專利名稱：對(duì)帶有金屬板的燃料電池的補(bǔ)充的冷卻劑加熱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種系統(tǒng)及方法，用于在冷堆啟動(dòng)時(shí)對(duì)燃料 電池堆的冷卻流體入口區(qū)段內(nèi)的冷卻流體進(jìn)行力口熱，并且更具體地 涉及一種系統(tǒng)及方法，用于在冷堆啟動(dòng)時(shí)對(duì)燃并牛電池的冷卻流體入 口區(qū)段內(nèi)的冷卻流體進(jìn)行加熱，其中該系統(tǒng)及方法包括位于入口區(qū) 域的陰極流場(chǎng)內(nèi)且具有催化劑的覆層結(jié)構(gòu)，并且在啟動(dòng)時(shí)將氫引入 陰極入口導(dǎo)向器內(nèi)，以便導(dǎo)致產(chǎn)生熱量的化學(xué)反應(yīng)。
背景技術(shù)：
氫是一種非常有吸引力的燃料，因?yàn)樗鍧嵅⑶铱捎糜谟行У?在料電池內(nèi)產(chǎn)生電能。氫燃料電池是一種電化學(xué)裝置，其包括陽(yáng)極 與陰極，且兩者之間具有電解液。陽(yáng)極接收氬氣，而陰極接收氧氣 或空氣。氫氣在陽(yáng)極內(nèi)離解，以便產(chǎn)生自由質(zhì)子及電子。質(zhì)子穿過(guò) 電解液而到達(dá)陰極。質(zhì)子與陰極內(nèi)的氧氣及電子反應(yīng)，從而產(chǎn)生水。 來(lái)自陽(yáng)極的電子不能穿過(guò)電解液，并且因此通過(guò)負(fù)載而被導(dǎo)向，從 而在被發(fā)送到陰極之前進(jìn)行工作。
質(zhì)子交換隔膜燃料電池(PEMFC)是一種用于車輛的流行的燃料 電池。質(zhì)子交換隔膜燃料電池大體上包括固體聚合物-電解液質(zhì)子-傳 導(dǎo)隔膜，比如全氟磺酸隔膜。陽(yáng)極和陰極典型地包括精細(xì)地分割的 催化顆粒通常為鉑(Pt)，其支撐于碳顆粒上并且與含離子4定的聚合物 混合起來(lái)。催化混合物沉積在隔膜的相對(duì)側(cè)上。陽(yáng)極催化混合物、 陰極催化混合物與隔膜的結(jié)合限定了隔膜電極組件(MEA)。隔膜電極 組件制造起來(lái)相對(duì)昂貴并且要求用于有效運(yùn)行的一定條件。
多個(gè)燃料電池典型地結(jié)合在燃料電池堆內(nèi)，以便產(chǎn)生所需要的
能量。對(duì)于上述汽車燃料電池堆，堆可以包括兩百個(gè)或者更多燃料 電池。燃料電池堆接收陰極反應(yīng)物氣體，典型地為借助壓縮機(jī)而推 動(dòng)通過(guò)堆的空氣流。并不是所有的氧氣都由堆所消耗，并且空氣中 的 一 部分作為陰極廢氣而輸出，該廢氣可以包括作為堆副產(chǎn)品的水。 燃料電池堆也接受流入到堆的陽(yáng)極側(cè)內(nèi)的陽(yáng)極氫氣反應(yīng)物氣體。
燃料電池堆包括放置在堆內(nèi)的多個(gè)隔膜電極組件之間的 一 系列 流場(chǎng)或雙極板。雙極板包括陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)，用于堆內(nèi)相鄰的燃料 電池。雙極板的陽(yáng)極側(cè)上設(shè)置有陽(yáng)極氣流通道，其允許陽(yáng)極氣體流 動(dòng)到隔膜電極組件的陽(yáng)極側(cè)。雙極板的陰極側(cè)上設(shè)置有陰極氣流通 道，其允許陰極氣體流動(dòng)到隔膜電極組件的陰極側(cè)。雙極板還包括
;危動(dòng)通道，冷卻'流體^i過(guò)該'流動(dòng)通道。
過(guò)度的堆溫度可損壞隔膜及堆內(nèi)的其它材料。因此，燃料電池
系統(tǒng)采用熱子系統(tǒng)(sub-system)來(lái)控制燃料電池堆的溫度。特別地， 冷卻流體^皮泵送經(jīng)過(guò)堆的雙極板內(nèi)的冷卻流體流動(dòng)通道，以便將堆
的余熱吸走。在燃料電池堆的常規(guī)運(yùn)行過(guò)程中，泵的速度基于堆負(fù) 載、周圍溫度與其它因素而得以控制，從而使堆的運(yùn)行溫度維持于 優(yōu)化的溫度，比如80度。散熱器典型地設(shè)置在冷卻流體環(huán)路內(nèi)，該 環(huán)路位于堆的外部，其降低了^L堆加熱的冷卻流體的溫度，在那里， 冷卻后的冷卻流體向后循環(huán)穿過(guò)堆。
對(duì)于常規(guī)溫度的燃料電子系統(tǒng)啟動(dòng)，即在0度以上，冷卻流體 泵典型地立刻啟動(dòng)，從而使堆構(gòu)件沒(méi)有作為由燃料電池反應(yīng)產(chǎn)生的 熱量的結(jié)果而4支損壞。然而，如果冷卻劑環(huán)3各內(nèi)及堆內(nèi)的冷卻流體 在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)非常冷，而泵凈支啟動(dòng)的話，那么冷的冷卻流體對(duì)燃剩-電池反應(yīng)產(chǎn)生猝滅的影響，該影響導(dǎo)致堆的輸出電壓及功率顯著地 下降。特別地，尤其對(duì)于高功率啟動(dòng)，冷卻流體的低于0度的溫度 顯著地減小了堆產(chǎn)生所需要功率的能力。該猝滅可能持續(xù)幾秒鐘， 并且根據(jù)泵送速度與冷卻流體的體積而可能地持續(xù)幾十秒種。
這在業(yè)界是已知的在冷系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)延遲泵的啟動(dòng)，直到堆產(chǎn)
生顯著的余熱。然而，當(dāng)泵啟動(dòng)的時(shí)候，冷卻流體將最終地進(jìn)入堆 內(nèi)，這將對(duì)溫?zé)岬娜剂想姵禺a(chǎn)生相同的猝滅影響。此外，非常冷的 冷卻流體流在冷啟動(dòng)時(shí)，可凍結(jié)由堆產(chǎn)生的產(chǎn)品水，該凍結(jié)可能阻 塞流動(dòng)通道并且導(dǎo)致其它嚴(yán)重的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開一種燃料電池堆，其包括位于堆的非 活性入口區(qū)域的陰極流場(chǎng)內(nèi)催化的結(jié)構(gòu)。在冷系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，氬氣4皮 引入到陰極入口導(dǎo)向器內(nèi)，以便與空氣混合，從而使催化劑提供化 學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量，以便將非活性入口區(qū)域內(nèi)的冷卻流 體溫?zé)帷Ｒ虼?，?dāng)冷卻流體泵啟動(dòng)的時(shí)候，進(jìn)入堆的活性區(qū)域內(nèi)的 冷卻流體將不會(huì)太冷以至猝滅化學(xué)反應(yīng)。在備選實(shí)施例中，非活性 入口區(qū)域內(nèi)的陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)也可以被催化，在那里空氣將在冷 啟動(dòng)時(shí)被引入到陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)。而且，催化結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置在燃料電 池堆的非活性出口區(qū)域內(nèi)的陰極流場(chǎng)內(nèi)和/或陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)。
從下列描述及附加權(quán)利要求出發(fā)，并結(jié)合附圖，本發(fā)明的額外 特征將變的清楚。


圖l為燃料電池堆的截面圖，燃料電池堆包括非活性(non-active) 區(qū)域與活性(active)區(qū)域；以及
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池在燃料電池堆的非 活性區(qū)域內(nèi)的截面圖，并展示了催化結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例的下列討論涉及燃料電池堆，該燃料電池堆包 括涂設(shè)有催化劑的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)位于燃料電池堆的非活性陰極入口 區(qū)域內(nèi)，以便在冷啟動(dòng)時(shí)提供冷卻流體的加熱，該討論在本質(zhì)上4又 僅為示例性的，而決不用于限制本發(fā)明或其應(yīng)用或使用。
圖1為穿過(guò)包括活性區(qū)域12的燃料電池堆10的燃料電池的截 面圖。燃料電池堆10進(jìn)一步包括陽(yáng)極入口導(dǎo)向器(header)14、陽(yáng)極出 口導(dǎo)向器16、陰極入口導(dǎo)向器18、陰極出口導(dǎo)向器20、冷卻流體入 口導(dǎo)向器22及冷卻流體出口導(dǎo)向器24。燃料電池堆10進(jìn)一步包括 位于入口導(dǎo)向器14、 18和22與活性區(qū)域12之間的非活性區(qū)域26 , 陰極反應(yīng)物氣體流經(jīng)該活性區(qū)域12，陽(yáng)極反應(yīng)物氣體及冷卻流體經(jīng) 由相應(yīng)的通道而流入到活性區(qū)域12內(nèi)。燃料電池堆10還包括位于 活性區(qū)域12與出口導(dǎo)向器16、 20和24之間的非活性出口區(qū)域28， 廢氣及凈皮加熱后的冷卻流體穿過(guò)該非活性出口區(qū)域28經(jīng)由相應(yīng)的通 道而流動(dòng)到出口導(dǎo)向器16、 20與24。
根據(jù)本發(fā)明，非活性區(qū)域26的陰極和/或陽(yáng)極氣體流場(chǎng)內(nèi)的適當(dāng) 結(jié)構(gòu)上涂設(shè)有適當(dāng)?shù)牡蜏卮呋瘎?，其與氧氣和氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， >^人而產(chǎn)生熱量。圖2為位于堆10內(nèi)的非活性入口區(qū)域26內(nèi)的多個(gè) 燃料電池40的截面圖。在該實(shí)施例中，燃料電池堆10包括沖壓成 型的流場(chǎng)板或雙極板，在那里，堆10內(nèi)的雙極板由適當(dāng)金屬?zèng)_壓成 型，以便限定陰極流動(dòng)通道、陽(yáng)極流動(dòng)通道及冷卻流體流動(dòng)通道。 如將一皮業(yè)界容易理解的那樣，沖壓成型的板在適當(dāng)位置互相焊接起 來(lái)或粘合起來(lái)，以便提供來(lái)源于沖壓成型的板的完全雙極板。在其 它實(shí)施例中，沖壓成型的板可嵌接起來(lái)，或者由適當(dāng)?shù)膹?fù)合物材料
比^!口石墨而制成。
在燃料電池堆10的活性區(qū)域12內(nèi)，每個(gè)燃料電池40包括陽(yáng)極 側(cè)擴(kuò)散々某介層42、陰極側(cè)擴(kuò)嘞J某介層44及兩者之間的隔膜46。在 該實(shí)施例中，隔膜46在多種流場(chǎng)板之間延伸穿過(guò)入口區(qū)域26。流場(chǎng) 板包括限定了陰極流動(dòng)通道50的陰極側(cè)流場(chǎng)板48,限定了陽(yáng)極流動(dòng) 通道54的陽(yáng)極側(cè)流場(chǎng)板52，在那里，板48與板52的結(jié)合在兩者之 間限定了冷卻流體流動(dòng)通道58。在某些燃料電池堆設(shè)計(jì)中，隔膜46 與陰極側(cè)流場(chǎng)板48之間可以設(shè)置墊片(shim)64，而隔膜46與陽(yáng)極側(cè) 流場(chǎng)板52之間可以設(shè)置墊片66。
根據(jù)本發(fā)明，陰極和/或陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)的多種結(jié)構(gòu)上設(shè)置有催化劑
層。比如，陰^l側(cè)流場(chǎng)才反48面向陰;f及流動(dòng)通道50的側(cè)邊上可^f昔助 催化劑層70而^皮催化，而墊片64面向陰極流動(dòng)通道50的側(cè)邊上可 涂設(shè)有催化劑層72。而且，陽(yáng)極側(cè)流場(chǎng)板52面向陽(yáng)極流動(dòng)通道54 的側(cè)邊可借助催化劑層76而^皮催化，而墊片66面向陽(yáng)極流動(dòng)通道54 的側(cè)邊上可借助催化劑層80而纟皮催化。
這可能不是必要的同時(shí)對(duì)陰極流動(dòng)通道50與陽(yáng)極流動(dòng)通道54 進(jìn)行催化，或者同時(shí)對(duì)陰極側(cè)流場(chǎng)板48與墊片64進(jìn)行催化，或者 同時(shí)對(duì)陽(yáng)極側(cè)流場(chǎng)板52與墊片66進(jìn)行催化。決定堆10內(nèi)的哪個(gè)結(jié) 構(gòu)^皮催化將取決于堆10的結(jié)構(gòu)及所需要的熱量?？商峁┤魏芜m當(dāng)?shù)?低溫催化劑與任何適當(dāng)?shù)拇呋瘎┭b載，以達(dá)到文中所述目的。在一 個(gè)非限制的舉例中，催化劑為由二氧化鈰支撐的鉑。
在冷系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，典型地在0度以下，氫氣將被引入到陰極入 口導(dǎo)向器18內(nèi)，該氫氣將與空氣中的氧氣及催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 從而產(chǎn)生熱量。備選地，或者同時(shí)，空氣可^L引入到陽(yáng)極入口導(dǎo)向 器14內(nèi)，該空氣將與氫氣及催化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生熱量。 熱量將被板的金屬結(jié)構(gòu)從陰極流動(dòng)通道和/或陽(yáng)極流動(dòng)通道而傳遞到 相鄰的冷卻流體流動(dòng)通道48內(nèi)，從而加熱其中的冷卻流體。在適當(dāng) 的時(shí)間階段之后，熱子系統(tǒng)泵將4皮啟動(dòng)，以便將現(xiàn)在加熱后的冷卻 流體泵送到活性區(qū)域12的冷卻流體流動(dòng)通道內(nèi)，以便將熱量從此吸 出，因?yàn)槎?0啟動(dòng)時(shí)由其運(yùn)行產(chǎn)生熱量。此后，氫氣向陰極側(cè)的流 動(dòng)和/或空氣向陽(yáng)極側(cè)的流動(dòng)將纟支制止，因?yàn)閷⒉辉傩枰獙?duì)冷卻流體 加熱。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，什么時(shí)候啟動(dòng)和停止氫氣和/或空氣向流場(chǎng)的 流動(dòng)，將取決于許多參數(shù)，正如將被那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員很 好地理解的那樣。
如上所述，隔膜46延伸到非活性入口區(qū)域26內(nèi)。在備選實(shí)施 例中，隔膜46沒(méi)有設(shè)置在非活性入口區(qū)域26內(nèi)，而是由子墊圈、 金屬載體或其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)所代替。
在上述實(shí)施例中，催化劑涂設(shè)在流場(chǎng)板上或墊片上。在備選實(shí)
施例中，催化劑可^i殳在非活性區(qū)域26內(nèi)的任何其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)上， 以便提供化學(xué)反應(yīng)。非活性區(qū)域26內(nèi)的隔膜46和/或擴(kuò)散力某介層42、 44也可為相同的目的而涂設(shè)上低溫催化劑。此外，同時(shí)對(duì)非活性出 口區(qū)域28內(nèi)的陰極和/或陽(yáng)極流場(chǎng)結(jié)構(gòu)也進(jìn)行催化是需要的，因?yàn)楸?在對(duì)冷卻流體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，冷卻流體返回到入口導(dǎo)向器22。在這種 設(shè)計(jì)中，通過(guò)在堆10的兩個(gè)端部對(duì)冷卻流體進(jìn)行加熱，有利于獲得 快速的系統(tǒng)啟動(dòng)。
在典型的燃料電池堆設(shè)計(jì)中，堆內(nèi)的冷卻流體的大約1/3位于非 活性入口區(qū)域26內(nèi)，堆內(nèi)的冷卻流體的1/3位于活性區(qū)域12內(nèi)，而 堆內(nèi)的冷卻流體的1/3位于非活性出口區(qū)域28內(nèi)。在備選設(shè)計(jì)中， 非活性入口區(qū)域26的尺寸可增加，/人而使更多的冷卻流體可在冷系 統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)^皮力口熱。
本發(fā)明具有特定的針對(duì)零度以下系統(tǒng)啟動(dòng)的應(yīng)用。然而，在零 度以上的系統(tǒng)啟動(dòng)中，這仍可以是有利的對(duì)非活性入口區(qū)域26內(nèi) 的冷卻流體加熱一段時(shí)間，以便將燃料電池堆10的溫度更快速地升 高到其運(yùn)行溫度。此外，具有與活性區(qū)域12內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的問(wèn) 題，該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生作為副產(chǎn)品的水，并且阻塞陽(yáng)極與陰極反應(yīng)物 氣體流動(dòng)通道。通過(guò)在更加溫?zé)岬膯?dòng)時(shí)加熱冷卻流體，由反應(yīng)所
產(chǎn)生的水更可能為水蒸氣，其將不會(huì)阻塞流動(dòng)通道。
上述討論僅僅公開并描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將容易地從這種討論及從附圖及權(quán)利要求中認(rèn)識(shí)到 在沒(méi)有脫離限定于下列權(quán)利要求中的發(fā)明的本意與范圍的情況下， 可在此做出多種變化、修改及變型。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池堆，包括流場(chǎng)板，其限定陰極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道及冷卻流體流動(dòng)通道，陰極反應(yīng)物氣體流經(jīng)所述陰極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道，而冷卻流體流經(jīng)所述冷卻流體流動(dòng)通道；活性區(qū)域；及非活性入口區(qū)域，其在所述活性區(qū)域之前接收所述陰極反應(yīng)物氣體流及所述冷卻流體流，其中所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所述陰極流動(dòng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)包括催化劑，所述催化劑與氫氣和空氣發(fā)生反應(yīng)，以便產(chǎn)生熱量，對(duì)所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所述冷卻流體進(jìn)行加熱。
2. 如權(quán)利要求1所述的堆，其特征在于，所述催化劑涂設(shè)在所 述陰極流動(dòng)通道自身上。
3. 如權(quán)利要求1所述的堆， 述陰極流動(dòng)通道內(nèi)的墊片上。
4. 如權(quán)利要求1所迷的堆， 述非活性區(qū)域內(nèi)的隔膜上。
5. 如權(quán)利要求1所述的堆， 述非活性區(qū)域內(nèi)的擴(kuò)散媒介層上，
6. 如權(quán)利要求1所述的堆， 化鈰所支撐的鉑。
7. 如權(quán)利要求1所述的堆，其特征在于，所述非活性入口區(qū)域 內(nèi)的所述冷卻流體流動(dòng)通道的體積大于所述活性區(qū)域內(nèi)的所述冷卻 流體流動(dòng)通道的體積、。
8. 如權(quán)利要求1所述的堆，其特征在于，還包括非活性出口區(qū) 域，所述非活性出口區(qū)域從所述活性區(qū)域接收陰極廢氣和加熱后的 冷卻流體，其中所述非活性出口區(qū)域內(nèi)的陰極流動(dòng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)還 包括催化劑，以產(chǎn)生熱量，對(duì)所述冷卻流體進(jìn)行加熱。其特征在于，所述催化劑涂設(shè)在所 其特征在于，所述催化劑涂設(shè)在所 其特征在于，所述催化劑涂設(shè)在所 其特征在于，所述催化劑為由二氧
9. 如權(quán)利要求1所述的堆，其特征在于，氫氣在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)被 送到所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所述陰極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道內(nèi)， 以便對(duì)所述冷卻流體進(jìn)行加熱。
10. 如權(quán)利要求1所述的堆，其特征在于，所述流場(chǎng)板還限定了 陽(yáng)極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道，陽(yáng)極反應(yīng)物氣體流經(jīng)所述陽(yáng)極側(cè)反應(yīng) 物氣體流動(dòng)通道，其中所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所述陽(yáng)^l流動(dòng)通道 內(nèi)的結(jié)構(gòu)包括催化劑，所述催化劑與氫氣和空氣反應(yīng)，以便產(chǎn)生熱 量，對(duì)所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所述冷卻流體進(jìn)4亍加熱。
11. 如權(quán)利要求1所述的堆，其特征在于，所述燃料電池堆是車 輛上的燃料電池系統(tǒng)的一部分。
12. —種燃料電池堆，包括 非活性入口區(qū)域； 活性區(qū)域； 非活性出口區(qū)域；冷卻流體流動(dòng)通道，其延伸經(jīng)過(guò)所述非活性入口區(qū)i^、所述活 性區(qū)域和所述非活性出口區(qū)域，冷卻流體流經(jīng)所述冷卻流體流動(dòng)通 道；以及陰極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道，其延伸經(jīng)過(guò)所述非活性入口區(qū)域、 所述活性區(qū)域和所述非活性出口區(qū)域，陰極反應(yīng)物氣體流經(jīng)所迷陰 極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道，其中所述非活性入口區(qū)域及所述非活性 出口區(qū)域內(nèi)的所述陰極流動(dòng)通道包括催化劑覆層，所述催化劑覆層 與氫氣和空氣反應(yīng)，以便產(chǎn)生熱量，對(duì)所述非活性入口區(qū)域及所述 非活性出口區(qū)域內(nèi)的所述冷卻流體進(jìn)行加熱。
13. 如權(quán)利要求12所述的堆，其特征在于，還包括陽(yáng)極側(cè)反應(yīng) 物氣體流動(dòng)通道，其延伸經(jīng)過(guò)所述非活性入口區(qū)域、所述活性區(qū)域 和所述非活性出口區(qū)域，陽(yáng)極反應(yīng)物氣體流經(jīng)所述陽(yáng)極側(cè)反應(yīng)物氣 體流動(dòng)通道，其中所述非活性入口區(qū)域及所述非活性出口區(qū)域內(nèi)的 所述陽(yáng)極流動(dòng)通道包括催化劑覆層，所述催化劑覆層與氳氣和空氣反應(yīng)，以便產(chǎn)生熱量，對(duì)所述非活性入口區(qū)域及所述非活性出口區(qū) 域內(nèi)的所迷冷卻流體進(jìn)行加熱。
14. 如權(quán)利要求12所述的堆，其特征在于，所述催化劑為由二 氧化鈰所支撐的鉑。
15. 如權(quán)利要求12所述的堆，其特征在于，所述非活性入口區(qū) 域內(nèi)的所述冷卻流體流動(dòng)通道的體積大于所述活性區(qū)城內(nèi)的所述冷 卻流體流動(dòng)通道的體積。
16. 如權(quán)利要求12所述的堆，其特征在于，氫氣在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí) 被送到所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所述陰極側(cè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道， 以i更^f所述冷卻流體進(jìn)4亍加熱。
17. —種方法，用于在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)對(duì)流經(jīng)燃料電池堆內(nèi)的冷卻流 體流動(dòng)通道的冷卻流體進(jìn)行加熱，所述方法包括對(duì)所述堆的所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的陰極流動(dòng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行催化；以及在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將氫氣和空氣送到所述陰^l流動(dòng)通道，從而4吏所 述氫氣和空氣與所述催化劑發(fā)生反應(yīng)，以便產(chǎn)生對(duì)所述非活性入口 區(qū)域內(nèi)的所述冷卻流體進(jìn)行加熱的熱量。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行催化 包括對(duì)選自下列組中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行催化，所述組包括所述陰極流動(dòng)通 道、墊片、隔膜和擴(kuò)散媒介層。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括在系統(tǒng)啟 動(dòng)時(shí)延遲所述冷卻流體泵的啟動(dòng)，直到所述非活性入口區(qū)域內(nèi)的所 述冷卻流體的溫度已經(jīng)增加至預(yù)定的溫度。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述燃 料電池堆的非活性出口區(qū)域內(nèi)的陰極流動(dòng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行催化。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述非 活性入口區(qū)域內(nèi)的陽(yáng)極流動(dòng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行催化，并且在系統(tǒng)啟 動(dòng)時(shí)將空氣引入到所述陽(yáng)^ l流動(dòng)通道內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)及方法，用于對(duì)帶有金屬板的燃料電池的補(bǔ)充的冷卻劑加熱，提供的燃料電池堆包括位于陰極流動(dòng)通道的非活性入口區(qū)域內(nèi)催化的表面。在冷系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，氫氣被引入到陰極入口導(dǎo)向器內(nèi)，以便與空氣混合，從而使催化劑提供化學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量，以便將非活性入口區(qū)域內(nèi)的冷卻流體溫?zé)?。因此，進(jìn)入堆的活性區(qū)域內(nèi)的冷卻流體將不會(huì)太冷以至猝滅化學(xué)反應(yīng)。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101197452SQ20071019381
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者G·W·斯卡拉, M·卡特賴特 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司