳統(tǒng)燃料電池10的典型結(jié)構(gòu)，其中，為了清楚起見，以分解的形式示出各層。固體聚合物離子遷移膜11被夾于陽(yáng)極12和陰極13之間。一般而言，陽(yáng)極12和陰極13都由導(dǎo)電的多孔材料形成，例如由多孔碳形成，它們粘合有鉑和/或其它貴金屬催化劑小顆粒。陽(yáng)極12和陰極13常常直接分別粘合到膜11的相鄰表面。這種組合通常稱為膜電極組件或MEA。
夾入的聚合物膜和多孔電極層是陽(yáng)極流體流場(chǎng)板(fluid flow field plate)14和陰極流體流場(chǎng)板15。在陽(yáng)極流體流場(chǎng)板14和陽(yáng)極12之間以及類似地在陰極流體流場(chǎng)板15和陰極13之間還可以采用中間墊層12a和13a。這些墊層是多孔性的并被構(gòu)成為能確保氣體有效地?cái)U(kuò)散到陽(yáng)極和陰極表面以及從陽(yáng)極和陰極表面有效地?cái)U(kuò)散，并且有助于水蒸汽和液態(tài)水的處理。
流體流場(chǎng)板14、15由導(dǎo)電的非滲透(no-porous)材料形成，借助于這種材料可與各陽(yáng)極12或陰極13電性接觸。同時(shí)，流體流場(chǎng)板必須有助于將液體燃料、氧化劑和/或反應(yīng)產(chǎn)物輸送到多孔電極和/或從多孔電極中排出。這通常通過(guò)在流體流場(chǎng)板的表面形成流體流動(dòng)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如在所述表面上設(shè)置提供給多孔電極12、13的凹槽或通道16。
參考圖2a，如圖2a所示，一種流體流動(dòng)通道的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在具有入口總管21和出口總管22的陽(yáng)極14(或陰極15)的面上設(shè)置蛇形結(jié)構(gòu)20。根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)該了解，蛇形結(jié)構(gòu)20包括在板14(或15)表面的通道16，同時(shí)每一總管21和22包括穿過(guò)所述板的孔，致使輸送到通道16或從通道16排出的液體可以在垂直于板的方向上穿過(guò)板的堆疊體(stack of plates)的深度連通，具體如圖2b示出的A-A橫截面上的箭頭所示。
可以為傳送到這些板中的未示出的其它通道的燃料、氧化劑、其它流體或排出物提供其它的總管孔23、25。
流體流場(chǎng)板14、15中的通道16兩端可以是開口端，也就是說(shuō)，如所示出的那樣，在入口總管21和出口總管22之間延伸的通道可使流體連續(xù)通過(guò)，通常用于氧化劑供應(yīng)和反應(yīng)物排出?；蛘?，可將通道16的一端封閉，即，每一通道僅與入口總管21連通，以供給流體，這取決于氣態(tài)物質(zhì)完全100％地傳送到MEA的多孔電極或從多孔電極中傳遞出來(lái)。封閉的通道一般可用于將氫燃料輸送到梳型(comb type)結(jié)構(gòu)中的MEA 11-13。
參考圖3，該圖為形成傳統(tǒng)燃料電池組件30的板的堆疊體的部分橫截面圖。在該結(jié)構(gòu)中，相鄰的陽(yáng)極和陰極流體流場(chǎng)板以傳統(tǒng)方式組合，以形成一面具有陽(yáng)極通道32而反面具有陰極通道33的單個(gè)雙極板31，每一雙極板都與各個(gè)膜電極組件(MEA)34相鄰。入口總管孔21和出口總管孔22全部疊置(overlay)，以給整個(gè)堆疊體提供入口和出口總管。為了清楚起見，盡管略微隔開地示出了所述堆疊體的多種元件，但應(yīng)理解，如果需要，可用密封墊圈將它們壓在一起。
為了獲得來(lái)自燃料電池的高而持續(xù)的功率供給能力，通常在膜電極組件中、具體而言在膜中需要維持高含水量。
在現(xiàn)有技術(shù)中，這通常通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)總管21、22或23和通道16供應(yīng)的進(jìn)給氣體、或者燃料、空氣或者這兩者加濕來(lái)實(shí)現(xiàn)。換句話說(shuō)，在通道16中引入處于汽相的水{以下稱為“含氣水(gaseous water)”}。這多少也有助于燃料電池組件內(nèi)部的熱處理。
另一種方法是將處于液相的水(以下稱為“液態(tài)水”)直接輸送給膜11、34，例如直接輸送給電極表面或者到雙極板31的通道16內(nèi)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，不僅提供水以維持膜的高含水量，還可通過(guò)蒸發(fā)和提取(extract)蒸發(fā)潛熱來(lái)顯著冷卻燃料電池。在國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/GB03/02973(提交本申請(qǐng)時(shí)還未公開)中已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了用于將液相水直接引到電極表面或引入通道16的技術(shù)。因此，在本申請(qǐng)的適當(dāng)部分將重復(fù)該文件的相關(guān)部分。
這種通過(guò)排出氣流提取熱能的直接熱轉(zhuǎn)移過(guò)程(heat removal process)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即省去了在燃料電池堆(fuel cell stack)組件內(nèi)部的中間冷卻板。
本發(fā)明的目的是提供一種方法和設(shè)備，以便通過(guò)在陰極電極的通道16中引入余量水(excess water)改善蒸發(fā)冷卻的燃料電池堆的工作。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使具有陽(yáng)極、離子遷移膜和陰極的電化學(xué)燃料電池工作的方法，該方法包括以下步驟
向陽(yáng)極內(nèi)的流體流動(dòng)通道輸送流體燃料；向陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道輸送流體氧化劑；從陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道排出反應(yīng)副產(chǎn)物和任何未利用的氧化劑；及輸送足夠量的液態(tài)水到陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道，使得整個(gè)流體流動(dòng)通道中基本維持100％的相對(duì)濕度。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種電化學(xué)燃料電池組件，包括內(nèi)部具有流體流動(dòng)通道的至少一個(gè)陽(yáng)極流體流場(chǎng)板；至少一個(gè)離子遷移膜；內(nèi)部具有流體流動(dòng)通道的至少一個(gè)陰極流體流場(chǎng)板；用于向陽(yáng)極流體流動(dòng)通道輸送流體燃料的機(jī)構(gòu)；用于向陰極流體流動(dòng)通道輸送流體氧化劑的機(jī)構(gòu)；注水機(jī)件，其用于向陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道輸送足量的液態(tài)水，使得在燃料電池的正常工作狀態(tài)期間整個(gè)所述流體流動(dòng)通道中基本維持100％的相對(duì)濕度。
下面將通過(guò)舉例的方式并參考


本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中圖1為部分傳統(tǒng)燃料電池的示意性橫截面圖；圖2a和2b分別為圖1所示的燃料電池的流體流場(chǎng)板的簡(jiǎn)化平面圖和截面圖；圖3為具有雙極板的傳統(tǒng)燃料電池堆的橫截面圖；圖4a為具有蛇形流體管道的燃料電池流體流場(chǎng)板的平面圖，其概略地示出了水分配薄片和覆蓋薄片的疊置位置；圖4b示出具有交叉(interdigited)梳狀流體管道的燃料電池流體流場(chǎng)板的平面圖，其概略地示出水分配薄片和覆蓋薄片的疊置位置；圖5為水分配薄片的平面圖；圖6為圖4和5所示的流體流場(chǎng)板、水分配薄片和覆蓋薄片的橫截面圖；圖7為圖6所示組件的部分透視圖；圖8為水分配薄片和覆蓋薄片的相對(duì)位置顛倒時(shí)的流體流場(chǎng)板、水分配薄片和覆蓋薄片的橫截面圖；圖9的示意性平面圖示出了用于交叉的梳狀通道結(jié)構(gòu)的注水點(diǎn)；圖10是說(shuō)明燃料電池陰極的水冷卻原理的示意圖11的曲線示出了對(duì)于完全飽和的情況、即相對(duì)濕度為100％的情況作為溫度的函數(shù)的單位質(zhì)量空氣中含氣水的質(zhì)量變化情況；圖12的曲線示出了作為提供給陰極的液相水的流速的函數(shù)的燃料電池堆電壓的變化情況；圖13的曲線示出了作為燃料電池堆電流的函數(shù)所需的理論最小水流速；圖14是包括水輸送處理系統(tǒng)的燃料電池堆系統(tǒng)的部件示意圖。
在燃料電池堆組件30工作期間，作為電化學(xué)和電損失的結(jié)果，在燃料電池堆內(nèi)部產(chǎn)生熱量。在蒸發(fā)冷卻的燃料電池10的一實(shí)例中，在堆疊體組件中，如圖10示意地示出的那樣，通過(guò)將排出產(chǎn)物100、101的溫度提高超過(guò)反應(yīng)物102、103的入口溫度并通過(guò)使提供給陰極13和蒸發(fā)到陰極空氣流103的液態(tài)水104蒸發(fā)來(lái)轉(zhuǎn)移這種熱量。除了最低功率電平外，人們發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)冷卻是轉(zhuǎn)移熱的主要機(jī)理。
如果陰極空氣流中含氣水的分壓足夠低、即在相對(duì)濕度＜100％的情況下，液態(tài)水104將蒸發(fā)，并提供熱量以汽化液態(tài)水。一旦局部條件使得水的相對(duì)濕度為100％、即空氣被水蒸汽飽和，將不再發(fā)生蒸發(fā)，除非以下三個(gè)條件的任一條件占優(yōu)勢(shì)(i)空氣流速提高，使得含氣水的分壓成反比地降低；(ii)總壓力降低，使得含氣水的分壓成正比地降低；和(iii)局部溫度上升，使得平衡點(diǎn)改變，因而將發(fā)生更多的蒸發(fā)直到空氣變?yōu)橥耆柡蜑橹埂?br> 因此，為了在燃料電池堆30中每一部位處陰極13具有余量水的情況下燃料電池10工作，在恒定壓力和恒定的陰極空氣流速下，局部平衡條件使得空氣完全飽和，并且僅僅通過(guò)提高局部溫度可實(shí)現(xiàn)通過(guò)蒸發(fā)而進(jìn)一步轉(zhuǎn)移熱量。
溫度的實(shí)際提高將影響蒸發(fā)，因而，在所述占優(yōu)勢(shì)的條件下冷卻取決于用于蒸發(fā)的平衡點(diǎn)的靈敏度以及所需的冷卻程度。圖11示意性地示出對(duì)于完全飽和的條件、即相對(duì)濕度為100％的條件以及在恒定的總壓力下，單位質(zhì)量空氣中含氣水的質(zhì)量隨溫度變化的情況。在這種方式中，借助于實(shí)現(xiàn)冷卻所需的蒸發(fā)量、總壓力以及陰極空氣流的質(zhì)量流速可很大程度地設(shè)定堆疊體的工作溫度。
如圖11所示，在較高溫度下，小的溫度增加ΔT可導(dǎo)致在空氣流中保持的含氣水的量Δm顯著增加，結(jié)果，在堆疊體內(nèi)部產(chǎn)生的熱量可使蒸發(fā)量顯著增加。因此，對(duì)于熱負(fù)荷的大范圍而言，堆疊體的溫度將大致保持恒定，所述熱負(fù)荷包括全局的(即，總堆疊體功率改變)和局部的(即，對(duì)于給定的總堆疊體功率，由于局部發(fā)熱速率改變，結(jié)果使堆疊體內(nèi)部不均勻)兩者。這使得對(duì)堆疊體工作溫度范圍內(nèi)的控制的復(fù)雜(implicit)程度很高，但可保持整個(gè)堆疊體上良好的熱平衡。
此外，如下所述，在燃料電池堆組件30中的各通道16或通路內(nèi)部存在余量水可使每一通道內(nèi)空氣流速的控制復(fù)雜程度提高。如果需要，如果給定的通路具有比平均空氣流速高的空氣流速，那么額外的水可被蒸發(fā)到空氣流中，從而提供附加冷卻。這將導(dǎo)致比在流動(dòng)通路出口的平均體積流量更高的流量，在通過(guò)所有流動(dòng)通路的壓降一致時(shí)，其限制進(jìn)入空氣流動(dòng)調(diào)節(jié)復(fù)雜的電池通路中導(dǎo)致改善堆疊體熱平衡的空氣流速，因而可改善堆疊體電池電壓平衡。通常借助于總管21、22和通道16的相對(duì)尺寸來(lái)使通過(guò)所有通道16的壓降一致。
如果需要，可以通過(guò)使陰極空氣流速適度和/或通過(guò)改變陰極空氣流的總壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)堆疊體溫度的顯式控制(explicit control)。換句話說(shuō)，通過(guò)增大水可蒸發(fā)于其中的空氣的體積，可以提高空氣流速，從而降低水蒸汽的分壓。因此，在出現(xiàn)飽和之前可使額外的水蒸發(fā)，產(chǎn)生附加冷卻，結(jié)果使堆疊體的工作溫度較低。
可供選擇的或附加的是，可以降低出口壓力。這樣通過(guò)降低總壓力，將再降低水蒸汽的分壓。這具有改變平衡點(diǎn)使得在達(dá)到飽和之前蒸發(fā)額外的水的效果，因而形成附加冷卻，結(jié)果使堆疊體的工作溫度較低。
其它的因素，例如陽(yáng)極流速、燃料和氧化劑輸入溫度、表面損失(surfacelosses)等等都不太重要。
在流行的非增壓系統(tǒng)(predominantly unpressurised system)的優(yōu)選實(shí)施例中，燃料電池堆的常規(guī)工作溫度在70℃到80℃的范圍內(nèi)。但是，原則上通過(guò)調(diào)整陰極空氣流的空氣流速和/或總壓力，這個(gè)值可以在65℃到95℃的范圍內(nèi)變化。在低功率電平時(shí)，蒸發(fā)冷卻不是主要的，堆疊體的工作溫度可以是有效的冷卻器。在較高或較低壓力下系統(tǒng)的操作在上面引入的溫度范圍內(nèi)可以顯著變化。
實(shí)際上，提供給燃料電池堆的反應(yīng)物和液態(tài)水的平均溫度可以低于堆疊體工作溫度。因此，可以通過(guò)將這些輸入流加熱到堆疊體工作溫度來(lái)提供一些冷卻。一旦輸入流達(dá)到堆疊體的工作溫度，通過(guò)使陰極空氣流中的液態(tài)水蒸發(fā)來(lái)提供剩余冷卻。蒸發(fā)冷卻的比例取決于包括陰極空氣流速、水流速、燃料電池堆功率和入口流的溫度在內(nèi)的許多因素。在大多數(shù)情況下，蒸發(fā)冷卻是引起上面解釋的高復(fù)雜程度的溫度控制的主要冷卻機(jī)理。但是，對(duì)于入口流的平均溫度低于堆疊體工作溫度的情況，將在堆疊體中輸入反應(yīng)物和液態(tài)水的區(qū)域產(chǎn)生溫度梯度。
為了有效地蒸發(fā)冷卻，在燃料電池堆的每一部分必須存在充足的液態(tài)水。如果所存在的液態(tài)水不夠，堆疊體的性能將降低，這將導(dǎo)致潛在的嚴(yán)重后果。
可能存在的問(wèn)題包括(i)膜干燥，導(dǎo)致降低相關(guān)電池上的電壓；和(ii)由于缺少液態(tài)水和蒸發(fā)冷卻不足而引起的熱區(qū)(hotspots)將導(dǎo)致膜的損壞和縮短壽命。
為了確保存在充足的液態(tài)水，以通過(guò)蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)冷卻，可以采用可供選擇的方案(i)精確計(jì)量流到陰極的液態(tài)水，確保充足的水，從而在陰極的整個(gè)表面和燃料電池堆的每個(gè)電池中維持100％的相對(duì)濕度；或(ii)給整個(gè)堆疊體提供過(guò)量的液態(tài)水，致使在陰極的整個(gè)表面和燃料電池堆的每個(gè)電池中總是存在余量水。為了實(shí)現(xiàn)給陰極輸送充足的液態(tài)水，可以為各條和每一條陰極通道16設(shè)置注水點(diǎn)，這將在下面進(jìn)行描述。
在實(shí)際的燃料電池中，很難精確計(jì)量流到燃料電池堆的每一部分的液態(tài)水。而且，制造公差和不均勻的工作條件將導(dǎo)致對(duì)燃料電池堆中各部位的冷卻需求不同，因而與精確計(jì)量相關(guān)的困難大大增加。
據(jù)此，由于可確保避免膜干燥和出現(xiàn)熱區(qū)而提高堆疊體性能和延長(zhǎng)壽命，向陰極提供過(guò)量的液態(tài)水，致使在陰極處在堆疊體內(nèi)部的每一部位總存在余量水是優(yōu)選的方法。
因此，一個(gè)總的方面是向陰極提供過(guò)量的液態(tài)水，以確保陰極的整個(gè)流體流動(dòng)通道基本維持100％的相對(duì)濕度。
另一方面，使燃料電池工作，致使針對(duì)任何測(cè)得的電池供給功率控制注入陰極的液態(tài)水注入速度和/或流過(guò)陰極的氣體，以確保在陰極表面的所有區(qū)域存在比優(yōu)勢(shì)溫度(prevailing temperature)和壓力條件下可蒸發(fā)的液態(tài)水多的液態(tài)水。
再一方面，將所述條件應(yīng)用于具有共用的氧化劑供應(yīng)總管和共用的注水總管的燃料電池堆中的多個(gè)這種電池上，致使針對(duì)任何測(cè)得的堆疊體供給功率控制進(jìn)入注水總管的液態(tài)水注入速度和/或氧化劑供應(yīng)總管中的氣體流速，以確保在所有電池的陰極表面的所有區(qū)域存在比優(yōu)勢(shì)溫度和壓力條件下可以蒸發(fā)的液態(tài)水多的液態(tài)水。
對(duì)于的確存在非均勻性并在水因數(shù)小于一(with a water factor of lessthan unity)的正常工作條件下的實(shí)際堆疊體，應(yīng)重視的是，堆疊體的某些部分容納的液態(tài)水可能比在陰極的整個(gè)流體流動(dòng)通道上基本保持100％的相對(duì)濕度所需的液態(tài)水少。相對(duì)地，堆疊體的某些部分容納的液態(tài)水也可能比陰極整個(gè)流體流動(dòng)通道上基本保持100％的相對(duì)濕度所需的液態(tài)水多。因此，本發(fā)明的另一方面，選擇向堆疊體提供過(guò)量的液態(tài)水，使得堆疊體的所有部分至少容納在陰極的整個(gè)流體流動(dòng)通道上基本保持100％的相對(duì)濕度所需的最少量的液態(tài)水，相應(yīng)地堆疊體的水因數(shù)大于一。
圖12示意性地示出了在恒定電流和恒定陰極空氣流速下工作的典型蒸發(fā)冷卻燃料電池堆的作為向陰極提供的液態(tài)水的流速的函數(shù)的堆疊體電壓變化情況。在低的水流速下，整個(gè)堆疊體電壓降低，這說(shuō)明堆疊體的某些部分可能沒(méi)有容納充足的液態(tài)水來(lái)確保充分冷卻和/或充分的膜水化(membrane hydration)作用。隨著水流速提高，堆疊體電壓達(dá)到最大(附圖標(biāo)記120所示)，因此給燃料電池堆的所有部分輸送的水過(guò)量。在較高的水流速下，堆疊體電壓逐漸減小，這可能是陰極空氣流中的氧分壓降低(被水代替)的結(jié)果和/或可能是由于存在的液態(tài)水阻礙向膜輸送空氣或從膜中送出空氣的結(jié)果。
此外，在較高的流速下，電池平衡(通過(guò)監(jiān)測(cè)電池電壓示出)可能使表示堆疊體可以使用的最大水因數(shù)的上限變差。也可通過(guò)使用適當(dāng)?shù)乃枚@得最大值來(lái)設(shè)定最大水流速。
盡管有這些限制因素，業(yè)已確定，可以限定出大的工作范圍(operatingwindow)，其中可將大量的過(guò)量水提供給陰極，以確保充分水化和冷卻燃料電池堆的每一部分。
將輸送給陰極的水量表述為蒸發(fā)冷卻所需的理論最小量的倍數(shù)是有利的，即將“水因數(shù)”WF定義為WF＝mw/mw(最小)
其中，mw是輸送的液態(tài)水的質(zhì)量流速，mw(最小)是液態(tài)水的理論最小質(zhì)量流速，計(jì)算如下。
可以通過(guò)在燃料電池上實(shí)現(xiàn)熱平衡來(lái)計(jì)算蒸發(fā)冷卻所需的水的理論最小量，并假設(shè)(i)因?yàn)楫a(chǎn)生作為產(chǎn)物的含氣水(在沒(méi)有過(guò)量水時(shí))，反應(yīng)熱焓(enthalpy of reaction)等于燃料的較低熱值；(ii)從作為堆疊體電流的函數(shù)的燃料電池堆效率的實(shí)驗(yàn)值得出燃料電池上的熱負(fù)荷；(iii)該熱負(fù)荷等于包括提供給陰極的液態(tài)水完全蒸發(fā)的過(guò)剩反應(yīng)物(over reactants)產(chǎn)物的熱焓增加。
因此可以將給定工作點(diǎn)的實(shí)際水因數(shù)定義為這個(gè)值的倍數(shù)。
可以理解，可以根據(jù)限定的用途以與所述定義不同的其它方式定義水因數(shù)，這可以得到略微不同的水因數(shù)值的優(yōu)選范圍。
圖13示意性地示出了作為堆疊體電流的函數(shù)的所需的理論最小液態(tài)水流速、即水因數(shù)為一、附圖標(biāo)記為WF＝1的點(diǎn)的跡線。隨著堆疊體電流增加，所需的水量以非線性增加，因?yàn)槎询B體的效率在更高堆疊體電流下減小導(dǎo)致所產(chǎn)生的發(fā)熱量呈非線性增加。
正如所討論的那樣，對(duì)于性能最優(yōu)(如圖12的線121和122之間所示)而言，堆疊體非均勻性和這些對(duì)水流速的影響表示不能分別計(jì)量輸送給堆疊體內(nèi)每一部位的水的實(shí)際燃料電池堆必須在可以有非均勻性裕度的最小水因數(shù)下工作。換句話說(shuō)，使用的水因數(shù)必須足夠地大于一，以確保堆疊體中的所有電池和堆疊體中每一電池的所有部分達(dá)到100％的相對(duì)濕度。使用的最大水因數(shù)用最大的可接受的性能下降來(lái)表示。在圖13中，作為堆疊體電流的函數(shù)的水因數(shù)WF的優(yōu)選下限和上限示意性地表示為虛線130和131。
可以通過(guò)測(cè)試或標(biāo)定相關(guān)燃料電池堆30來(lái)確定水因數(shù)的上限和下限130、131?？赏ㄟ^(guò)恒定電流下工作的陰極的水流速的變化和恒定空氣化學(xué)計(jì)量(air stoichiometry)來(lái)實(shí)現(xiàn)堆疊體的標(biāo)定，從而確定由線121表示的最小水流速和由線122表示的最大水流速。在相應(yīng)于堆疊體工作條件的正常范圍的可能的堆疊體電流范圍內(nèi)(也可以是允許的空氣化學(xué)計(jì)量范圍內(nèi))反復(fù)進(jìn)行標(biāo)定。因此，這種標(biāo)定限定出作為堆疊體電流的函數(shù)的水因數(shù)的上限和下限。
這里使用的“空氣化學(xué)計(jì)量”的表述是指由電化學(xué)反應(yīng)中消耗的氧量標(biāo)準(zhǔn)化的在入口103提供的氧量。因此，對(duì)于空氣化學(xué)計(jì)量為1而言，空氣中所有氧與氫組合形成水。對(duì)于空氣化學(xué)計(jì)量為2而言，在電池10中消耗50％的氧，50％存在于陰極排出101中。反應(yīng)所需的氧量是堆疊體功率、堆疊體效率和與反應(yīng)相關(guān)的能量變化的正函數(shù)。
在批量生產(chǎn)的情況下，還可以測(cè)試一些有代表性的堆疊體，從而可以確定給定結(jié)構(gòu)的所有堆疊體可以接受的具有適當(dāng)允許誤差的單組限制(single set of limits)。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，與堆疊體電流成比例地調(diào)節(jié)陰極空氣流速103，因而堆疊體以通過(guò)電化學(xué)要求設(shè)定的大約為2的空氣化學(xué)計(jì)量工作。但是實(shí)際上，可以改變陰極空氣流速，使得空氣化學(xué)計(jì)量處于1.1到10的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是處于1.4到4的范圍內(nèi)，這取決于燃料電池堆的實(shí)際需要。由于最低空氣流速受空氣壓縮機(jī)的最小輸送流速限制，在低電流下因而在電池中反應(yīng)物的低消耗量的情況下，空氣化學(xué)計(jì)量可以遠(yuǎn)高于這些值。
如圖13示意地示出的那樣，在一優(yōu)選實(shí)施例中，水流速被設(shè)定為堆疊體電流的線性函數(shù)。用于這種控制方案的水因數(shù)通常在1.5到40的范圍內(nèi)變化，更優(yōu)選在3到6的范圍內(nèi)變化。
實(shí)際上，可將水因數(shù)設(shè)定為在0到40的范圍內(nèi)的任何值，這取決于堆疊體的工作條件和可接受的作為過(guò)量水的結(jié)果的堆疊體性能的最大下降(參見圖12)。例如，如果堆疊體在低功率輸出下工作，或者從冷的條件開始啟動(dòng)并且因而沒(méi)達(dá)到其最大工作溫度，水流速可以設(shè)定為0或者低水因數(shù)，從而暫時(shí)提高堆疊體的加熱速度。
可以利用對(duì)陰極排出溫度的監(jiān)測(cè)來(lái)表示堆疊體的工作溫度，并提供供水泵的反饋控制。因此，在一方面，當(dāng)陰極排出溫度低于相應(yīng)于次優(yōu)化(sub-optimal)工作溫度的預(yù)定閾值時(shí)，或者在隨著燃料電池冷卻開始的預(yù)定周期內(nèi)，該系統(tǒng)可以暫時(shí)向陰極內(nèi)部的流體流動(dòng)通道輸送一些(a quantityofliquid water)液態(tài)水，因而維持小于100％的相對(duì)濕度(水因數(shù)＜1)。
可以使用計(jì)量泵、流動(dòng)控制器或壓力控制方法來(lái)調(diào)節(jié)水供給速度。在低功率電平下，需要的水量可能低于用水泵可獲得的最小流速。因此，在低功率電平下，可將最小水流速設(shè)定為相應(yīng)于水泵的最低電壓設(shè)定點(diǎn)，以防止泵失速。圖13示意地示出了電流低于Icrit的值。
可以理解的是，原則上，輸送給燃料電池堆的水量可以服從于提供處于通過(guò)標(biāo)定相關(guān)燃料電池堆或一些代表性的燃料電池堆確定的水因數(shù)的最小和最大值之間的流速的電流的任意函數(shù)。
一旦確定了水因數(shù)控制方案，就可以通過(guò)調(diào)整陰極空氣流速和/或陰極空氣總壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻中的附加的靈活性。
此外，堆疊體可以具備電池電壓監(jiān)測(cè)能力，致使可利用工作電壓作為不足或過(guò)量水的指示器實(shí)時(shí)地進(jìn)行必要的調(diào)整。
現(xiàn)在將結(jié)合圖14說(shuō)明在燃料電池堆中進(jìn)行水處理的示例性配置。
燃料電池系統(tǒng)140包括燃料電池堆30，其具有燃料輸入管線102、陽(yáng)極排出管線100、空氣供給管線103、注水管線104和陰極排出管線101。來(lái)自燃料源141的燃料流入燃料輸入管線，根據(jù)已知的原理，還可流過(guò)增濕器142。陽(yáng)極排出管線100可以直接通向大氣143，或者可以根據(jù)已知的原理利用再循環(huán)操縱系統(tǒng)144至少部分再循環(huán)?？諝鈮嚎s機(jī)145向空氣供給管線103供給空氣。水泵146向注水管線104提供水。水可以由適當(dāng)?shù)募兓刺峁蛘呖梢酝ㄟ^(guò)合適的冷凝器(未示出)供給來(lái)自陰極排出裝置的再循環(huán)水。陰極排出管線101可以直接通到大氣，優(yōu)選該管線包括至少檢測(cè)排出溫度的排出傳感器147。
陰極排出可以包括用于降低和/或控制陰極排出壓力的泵148。泵148可以是在來(lái)自壓縮機(jī)145的泵壓空氣源之外的泵，或者代替來(lái)自壓縮機(jī)的泵壓空氣源，換句話說(shuō)，空氣源可以為大氣壓。
包括在燃料電池系統(tǒng)140中的控制器150優(yōu)選接收相應(yīng)于堆疊體電壓151、堆疊體電流152和排出溫度153的傳感器輸入。控制器150還通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂凭€連接到空氣壓縮機(jī)145和注水泵146。
控制器150可以設(shè)置成以兩種可能的模式進(jìn)行操作。
在第一種模式中，控制器150可以適用于獲得用于隨后的燃料電池堆30工作的標(biāo)定數(shù)據(jù)。在標(biāo)定模式中，控制器150在恒定輸入空氣壓力和燃料電池堆輸出恒定電流的條件下改變注水泵146提供的水流，并接收檢測(cè)到的堆疊體電壓值，從而確定適當(dāng)?shù)淖畲蠛妥钚∷驍?shù)121、122(圖12)。將這些值儲(chǔ)存在標(biāo)定表154中?？梢栽谝环N或多種不同的電流負(fù)載、不同的輸入空氣壓力、不同的空氣化學(xué)計(jì)量下重復(fù)這種標(biāo)定，從而匯編出綜合性的成套控制數(shù)據(jù)，以在燃料電池工作條件范圍內(nèi)控制注水速度。
在第二種模式中，控制器150適用于使用在標(biāo)定表154中儲(chǔ)存的標(biāo)定數(shù)據(jù)，從而維持燃料電池堆的最佳運(yùn)行條件。例如，控制器150適用于監(jiān)測(cè)堆疊體電壓和電流，并且控制注水泵146(還可以是入口空氣壓縮機(jī))，以維持適當(dāng)?shù)乃驍?shù)，優(yōu)化燃料電池的性能。在優(yōu)選的配置中，水因數(shù)在1.5到40的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3到6的范圍內(nèi)。
如上所述，控制器還可以通過(guò)傳感器147監(jiān)測(cè)陰極排出溫度，并且當(dāng)陰極排出溫度低于相應(yīng)于次優(yōu)化工作溫度的預(yù)定閾值時(shí)，例如在燃料電池啟動(dòng)期間，輸送更少量的水。在另一實(shí)例中，“接通加溫器(warm-up)”階段可以通過(guò)定時(shí)器而不是通過(guò)排出溫度來(lái)控制。
在圖14的示例性實(shí)施例中，控制器適用于進(jìn)行燃料電池堆的初始標(biāo)定和維持最佳運(yùn)行條件。當(dāng)然，可以認(rèn)為，對(duì)于已知的燃料電池類型，或者預(yù)先標(biāo)定的系統(tǒng)，標(biāo)定表154可以預(yù)加載水處理控制器150使用的操作數(shù)據(jù)。
盡管圖14的示例性實(shí)施例示出了通過(guò)控制器150對(duì)燃料電池堆30的“整體(global)”控制，但是可以理解，可以在水輸送給不同電池或者不同電池組之處實(shí)現(xiàn)更細(xì)微的控制(finer granularity of control)。例如，在用于燃料電池堆的具有多重獨(dú)立控制的輸送點(diǎn)之處，可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的電壓和電流檢測(cè)，從而局部改變輸送到燃料電池堆每一部分的水。
可以采用一些機(jī)件來(lái)輸送液態(tài)水，精確控制流到陰極流體流場(chǎng)板中流體流動(dòng)通道的量。在PCT/GB03/02973(在本申請(qǐng)?zhí)峤粫r(shí)還沒(méi)有公開)中描述一些示例性機(jī)件，以下將參考圖4到9說(shuō)明其細(xì)節(jié)。
參考圖4a和4b，本發(fā)明設(shè)有一系列在水入口總管25和流體流場(chǎng)板40a或40b的各通道16之間延伸的注水管道。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)放在流體流場(chǎng)板40表面上的膜或?qū)盈B結(jié)構(gòu)的方式來(lái)提供注水管道。注水管道帶有與水入口總管25連通的入口和在流體流場(chǎng)板中的通道16上方限定的預(yù)定注水點(diǎn)的出口。
在一優(yōu)選配置中，以覆蓋板40的兩個(gè)薄片層41、42的形式來(lái)提供層疊結(jié)構(gòu)，薄片的位置由圖4a和4b中虛線表示的輪廓線示出。
圖4a為具有蛇形通道16、薄片41a和42a的流體流場(chǎng)板40a的平面圖，薄片41a、42a具有與水入口總管25重合的第一邊緣43a、44a和位于通道16的預(yù)定注水點(diǎn)49之處或與之相鄰的第二邊緣45a、46a。
圖4b為具有兩個(gè)交叉梳狀通道47、48和薄片41b、42b的流體流場(chǎng)板40b的平面圖，每一交叉梳狀通道47、48與各總管21、22連通，薄片41b、42b具有與水入口總管25重合的第一邊緣43b、44b和位于通道47的預(yù)定注水點(diǎn)之處或與之相鄰的第二邊緣45b、46b。值得注意的是，可以在第二水入口總管25和通道48上的預(yù)定注水點(diǎn)之間的板40b的相對(duì)邊緣上重復(fù)設(shè)置薄片。
圖5為水分配薄片41的布局的詳細(xì)平面圖，該圖示出了注水管道50的優(yōu)選路徑。管道50由第一系列通道51形成，該系列通道從位于水入口總管25的薄片41的第一邊緣43延伸到沿注水薄片41的長(zhǎng)度方向延伸的壓力分配坑道或壓力室52。壓力分配坑道52與第二系列通道53連通，該系列通道延伸到薄片的第二邊緣45，用于和流體流場(chǎng)板中的通道16連通。為此，第二系列通道53成簇地終止于位于注水薄片41的第二邊緣45處的各個(gè)匯聚結(jié)構(gòu)54。
在所示出的優(yōu)選實(shí)施例中，匯聚結(jié)構(gòu)54包括弓形凹部55，該弓形凹部切入適于與通道16上的預(yù)定位置重合的注水點(diǎn)49之處的薄片41的第二邊緣45，附圖中概略地示出。
壓力分配坑道52優(yōu)選包括互連通道56的陣列，該互連通道陣列阻礙水從第一系列通道51進(jìn)入并可沿薄片41的整個(gè)長(zhǎng)度有效地分配水，致使每組第二系列通道53以基本上相同的壓力接收水。
回到圖4a和4b，覆蓋薄片42包括周邊形狀基本類似于下部薄片的周邊形狀的未構(gòu)圖薄片(即沒(méi)有通道)。覆蓋薄片42至少在第二系列通道的端部延伸出分配薄片41的邊緣，以確保水直接向下流到所需的流體流場(chǎng)板通道16。最便利的是，通過(guò)在分配薄片41中而不是覆蓋薄片42中形成的凹部55實(shí)現(xiàn)重疊。因此，正如在圖6所示的放大形式的橫截面圖中清楚地看出的那樣，覆蓋薄片42形成通道51、52和53的頂部封閉部分，以形成注水管道50，剩余的通道51和53的端部敞開。在所示的實(shí)施例中，覆蓋薄片42可以形成為略大于分配薄片41，因而它與第二邊緣45(也可以是第一邊緣43)重疊，從而實(shí)現(xiàn)類似的效果。
值得注意的是，與板40的厚度相比，薄片層非常薄，薄片層的厚度便于被MEA 34和插入在板之間的任何墊圈承受。為了清楚起見，雖然將圖6所示的部件略微分開，顯然也可將它們壓在一起。
圖7為處于流體流場(chǎng)板40上方位置中的水分配薄片41的透視圖，圖中示出了各通道和總管對(duì)準(zhǔn)的情況。
可以看出，水分配通道51、52、53不必形成于下部薄片41中。在另一實(shí)施例中，如圖8所示，水分配通道80形成在上部薄片82的下表面，而下部薄片81用于形成通道80的封閉部分，以形成注水管道。換句話說(shuō)，分配薄片82和覆蓋薄片81與圖6所示的配置相反。
在圖8的配置中，至少第二系列通道(相對(duì)于圖5中的通道53)未正好延伸到上部薄片的第二邊緣83，而是終止于第二邊緣附近的位置處。下部(覆蓋)薄片81幾乎延伸到通道80的端部，但優(yōu)選略短于所述端部，以便從通道80的端部到注水點(diǎn)49之處的板通道16流體連通。
如上面所指出的那樣，下部(覆蓋)薄片81提供通道80的封閉部分，形成防止水泄漏到流體流動(dòng)板40的下部通道16中的不希望的地方的障礙物，例如防止水泄漏到注水管道橫貫燃料和/或氧化劑通道16之處(例如在位置85處)。
優(yōu)選的是，如上所述的薄片由金屬例如不銹鋼形成。當(dāng)然，可以使用具有適當(dāng)?shù)募訅核菪阅?containment properties)的任何適合的材料，并可對(duì)整個(gè)說(shuō)明書使用的“薄片”的表述作出相應(yīng)的解釋。優(yōu)選的是，薄片是導(dǎo)電的，當(dāng)然它們不必如此，因?yàn)樗鼈儾唤佑|MEA的活性區(qū)域。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，陽(yáng)極或陰極板40中的流體流動(dòng)通道16的寬度和深度通常在0.4mm和1.2mm之間。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在水分配薄片中經(jīng)化學(xué)蝕刻的10μm的通道寬度和深度可提供需要程度的注水。
在使用時(shí)，對(duì)通過(guò)總管25輸送的水的壓力進(jìn)行控制，以確保在水源和流體流動(dòng)通道16中的氣壓之間大的壓差，實(shí)現(xiàn)在上千的流動(dòng)路徑之間相等地分配水。在本優(yōu)選實(shí)施例中，將表壓在0.5-3巴H2O的范圍的水輸送到總管。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是水分配膜非常薄，并且可以方便地設(shè)置在雙極板內(nèi)部或者墊圈區(qū)域中可獲得的空間內(nèi)。
通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)注水管道圖案和通道尺寸也可非常精確地控制體積水分配精確度。
如圖9所示，在送水通道(feeder channel)92之后，或者在進(jìn)入點(diǎn)91之處將分配進(jìn)流體流場(chǎng)板40中的交叉通道90中的水引入所述通道，或者可供選擇地在和送水總管相同的雙極板端部之處的注入點(diǎn)94進(jìn)入出口導(dǎo)向裝置(exit track)93。
水注入出口導(dǎo)向裝置的優(yōu)點(diǎn)是可減小反應(yīng)物氣體流的壓降，因?yàn)樗涣鬟^(guò)引出遮避氣體通路的無(wú)用空間的擴(kuò)散介質(zhì)。與此類似，避免水流過(guò)擴(kuò)散空間還將減小介質(zhì)的損耗及減少其逐漸分裂和結(jié)構(gòu)損壞。
蒸發(fā)冷卻過(guò)程在出口導(dǎo)向裝置中是有效的，并且由于空氣中飽和了水蒸汽可維持膜的水含量。
其它實(shí)施例也將落入所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使電化學(xué)燃料電池工作的方法，該燃料電池具有陽(yáng)極、離子遷移膜和陰極，所述方法包括以下步驟將流體燃料輸送到所述陽(yáng)極內(nèi)的流體流動(dòng)通道；將流體氧化劑輸送到所述陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道；從所述陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道排出反應(yīng)副產(chǎn)物和任何未利用的氧化劑；和將足夠量的液態(tài)水輸送到所述陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道，使得整個(gè)所述流體流動(dòng)通道中基本上維持100％的相對(duì)濕度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括確定作為液態(tài)水流速的函數(shù)的電池電壓最大值，和以相應(yīng)于所述電池電壓最大值的至少最小水流速進(jìn)行輸送。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于燃料電池堆中的多個(gè)這種電池的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括確定作為液態(tài)水流速的函數(shù)的堆疊體電壓最大值，和以相應(yīng)于所述堆疊體電壓最大值的至少最小水流速進(jìn)行輸送。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中，還包括以下步驟增加作為電池或堆疊體電流的函數(shù)的輸送的液態(tài)水量，以便為所述電池或堆疊體正常工作范圍內(nèi)的所有電流維持水因數(shù)WF＞1.0。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括對(duì)于相應(yīng)于電池工作條件正常范圍的多個(gè)電池電流中的每一個(gè)確定作為液態(tài)水流速的函數(shù)的電池電壓最大值，確定將最小液態(tài)水流速表示為電流和/或空氣化學(xué)計(jì)量的函數(shù)的標(biāo)定函數(shù)；和對(duì)于從所述電池和/或空氣化學(xué)計(jì)量得到的電流，以由所述標(biāo)定函數(shù)確定的至少所述最小水流速進(jìn)行輸送。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括針對(duì)相應(yīng)于所述堆疊體工作條件正常范圍的多個(gè)堆疊體電流中的每一電流確定作為液態(tài)水流速的函數(shù)的堆疊體電壓最大值，確定將最小液態(tài)水流速表示為電流和/或空氣化學(xué)計(jì)量的函數(shù)的標(biāo)定函數(shù)；和針對(duì)從所述堆疊體和/或空氣化學(xué)計(jì)量得到的電流，以由所述標(biāo)定函數(shù)確定的至少所述最小水流速進(jìn)行輸送。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，確定空氣化學(xué)計(jì)量在1.1到10范圍內(nèi)的所述標(biāo)定函數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，確定空氣化學(xué)計(jì)量在1.4到4.0范圍內(nèi)的所述標(biāo)定函數(shù)。
9.如上面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括水因數(shù)至少為1.5的輸送。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括水因數(shù)至少為3的輸送。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括水因數(shù)為小于40的輸送。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述輸送足夠量的液態(tài)水的步驟包括水因數(shù)在3到6的范圍內(nèi)的輸送。
13.如上面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，還包括以下步驟當(dāng)陰極排出溫度低于相應(yīng)于次優(yōu)化工作溫度的預(yù)定閾值時(shí)，暫時(shí)允許向所述陰極內(nèi)部的流體流動(dòng)通道輸送一些液態(tài)水，以維持相對(duì)濕度小于100％。
14.如權(quán)利要求13所述的方法應(yīng)用于所述燃料電池或燃料電池堆的啟動(dòng)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，燃料電池工作，使得針對(duì)任何測(cè)得的電池供給功率控制進(jìn)入所述陰極的液態(tài)水注入速度和/或流過(guò)所述陰極的氣體，以確保在陰極表面的所有區(qū)域存在的液態(tài)水比在所述優(yōu)勢(shì)溫度和壓力條件下可蒸發(fā)的液態(tài)水多。
16.如權(quán)利要求15所述的方法應(yīng)用于具有共用的氧化劑供應(yīng)總管和共用的注水總管的燃料電池堆中的多個(gè)這種電池，致使針對(duì)任何測(cè)得的堆疊體供給功率控制進(jìn)入注水總管的液態(tài)水注入速度和/或在氧化劑供應(yīng)總管中的氣體流速，以確保在所有電池的所述陰極表面的所有區(qū)域存在的液態(tài)水比在所述優(yōu)勢(shì)溫度和壓力條件下可蒸發(fā)的液態(tài)水多。
17.一種電化學(xué)燃料電池組件，包括至少一個(gè)內(nèi)部具有流體流動(dòng)通道的陽(yáng)極流體流場(chǎng)板；至少一個(gè)離子遷移膜；至少一個(gè)內(nèi)部具有流體流動(dòng)通道的陰極流體流場(chǎng)板；用于將流體燃料輸送到所述陽(yáng)極流體流動(dòng)通道的機(jī)構(gòu)；用于將流體氧化劑輸送到所述陰極流體流動(dòng)通道的機(jī)構(gòu)；注水機(jī)件，其用于將足夠量的液態(tài)水輸送到所述陰極內(nèi)的流體流動(dòng)通道，致使在所述燃料電池正常工作期間，在整個(gè)所述流體流動(dòng)通道中基本維持100％的相對(duì)濕度。
18.如權(quán)利要求17所述的組件，其中，所述注水機(jī)件包括泵和控制器。
19.如權(quán)利要求18所述的組件，其中，所述控制器包括用于檢測(cè)燃料電池或燃料電池堆電壓的電壓傳感器。
20.如權(quán)利要求19所述的組件，其中，所述控制器適用于以標(biāo)定模式進(jìn)行操作，該標(biāo)定模式包括針對(duì)多個(gè)正常的電池或電池堆工作電流中的每一個(gè)確定作為液態(tài)水流速的函數(shù)的電池電壓最大值。
21.如權(quán)利要求20所述的組件，其中，所述標(biāo)定模式還包括確定將最小液態(tài)水流速表示為電流和空氣化學(xué)計(jì)量的函數(shù)的標(biāo)定函數(shù)。
22.如權(quán)利要求18所述的組件，其中，還包括用于檢測(cè)流過(guò)所述燃料電池或燃料電池堆的電流的電流傳感器，其中所述控制器適用于針對(duì)在正常工作范圍內(nèi)的所有燃料電池或燃料電池堆電流控制注水速度，以維持水因數(shù)WF＞1.0的輸送。
23.如權(quán)利要求22所述的組件，其中，所述控制器適用于控制注水速度，以維持水因數(shù)至少為1.5的輸送。
24.如權(quán)利要求23所述的組件，其中，所述控制器適用于控制注水速度，以維持水因數(shù)低于40的輸送。
25.如權(quán)利要求24所述的組件，其中，所述控制器適用于控制注水速度，以維持水因數(shù)至少為3的輸送。
26.如權(quán)利要求18所述的組件，其中，所述控制器適用于控制注水速度，以維持水因數(shù)在3到6范圍內(nèi)的輸送。
27.如權(quán)利要求17至26中任一項(xiàng)所述的組件，其中，還包括下述機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述陰極排出溫度低于相應(yīng)于次優(yōu)化工作溫度的預(yù)定閾值時(shí)，暫時(shí)允許向所述陰極內(nèi)部的流體流動(dòng)通道輸送一些液態(tài)水，以維持小于100％的相對(duì)濕度。
28.基本上如參考附圖所述的設(shè)備。
29.基本上如參考附圖所述的方法。
全文摘要
一種包括陽(yáng)極、離子遷移膜和陰極的電化學(xué)燃料電池，其具有輸送到陰極內(nèi)流體流動(dòng)通道的液態(tài)水，致使在整個(gè)流體流動(dòng)通道中維持100％的相對(duì)濕度。本發(fā)明還描述了一種標(biāo)定方法和設(shè)備，以確定在各種工作條件下輸送給陰極流體流動(dòng)通道的液態(tài)水的最佳量或液態(tài)水量的最佳范圍。本發(fā)明也描述了一種操作方法和設(shè)備以確保在變化的工作條件下將最佳量的液態(tài)水輸送到陰極流體流動(dòng)通道。
文檔編號(hào)B62M1/36GK1922749SQ200480042225
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者杰里米·S·馬特查姆, 內(nèi)森·格蘭奇, 保羅·A·本森, 斯科特·貝爾德, 阿什利·凱爾斯, 喬納森·科爾, 保羅·阿德科克, 彼得·D·胡德, 西蒙·E·福斯特 申請(qǐng)人:智慧能量有限公司