專利名稱：減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，特別涉及一種減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法。涉及的是中國(guó)科技部“863計(jì)劃” “5kW級(jí)燃料電池關(guān)鍵材料和系統(tǒng)集成技術(shù)開發(fā)”重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2009AA034400)。
背景技術(shù)：
為了解決環(huán)境污染、溫室效應(yīng)和化石燃料日益枯竭的迫切問題，世界各國(guó)都高度重視燃料電池的發(fā)展，因?yàn)槿剂想姵厥且环N高效清潔能量轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)環(huán)境沒有或只有很小的污染，并能用可再生性物質(zhì)如氫氣和甲醇做為燃料。很多國(guó)家尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家已投入了大量的人力物力和財(cái)力對(duì)燃料電池進(jìn)行研究和開發(fā)。作為發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)也加大了對(duì)燃料電池研發(fā)的投入。國(guó)家及很多省市已把開發(fā)燃料電池提升到了戰(zhàn)略高度，并把開發(fā)燃料電池作為最重要的研發(fā)方向之一。燃料電池是一種電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換器，把燃料和氧氣中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。 電堆是燃料電池系統(tǒng)中的核心部分之一，燃料在電堆的陽極被氧化，氧氣(一般從空氣中取得)在電堆的陰極被還原。只要有燃料和氧氣不停地輸入，燃料電池就能源源不斷地產(chǎn)生電能。當(dāng)電解質(zhì)為酸性材料時(shí)，反應(yīng)式(1)表述了氫氣在陽極的氧化過程，反應(yīng)式(2)表述了氧氣在陰極的還原過程H2 = 2H++2e"(l)02+4H++4e" = 2H20 (2)鉬(Pt)和鉬系合金的納米顆粒一般做為催化劑以加速這些反應(yīng)的進(jìn)行。燃料電池工作完畢后被關(guān)閉或處于待機(jī)狀態(tài)，電堆的陽極腔中留有沒有反應(yīng)的燃料如氫氣，電堆的陰極腔中留有沒有反應(yīng)的空氣，電堆處于開路狀態(tài)，電堆中的每一個(gè)單電池的開路電壓都在IV左右，如圖Ia所示。燃料電池系統(tǒng)關(guān)閉后，氫氣的進(jìn)出口也被關(guān)閉， 空氣的進(jìn)出口也被關(guān)閉，從而使電堆和外界隔離開。殘余在電堆陽極中的氫氣和陰極中的空氣會(huì)慢慢擴(kuò)散穿過電解質(zhì)薄膜而互相反應(yīng)生產(chǎn)水，如反應(yīng)式(3)所示2H2+02 = 2H20 (3)陽極腔室中的H2和陰極腔室中的&因反應(yīng)(3)而逐漸減少，兩個(gè)腔室中的氣體壓力會(huì)變得小于大氣壓，外界的空氣就會(huì)通過各種渠道慢慢擴(kuò)散到兩個(gè)腔室中。最后，陽極腔室中的氫氣會(huì)被來自外界空氣中的O2徹底消耗掉，該腔室也被空氣充滿。這樣，兩個(gè)腔室最后都被空氣充滿。當(dāng)兩個(gè)腔室都被空氣充滿后電堆中的每一個(gè)單電池的開路電壓都處在0V， 但每個(gè)電極和電解質(zhì)之間的電壓卻在IV左右，電極和電解質(zhì)之間的界面電位由反應(yīng) 0 . 502+2H++2e- = H2O決定，如圖1所示。也就是說，關(guān)機(jī)一段時(shí)間以后，陽極/電解質(zhì)及陰極/電解質(zhì)的界面電壓都處于IV左右的開路電壓。這樣，電極中的催化劑和其載體如碳黑一直在承受IV左右的開路電壓，加速它們的氧化和腐蝕過程，縮短電極的壽命。另外，比開路電壓危害更大的是當(dāng)氫氣和空氣在陽極形成氫氣/空氣界面時(shí)，如圖2所示。這個(gè)界面在關(guān)機(jī)后外界空氣慢慢擴(kuò)散進(jìn)含有剩余氫氣的陽極時(shí)會(huì)形成，也會(huì)在下一次開機(jī)時(shí)當(dāng)氫氣進(jìn)入已被空氣占有的陽極時(shí)形成。圖2中的虛線代表當(dāng)空氣進(jìn)到含有氫氣的陽極腔室時(shí)形成的氫氣/空氣界面，它把膜電極分成了 I，II，III，IV四個(gè)部分。在部分I存在的是氫氣，電位由反應(yīng)=H2 = 2H++2e_決定，因此電極/電解質(zhì)界面的電壓大約是OV ；在部分II存在的是氧氣，電位由反應(yīng)0 . 502+2H++2e_ = H2O決定，因此電極/電解質(zhì)界面的電壓大約是IV ；部分I和II的狀態(tài)就和一個(gè)燃料電池處于開路時(shí)陽極和陰極的狀態(tài)一樣，兩者之間的電壓差是1V(1V-0V= IV)。由于在部分III存在的也是氧氣，而且部分III和部分I也通過膜連接起來，部分III和部分II類似，電位由反應(yīng)0 . 502+2Η++2θ_ = H2O決定，因此電極/電解質(zhì)界面的電壓大約是IV。由于整個(gè)陰極和整個(gè)陽極之間的電壓差為IV左右，尤其是當(dāng)空氣剛進(jìn)到含有氫氣的陽極腔室時(shí)，這樣，部分IV處電極/電解質(zhì)界面的電壓就接近2V(1V+1V = 2V)。在這樣一個(gè)高電壓的作用下，部分IV的電極材料就會(huì)被快速破壞，主要反應(yīng)包括催化劑載體碳的破壞C+2H20 = C02+4H、e_，和催化劑自身被氧化 Pt+xH20 = Pt0x+2xH++2xe_。另外水的分解也會(huì)發(fā)生H20 = 0 . 502+2H++2e_，但該反應(yīng)不會(huì)破壞電極材料。為了更好地理解圖2，建議參閱Hao Tang, Zhigang Qi,Manikandan Ramani, and John Elter, PEM fuel cell cathode carbon corrosion due to the formation of air/fuel boundary at the anode, Journal of Power Sources,158,1306-1312(2006).為了避免圖2所示的在開關(guān)機(jī)時(shí)形成2V左右的電極/電解質(zhì)界面電壓，常規(guī)的方法是在關(guān)機(jī)后及開機(jī)前用惰性氣體如氮?dú)鈱?duì)陽極和陰極腔室進(jìn)行吹掃，但這種方法需要在燃料電池的使用現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備氮?dú)獠㈦S時(shí)更換，帶來不便，并增加系統(tǒng)的成本、重量和體積。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，解決開路電壓和開、關(guān)機(jī)時(shí)形成的氫氣/空氣界面對(duì)電極的破壞問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的為了減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，在燃料電池關(guān)機(jī)后關(guān)閉電堆上的氫氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口，但保持氫氣源與電堆的氫氣進(jìn)口流體導(dǎo)通以使得所述氫氣源中的氫氣能夠通過所述氫氣進(jìn)口進(jìn)入到所述電堆內(nèi)。關(guān)機(jī)一段時(shí)間之后，陰極腔室中的氧氣會(huì)被從陽極通過膜電極擴(kuò)散過來的氫氣徹底消耗掉，該腔室中的氣體最終變成氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚?，但以氮?dú)鉃橹?；同樣?空氣也會(huì)從陰極通過膜電極擴(kuò)散到陽極，擴(kuò)散過來的氧氣會(huì)全部與陽極腔室中的氫氣反應(yīng)掉，但氮?dú)獠粫?huì)參與任何反應(yīng)，這樣，陽極腔室最后也變成氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚猓^大多數(shù)是氫氣，整個(gè)過程如圖3所示。圖3中在虛線方框中的H2或( / 代表從對(duì)面腔室擴(kuò)散過來的氣體。這樣，由于每個(gè)腔室中的反應(yīng)氣最終都是氫氣(和惰性氣體隊(duì))，陽極/電解質(zhì)界面和陰極/電解質(zhì)的界面電壓就都是0V，由反應(yīng)H2 = 2H++2e_決定，如圖4所示；從而避免了如圖1所示的常規(guī)關(guān)機(jī)后所出現(xiàn)的IV左右的電極/電解質(zhì)界面電壓對(duì)電極的破壞作用。當(dāng)下次開機(jī)時(shí)，空氣被輸送到陰極腔室中，會(huì)和已經(jīng)存在在該腔室的氫氣形成氫氣/ 氧氣界面，如圖5所示；但由于兩個(gè)腔室中的起始反應(yīng)氣都是氫氣，即使該界面的形成把部分I的電極/電解質(zhì)界面的電壓瞬間抬到了 IV，這也僅僅是正常的開路電壓；而不象如圖 2所示在部分IV形成接近2V的電極/電解質(zhì)界面電壓，從而避免了如圖2所示的高電極/電解質(zhì)界面電壓對(duì)電極的破壞。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力大于等于1. 01個(gè)大氣壓、小于等于5個(gè)大氣壓。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，關(guān)機(jī)后30分鐘之內(nèi)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置在大于燃料電池工作時(shí)的絕對(duì)壓力。在較高的氫氣壓力下，氫氣會(huì)以較快的速度通過膜電極達(dá)到陰極，這樣，可以在短時(shí)間內(nèi)把電堆陰極內(nèi)剩余的氧氣完全消耗掉，從而減少電堆處在開路電壓狀態(tài)的時(shí)間，有效地避免關(guān)機(jī)后的開路電壓對(duì)電極的破壞。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，關(guān)機(jī)后30分鐘內(nèi)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置在小于等于5個(gè)大氣壓。氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力過大(大于5個(gè)大氣壓)并不會(huì)帶來明顯的積極效果，反而可能會(huì)使進(jìn)入電堆內(nèi)的氫氣泄漏到環(huán)境中去，造成氫氣的浪費(fèi)和潛在的安全隱患；同時(shí)，陽極/陰極間壓差過大有可能會(huì)造成膜電極損壞。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，關(guān)機(jī)30分鐘之后把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力調(diào)到大于等于1. 01個(gè)大氣壓、小于等于2個(gè)大氣壓。一般情況下，關(guān)機(jī)30分鐘后電堆陰極內(nèi)的氧氣已經(jīng)完全被消耗掉，電堆內(nèi)已經(jīng)處于如圖4所示的狀態(tài)，只要保持氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力大于1個(gè)大氣壓即可。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，關(guān)機(jī)30分鐘之后把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力調(diào)節(jié)到1.01個(gè)大氣壓。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，電堆陰極腔室內(nèi)的氧氣完全被消耗后，電堆的陽極腔室氣壓與電堆陰極腔室氣壓相等，且與氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力相等時(shí)，關(guān)閉氫氣源；當(dāng)電堆的陽極腔室絕對(duì)氣壓小于1. 005個(gè)大氣壓時(shí)，打開氫氣源；這樣可以在盡可能多地節(jié)約氫氣的情況下，始終保持電堆的陽極腔室和陰極腔室內(nèi)有足量的氫氣，避免外界空氣進(jìn)到電堆中(即保持電堆處于圖4所示狀態(tài))，避免電堆處于圖1和圖2所示的狀態(tài)而對(duì)電極造成破壞。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，在電堆的陽極腔室和陰極腔室中安裝氣體壓力傳感器。這樣就可以隨時(shí)準(zhǔn)確獲得電堆的陽極腔室和陰極腔室中氣體壓力，便于及時(shí)通過氫氣源向電堆內(nèi)供給氫氣，有效地防止環(huán)境空氣進(jìn)入電堆內(nèi)。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，所述氣體壓力傳感器的絕對(duì)壓力測(cè)量范圍在0到5個(gè)大氣壓。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，調(diào)節(jié)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力使得電堆的陽極腔室中的氣壓始終大于1個(gè)大氣壓。由于陽極腔室中的氣壓高于環(huán)境大氣壓力，外面的空氣很難擴(kuò)散進(jìn)電堆的陽極腔室和陰極腔室；即使仍有少量空氣擴(kuò)散進(jìn)入電堆的陽極腔室和陰極腔室，其速度也會(huì)非常慢，同時(shí)也會(huì)被電堆的陽極腔室和陰極腔室中的氫氣及時(shí)反應(yīng)掉。上述減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，關(guān)機(jī)后氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力與燃料電池工作時(shí)的絕對(duì)壓力相等，即不對(duì)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)化控制程序、減少控制步驟，但會(huì)多損耗一些氫氣。本發(fā)明作為中國(guó)科技部“863計(jì)劃” “5kW級(jí)燃料電池關(guān)鍵材料和系統(tǒng)集成技術(shù)開發(fā)”重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)2009AA034400)研發(fā)成果之一，為提高燃料電池性能和壽命進(jìn)行的改進(jìn)，本發(fā)明的有益效果是減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響，并可以有效地解決開路電壓和開、關(guān)機(jī)時(shí)形成的氫氣/空氣界面對(duì)電極的破壞問題。


圖Ia為燃料電池剛關(guān)機(jī)后開路電壓情形示意圖；圖1為現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池關(guān)機(jī)一段時(shí)間后電壓情形示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中燃料電池陽極形成H2A)2界面時(shí)電壓情形示意圖；圖3為使用本發(fā)明減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法時(shí)陰極和陽極腔室內(nèi)氣體變化過程示意圖；圖4為使用本發(fā)明減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法時(shí)關(guān)機(jī)一段時(shí)間后電壓情形示意圖；圖5為使用本發(fā)明減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法后陰極形成吐/仏界面時(shí)電壓情形示意圖。圖中1-陽極，2-陰極，3-電解質(zhì)，4-初始階段，5-中間階段，6-最后階段，7-氫氣源。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明實(shí)施例1本實(shí)施例減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，在燃料電池關(guān)機(jī)后關(guān)閉電堆上的氫氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口，但保持氫氣源與電堆的氫氣進(jìn)口流體導(dǎo)通以使得所述氫氣源中的氫氣能夠通過所述氫氣進(jìn)口進(jìn)入到所述電堆內(nèi)。關(guān)機(jī)后30 分鐘內(nèi)把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置在大于燃料電池工作時(shí)的壓力、但小于等于5個(gè)大氣壓，以便氫氣在壓差的作用下能較快通過膜電極把陰極腔室中的氧氣盡快消耗掉。關(guān)機(jī)30分鐘后把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力調(diào)到大于等于1. 01個(gè)大氣壓、小于等于2個(gè)大氣壓，比如把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力調(diào)節(jié)到1. 01個(gè)大氣壓，可以避免膜電極長(zhǎng)時(shí)間承受高壓差而造成損壞。在電堆的陰極腔室內(nèi)的氧氣完全被消耗后，電堆的陽極腔室氣壓與陰極腔室氣壓相等，并與氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力相等時(shí)，關(guān)閉氫氣源；當(dāng)電堆的陽極腔室絕對(duì)氣壓小于1.005個(gè)大氣壓時(shí)，打開氫氣源；這樣可以在盡可能多地節(jié)約氫氣的情況下，始終保持電堆的陽極腔室和陰極腔室內(nèi)有足量的氫氣，避免外界空氣進(jìn)到電堆中。在電堆的陽極腔室和陰極腔室中安裝氣體壓力傳感器，以便隨時(shí)準(zhǔn)確獲得電堆的陽極腔室和陰極腔室中氣體壓力，及時(shí)通過氫氣源向電堆內(nèi)供給氫氣，有效地防止環(huán)境空氣進(jìn)入電堆內(nèi)。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于關(guān)機(jī)后氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力保持在燃料電池工作時(shí)的絕對(duì)壓力。在燃料電池關(guān)機(jī)后關(guān)閉電堆上的氫氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口， 但保持氫氣源與電堆的氫氣進(jìn)口流體導(dǎo)通以使得所述氫氣源中的氫氣能夠通過所述氫氣進(jìn)口進(jìn)入到所述電堆內(nèi)，且不調(diào)整氫氣源處氫氣出口的絕對(duì)壓力。比如說燃料電池工作時(shí)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置在1. 5個(gè)大氣壓，關(guān)機(jī)后氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力仍設(shè)置在1. 5個(gè)大氣壓，即不調(diào)節(jié)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置。這樣就略去了實(shí)施例1中關(guān)機(jī)后對(duì)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力的調(diào)節(jié)步驟，也不必在在電堆的陽極腔室和陰極腔室中安裝氣體壓力傳感器，但會(huì)多損耗一些氫氣。在上述實(shí)施例1和實(shí)施例2中，由于是在燃料電池關(guān)機(jī)后繼續(xù)對(duì)電堆供應(yīng)氫氣，但關(guān)閉電堆上的氫氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口，這樣，氫氣源處于打開狀態(tài)，氫氣進(jìn)口處于開通狀態(tài)，氫氣可通過壓差自由進(jìn)入電堆。關(guān)機(jī)前期，燃料電池處于和常規(guī)一樣的開路狀態(tài)，開路電壓為IV，氫氣和氧氣會(huì)擴(kuò)散穿過膜而互相反應(yīng) + = H2O0為了加速氫氣向陰極腔室的擴(kuò)散速度，也可以適當(dāng)?shù)卦黾託錃庠礆錃獬隹诘膲毫?。最終，陰極腔室中的氧氣會(huì)被徹底消耗掉，該腔室中的氣體最終變成氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚?，但以氮?dú)鉃橹鳎枠O腔室也變成氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚?，但絕大多數(shù)是氫氣，整個(gè)過程如圖3所示。圖3中在虛線方框中的H2或( / 代表從對(duì)面腔室擴(kuò)散過來的氣體。這樣，由于每個(gè)腔室中的反應(yīng)氣最終都是氫氣(和惰性氣體N2)，陽極/電解質(zhì)界面和陰極/電解質(zhì)的界面電壓就都是0V，由反應(yīng)=H2 =2H++2e_決定，如圖4所示，從而避免了常規(guī)關(guān)機(jī)后所出現(xiàn)的IV左右的電極/電解質(zhì)界面電壓對(duì)電極的破壞作用(如圖1所示)。當(dāng)下次開機(jī)時(shí)，空氣被輸送到陰極腔室中，會(huì)和已經(jīng)存在的氫氣形成氫氣/氧氣界面，如圖5所示。但由于兩個(gè)腔室中的起始反應(yīng)氣都是氫氣，即使該界面的形成把部分I 的電極/電解質(zhì)界面的電壓瞬間抬到了 IV，這也僅僅是正常的開路電壓，而不象如圖2所示在部分IV形成接近2V的電極/電解質(zhì)界面電壓，從而避免了如圖2所示的高電極/電解質(zhì)界面電壓對(duì)電極的破壞。本發(fā)明通過在燃料電池關(guān)機(jī)后繼續(xù)(連續(xù)或間斷性地)對(duì)電堆供應(yīng)氫氣的方法而大大減小燃料電池電極在關(guān)機(jī)、待機(jī)、和開機(jī)時(shí)所遭受的破壞。另外，在向電堆供應(yīng)氫氣的過程中，優(yōu)選的方案是始終保持氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力大于陽極腔室中的氣體壓力，以便氫氣源順利、快速向電堆供應(yīng)氫氣。在陰極腔室中的氧氣和陽極腔室中的氫氣被消耗的過程中，由于壓差的關(guān)系，氫氣源會(huì)相應(yīng)地自動(dòng)向陽極腔室中補(bǔ)充氫氣；所以，當(dāng)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力大于1個(gè)大氣壓時(shí)，陽極腔室中的氣壓始終保持在一個(gè)大氣壓或略高于一個(gè)大氣壓。陰極腔室的壓力在氧氣消耗的過程中會(huì)可能有一個(gè)略低于一個(gè)大氣壓的過程，但當(dāng)所有的氧氣都被消耗掉以后，由于氫氣仍然向陰極腔室擴(kuò)散，陰極腔室的氣壓由于氫氣量的增加而逐漸升高，直到它的氣壓和陽極腔室中的氣壓達(dá)到一致，都是氫氣源的氫氣出口壓力。由于氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力大于1 個(gè)大氣壓(高于環(huán)境大氣壓力)，外面的空氣很難擴(kuò)散進(jìn)電堆的陽極腔室和陰極腔室；即使仍有少量空氣擴(kuò)散進(jìn)電堆，其速度也會(huì)非常慢，同時(shí)會(huì)被腔室中的氫氣及時(shí)地反應(yīng)掉。
權(quán)利要求
1.減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，其特征在于，在燃料電池關(guān)機(jī)后關(guān)閉電堆上的氫氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口，但保持氫氣源與電堆的氫氣進(jìn)口流體導(dǎo)通以使得所述氫氣源中的氫氣能夠通過所述氫氣進(jìn)口進(jìn)入到所述電堆內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法， 其特征在于，氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力大于等于1. 01個(gè)大氣壓、小于等于5個(gè)大氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法， 其特征在于，關(guān)機(jī)后30分鐘內(nèi)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置在大于燃料電池工作時(shí)的絕對(duì)壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法， 其特征在于，關(guān)機(jī)后30分鐘內(nèi)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力設(shè)置在小于等于5個(gè)大氣壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法， 其特征在于，關(guān)機(jī)30分鐘后把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力調(diào)到大于等于1. 01個(gè)大氣壓、小于等于2個(gè)大氣壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法， 其特征在于，關(guān)機(jī)30分鐘后把氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力調(diào)節(jié)到1. 01個(gè)大氣壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，其特征在于，當(dāng)電堆陰極腔室內(nèi)的氧氣完全被消耗掉后，電堆的陽極腔室氣壓與氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力相等時(shí)，關(guān)閉氫氣源；當(dāng)電堆的陽極腔室絕對(duì)氣壓小于1. 005個(gè)大氣壓時(shí)，打開氫氣源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，其特征在于，在電堆的陽極腔室和陰極腔室中安裝氣體壓力傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法， 其特征在于，調(diào)節(jié)氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力使得電堆的陽極腔室中的絕對(duì)氣壓始終大于 1個(gè)大氣壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，其特征在于，關(guān)機(jī)后氫氣源處氫氣出口絕對(duì)壓力與燃料電池工作時(shí)的絕對(duì)壓力相等。
全文摘要
本發(fā)明公開一種減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響的方法，在燃料電池關(guān)機(jī)后關(guān)閉電堆上的氫氣出口、空氣進(jìn)口和空氣出口，但保持氫氣源與電堆的氫氣進(jìn)口流體導(dǎo)通以使得所述氫氣源中的氫氣能夠通過所述氫氣進(jìn)口進(jìn)入到所述電堆內(nèi)。本發(fā)明能夠減小開路電壓和開關(guān)機(jī)對(duì)燃料電池性能及壽命影響，可以有效地解決開路電壓和開、關(guān)機(jī)時(shí)形成的氫氣/空氣界面對(duì)電極的破壞問題。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102386428SQ201110379889
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者齊志剛 申請(qǐng)人:武漢銀泰科技燃料電池有限公司