專利名稱:燃料電池系統(tǒng)及其清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)。更具體地,本發(fā)明涉及設(shè)計(jì)為能夠有效地 將燃料電池中產(chǎn)生的水分排出的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù):
燃料電池被設(shè)計(jì)成使用燃料(氫氣或轉(zhuǎn)化氣)和氧化劑(氧氣或空氣) 以電化學(xué)方式產(chǎn)生電能。即,燃料電池利用燃料(氫氣或轉(zhuǎn)化氣)和氧化 劑(氧氣或空氣)之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能。
將純氧氣或者含有大量氧氣的空氣用作氧化劑。將純氫氣或者通過轉(zhuǎn)
化基于烴的燃料(例如液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)和CH3OH) 而產(chǎn)生的含有大量氫氣的燃料用作燃料。
為了更好地理解以及容易進(jìn)行說明,先對(duì)燃料電池中的聚合物電解質(zhì) 膜燃料電池進(jìn)行說明。聚合物電解質(zhì)膜燃料電池具有較高的濃度以及相對(duì) 較高的能量轉(zhuǎn)換效率,并且能夠在8(TC或更低的較低的溫度下工作。另外, 聚合物電解質(zhì)膜燃料電池可以小型化并密封,從而已經(jīng)在例如無污染汽車、 家用電源設(shè)備、移動(dòng)通信設(shè)備、軍事設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域中廣泛用作電 源。
聚合物電解質(zhì)膜燃料電池系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)化器,用于從含有大量氫氣的燃 料產(chǎn)生轉(zhuǎn)化氣。還包括燃料電池堆,用于使用轉(zhuǎn)化氣來發(fā)電。
也就是說,將轉(zhuǎn)化氣和氧氣提供給燃料電池堆,通過氫氧反應(yīng)來發(fā)電。 對(duì)于使用轉(zhuǎn)化氣作為反應(yīng)氣的燃料電池系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)停止運(yùn)行并且轉(zhuǎn)化氣 保留在燃料電池堆中時(shí),聚合物電解質(zhì)層或者氫氣和空氣電極上形成的催 化層可能會(huì)損壞。為了防止這種情況出現(xiàn),停止轉(zhuǎn)化氣的提供,而提供屬 于惰性氣體的氮?dú)?N2)將剩余在燃料堆中的轉(zhuǎn)化氣清除。
但是,使用氮?dú)膺M(jìn)行清洗具有局限性,這種局限性在于必須從外部提供氮?dú)?,從而需要額外的設(shè)備來提供氮?dú)?。這增加了燃料電池系統(tǒng)的制造 成本。另外,由于安裝氮?dú)馊萜鞯目臻g有限,因此,這種額外的設(shè)備變成 了燃料電池系統(tǒng)商業(yè)化的主要障礙。
上面在背景技術(shù)部分公開的信息僅僅是為了增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理 解,因此其可能包含并不構(gòu)成本國本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
由于使用氮?dú)膺M(jìn)行清洗需要額外的設(shè)備,因此會(huì)增加制造成本。另外, 由于要在有限的空間中安裝氮?dú)馊萜?,額外的設(shè)備變成了燃料電池系統(tǒng)商 業(yè)化的主要障礙。因此,需要能夠更加容易和有效地清洗燃料電池系統(tǒng)的 清洗系統(tǒng)和方法。
技術(shù)方案
為了滿足上述需要,根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)包括-
轉(zhuǎn)化器,用于使用燃料產(chǎn)生轉(zhuǎn)化氣;燃料電池堆,用于使用轉(zhuǎn)化氣和氧化 劑產(chǎn)生電能;以及閥門單元,閥門單元包括供應(yīng)閥門,供應(yīng)閥門安裝在供 應(yīng)線上,供應(yīng)線將轉(zhuǎn)化器和燃料電池堆的入口互連起來。閥門單元還包括 回收閥門?;厥臻y門安裝在回收線上?;厥站€將轉(zhuǎn)化器和燃料電池堆的出 口互連起來。閥門單元還包括旁路閥門。旁路閥門安裝在旁路線上。旁路 線將供應(yīng)線和排出線互連起來。
電壓降低單元可以連接到燃料電池堆,閥門可以是電磁閥門。 壓力傳感器可以安裝在燃料電池堆的入口,燃料可以是基于烴的燃料。 根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法包括將燃料電 池堆和負(fù)載之間的電連接斷開,減少提供給燃料電池堆的轉(zhuǎn)化氣的量,打 開供應(yīng)閥門和和安裝在旁路線上的旁路閥門(其中的供應(yīng)閥門用于控制轉(zhuǎn) 化氣向燃料電池堆的供應(yīng)),并關(guān)閉回收閥門(回收閥門用于控制從燃料電 池堆回收的轉(zhuǎn)化氣的排放),以及通過消耗燃料電池堆中的氫氣,采用二氧 化碳填充燃料電池堆。
在采用二氧化碳填充燃料電池堆的過程中,氫氣的消耗可以通過連接到燃料電池堆的電壓降低單元來實(shí)現(xiàn)。
在采用二氧化碳填充燃料電池堆的過程中,可以消耗氫氣直到燃料電
池堆的電池電壓變?yōu)?.5 V或更低為止。
在減少轉(zhuǎn)化氣的量的過程中,可以將轉(zhuǎn)化氣減少到正常工作中轉(zhuǎn)化氣 的量的1/3-1/5,優(yōu)選地減少到1/4。
根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法包括a)將 燃料電池堆和負(fù)載之間的電連接斷開,b)減少提供給燃料電池堆的轉(zhuǎn)化氣 的量,c)打開安裝在燃料電池堆的入口的供應(yīng)閥門,并關(guān)閉安裝在旁路線 上的旁路閥門和安裝在燃料電池堆的出口的回收閥門,d)打開旁路閥門并 關(guān)閉供應(yīng)閥門,e)通過消耗包含在燃料電池堆中的轉(zhuǎn)化氣中的氫氣,降低 燃料電池堆的內(nèi)部壓力,f)當(dāng)燃料電池堆的最大電池電壓與參考電壓進(jìn)行 比較并且判斷出大于參考電壓時(shí),重復(fù)步驟c)至e),以及g)當(dāng)最大電池 電壓等于或小于參考電壓時(shí)關(guān)閉供應(yīng)閥門。
在步驟e)中,氫氣的消耗可以通過連接到燃料電池堆的電壓降低單元 來實(shí)現(xiàn)。在步驟d)中,當(dāng)燃料電池堆中的轉(zhuǎn)化氣的壓力為8-15kPa時(shí),旁 路閥門可以打開,供應(yīng)閥門可以關(guān)閉。
在步驟e)中,可以消耗氫氣直到燃料電池堆中的轉(zhuǎn)化氣減少到1-3 kPa 并且參考電壓為0.5V為止。
有益效果
如上所述,燃料電池堆可以通過包含在轉(zhuǎn)化氣中的二氧化碳來清洗, 而不需要使用氮?dú)?。因此,不需要氮?dú)馊萜鱽韮?chǔ)存氮?dú)?,從而制造成本?被降低。特別地,由于不需要提供單獨(dú)的清洗設(shè)備,電子設(shè)備的燃料電池 系統(tǒng)可以很容易地設(shè)計(jì)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法 的流程圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明,其中示出了本發(fā)明 的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白,所描述的實(shí)施例可以采用各種 方式進(jìn)行修改,而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 參考圖1,根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)可以采用聚合物電解質(zhì)
膜燃料電池(PEMFC),這種聚合物電解質(zhì)膜燃料電池通過轉(zhuǎn)化燃料來產(chǎn)生 氫氣,并通過氧氣和氫氣之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。
通常將處于液相或氣相狀態(tài)的基于烴的燃料用作燃料電池系統(tǒng)中的燃 料,這些基于烴的燃料有例如甲醇、乙醇、天然氣、LPG等。
用于燃料電池系統(tǒng)中并與氫氣反應(yīng)的氧氣可以存儲(chǔ)在單獨(dú)的存儲(chǔ)單元中。
根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)化器110,轉(zhuǎn)化器110使用 燃料產(chǎn)生轉(zhuǎn)化氣;燃料電池堆210,燃料電池堆210連接到轉(zhuǎn)化器il0并使 用轉(zhuǎn)化氣和氧化劑產(chǎn)生電能;閥門單元320,用于控制轉(zhuǎn)化器110到燃料電 池堆210的連接;以及負(fù)載230和電壓降低單元220,它們連接到燃料電池 堆210。
轉(zhuǎn)化器110是燃料處理單元,其通過轉(zhuǎn)化燃料來產(chǎn)生氫氣,將氫氣提 供給燃料電池堆210。用于提供燃料的燃料箱120,用于提供空氣的氣泵140 以及用于提供水的水箱130連接到轉(zhuǎn)化器。
轉(zhuǎn)化器110使用所提供的燃料產(chǎn)生熱量,并進(jìn)一步通過使用所產(chǎn)生的 熱量進(jìn)行的氧化反應(yīng)從燃料中產(chǎn)生包含大量氫氣的轉(zhuǎn)化氣。
轉(zhuǎn)化氣通過燃料電池堆210和轉(zhuǎn)化器110之間的供應(yīng)線312被引導(dǎo)至 燃料電池堆210。根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池堆210的結(jié)構(gòu)通常具有多 個(gè)逐個(gè)堆起來的燃料電池(未示出),并通過氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能。各種 不同結(jié)構(gòu)的燃料電池堆可以應(yīng)用到本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)。即,本發(fā)明的 燃料電池堆210并不限于一種特定的結(jié)構(gòu)。
通過連接到燃料電池堆210的氣泵250給燃料電池堆210提供轉(zhuǎn)化氣和包含氧氣的空氣。燃料電池堆210通過讓包含在空氣中的氧氣與包含在 轉(zhuǎn)化氣中的氫氣進(jìn)行反應(yīng)來產(chǎn)生電能。
燃料電池堆210包括多個(gè)燃料電池,每個(gè)燃料電池為產(chǎn)生電能的最小 單元。燃料電池可以在膜電極組件(MEA)的相對(duì)側(cè)放置分隔器來構(gòu)成。 用于測量燃料電池堆210中的轉(zhuǎn)化氣的壓力的壓力計(jì)270安裝在燃料電池 堆210與供應(yīng)線312連接的入口 212處。
消耗由燃料電池堆210產(chǎn)生的電能的負(fù)載230電連接到燃料電池堆 210。負(fù)載230可以包括各種電子設(shè)備,例如車輛的電動(dòng)機(jī),用于將直流電
轉(zhuǎn)換成交流電的逆變器,或者家用加熱設(shè)備。
另外,電壓降低單元220連接到燃料電池堆210。電壓降低單元220的 功能為當(dāng)燃料電池堆210被清洗時(shí)消耗電能。
根據(jù)本示例性實(shí)施例的電壓降低單元220是將很小的負(fù)載施加到每個(gè) 燃料電池的設(shè)備。當(dāng)輸入工作命令信號(hào),將電流施加到串聯(lián)光電耦合器的 光電二極管使得光電耦合器內(nèi)部晶體管導(dǎo)通, 一組四個(gè)單元電池構(gòu)成的電 路串聯(lián)連接同時(shí)工作時(shí),電壓降低單元的工作通過電壓降低電路的工作來 進(jìn)行。
同時(shí),將燃料電池堆210的出口 214連接到轉(zhuǎn)化器110的回收線314 和將回收線314連接到供應(yīng)線312的旁路線316進(jìn)一步安裝在轉(zhuǎn)化器110 和燃料電池堆210之間,以回收未反應(yīng)的尚未在燃料電池堆210中消耗的 轉(zhuǎn)化氣。
用于控制各個(gè)線的打開/關(guān)閉的閥門單元320安裝在線上。閥門單元320 包括安裝在供應(yīng)線312上的供應(yīng)閥門321,安裝在回收線314上的回收閥門 323以及安裝在旁路線316上的旁路閥門325。
旁路線316比供應(yīng)閥門321和回收閥門323更為接近轉(zhuǎn)化器110。因此, 來自轉(zhuǎn)化器110的轉(zhuǎn)化氣可以通過旁路線316返回至轉(zhuǎn)化器110,即使是在 供應(yīng)閥門321和回收閥門323被關(guān)閉時(shí)。閥門321、 323和325可以是電磁 閥門。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法 的流程圖。
參考圖2,基于烴的燃料,例如LNG、 LPG等用作本示例性實(shí)施例的燃料。通過對(duì)烴進(jìn)行轉(zhuǎn)化獲得的轉(zhuǎn)化氣包括約70-75%的氫氣(H2)、約20% 的二氧化碳(C02)以及其他氣體,例如氮?dú)狻?br>
根據(jù)本示例性實(shí)施例,代替將屬于惰性氣體的氮?dú)馓峁┙o燃料電池堆 210來清洗燃料電池堆210中的氫氣,將包含在轉(zhuǎn)化氣中的二氧化碳?xì)怏w填 充進(jìn)燃料電池堆210。
為了上文所述目的,根據(jù)本示例性實(shí)施例用于燃料電池系統(tǒng)的清洗方 法包括下述步驟將燃料電池堆210和負(fù)載230之間的電連接斷開(S201), 減少提供給燃料電池堆210的轉(zhuǎn)化氣的量(S202),打開供應(yīng)閥門以及旁路 閥門321和325并關(guān)閉回收閥門323 (S203),在消耗燃料電池堆中的氫氣 的同時(shí)采用二氧化碳填充燃料電池堆210 (S204),關(guān)閉供應(yīng)閥門(S205), 以及停止燃料電池系統(tǒng)的工作(S206)。
在減少提供給燃料電池堆210轉(zhuǎn)化氣的量的步驟S202中,提供給燃料 電池堆210的轉(zhuǎn)化氣的量可以被減少到正常工作中轉(zhuǎn)化氣的量的1/3-1/5, 優(yōu)選地減少到1/4。
減少的轉(zhuǎn)化氣的量根據(jù)電壓降低單元220的容量來確定。即,隨著電 壓降低單元220的功耗增加,轉(zhuǎn)化氣的供應(yīng)量增加。隨著電壓降低單元220 的功耗減少,轉(zhuǎn)化氣的供應(yīng)量減少。
在步驟S203中,當(dāng)供應(yīng)和旁路閥門321和325打開并且回收閥門323 關(guān)閉時(shí),預(yù)定量的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入燃料電池堆210,剩余的轉(zhuǎn)化氣沿著旁路線 316引導(dǎo)至轉(zhuǎn)化器110。在該狀態(tài)下,當(dāng)電壓降低單元220在工作時(shí),進(jìn)入 到燃料電池堆210中的轉(zhuǎn)化氣中所包含的氫氣由電壓降低單元220所消耗。 此時(shí),由于回收閥門323被關(guān)閉,轉(zhuǎn)化氣中包含的二氧化碳填充在燃料電 池堆210中。
同時(shí),當(dāng)較大量的轉(zhuǎn)化氣在關(guān)閉回收閥門323的情況下提供給燃料電 池堆210時(shí),燃料電池堆210的內(nèi)部壓力可能會(huì)過度增加。因此,當(dāng)燃料 電池堆210的內(nèi)部壓力增加到超過預(yù)定水平時(shí),安裝有旁路線316和旁路 閥門325來允許轉(zhuǎn)化氣通過旁路線316而繞過。
當(dāng)二氧化碳的填充完成時(shí),供應(yīng)閥門321被關(guān)閉,使得轉(zhuǎn)化氣停止進(jìn) 入燃料電池堆210。隨著燃料電池堆210中二氧化碳的量的增加,氫氣的量 相對(duì)減少,從而電池電壓逐漸下降。步驟S204繼續(xù)進(jìn)行,直到電池電壓變?yōu)?.5V為止,此后供應(yīng)閥門被關(guān)閉。
根據(jù)本示例性實(shí)施例,由于包含在轉(zhuǎn)化氣中的二氧化碳在燃料電池系 統(tǒng)停止工作期間被用來清洗燃料電池堆中的氧氣,不需要單獨(dú)的氮?dú)獯鎯?chǔ) 罐。因此,燃料電池系統(tǒng)的制造成本下降,燃料電池系統(tǒng)的體積和重量減 小。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法 的流程圖。
參考圖3,根據(jù)本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的清洗方法包括下述步 驟將燃料電池堆210和負(fù)載230之間的電連接斷開(S301),減少提供給 燃料電池堆210的轉(zhuǎn)化氣的量(S302),打開供應(yīng)閥門321并關(guān)閉回收閥門 和旁路閥門323和325 (S303),關(guān)閉供應(yīng)閥門321并打開旁路閥門325 (S304),通過消耗包含在燃料電池堆中的氫氣,降低燃料電池堆210的內(nèi) 部壓力(S305),當(dāng)電池電壓大于參考電壓時(shí)重復(fù)步驟S303至S305(S306), 當(dāng)電池電壓等于或小于參考電壓時(shí)關(guān)閉供應(yīng)閥門321 (S307),以及停止燃 料電池系統(tǒng)的工作(S308)。
在步驟S302中,提供給燃料電池堆210的轉(zhuǎn)化氣的量可以減少到正常 工作中轉(zhuǎn)化氣的量的1/3-1/5,優(yōu)選地減少到1/4。
在步驟S303中,當(dāng)轉(zhuǎn)化氣在回收閥門323被關(guān)閉的情況下提供給燃料 電池堆210時(shí),燃料電池堆210的內(nèi)部壓力增加。因此,燃料電池堆210 中的轉(zhuǎn)化氣的壓力被測量,并且當(dāng)確定轉(zhuǎn)化氣的壓力增加到參考?jí)毫r(shí), 供應(yīng)閥門321被關(guān)閉,旁路閥門325被打開。當(dāng)燃料電池堆210中的轉(zhuǎn)化 氣的壓力為8-15 kPa時(shí),供應(yīng)閥門321被關(guān)閉,旁路閥門325被打開。燃 料電池堆210中的轉(zhuǎn)化氣的參考?jí)毫κ歉鶕?jù)燃料電池堆210的大小和結(jié)構(gòu) 而確定在上述范圍內(nèi)的。
在步驟S304中,當(dāng)供應(yīng)閥門321被關(guān)閉并且旁路閥門325被打開時(shí), 對(duì)燃料電池堆210的轉(zhuǎn)化氣的供應(yīng)被停止,轉(zhuǎn)化氣通過旁路線316返回至 轉(zhuǎn)化器IIO。
在步驟S305中,燃料電池堆210中的氫氣被消耗,直到燃料電池堆210 的內(nèi)部壓力變?yōu)?-3 kPa。
另外,隨著燃料電池堆210中的氫氣的消耗增加,電池電壓被降低。因此,消耗氫氣的過程可以參照電池電壓來進(jìn)行。即,燃料電池堆210中 的氫氣可以連續(xù)地被消耗,直到電池電壓變?yōu)?.5-0.3 V。因此,作為替換, 氫氣的消耗可以保持到燃料電池堆的內(nèi)部壓力變?yōu)?-3 kpa或者電池電壓變 為0.5-0.3 V為止。
當(dāng)在氫氣消化過程中電池電壓大于參考電壓時(shí),步驟S303-S305被重 復(fù),以采用二氧化碳來填充燃料電池堆210。
由于參考電壓被設(shè)為0.5V,當(dāng)最大電池電壓在步驟S303-S305重復(fù)過 程中變?yōu)?.5V或更少時(shí),供應(yīng)閥門被關(guān)閉,燃料電池系統(tǒng)停止工作。
根據(jù)本示例性實(shí)施例,隨著將轉(zhuǎn)化氣提供給燃料電池堆210以及消耗 氫氣的過程被重復(fù),燃料電池堆中的氫氣可被移除,同時(shí)二氧化碳被填充 進(jìn)燃料電池堆。
雖然本發(fā)明根據(jù)給出的認(rèn)為是實(shí)際的示例性實(shí)施例來進(jìn)行了說明,應(yīng) 該理解本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例,相反,本發(fā)明是要包含各種包括 在本發(fā)明所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的修改和等同安排。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池系統(tǒng),包括轉(zhuǎn)化器,用于使用燃料產(chǎn)生轉(zhuǎn)化氣,燃料電池堆,用于使用所述轉(zhuǎn)化氣和氧化劑產(chǎn)生電能,以及閥門單元,用于通過采用包含在所述轉(zhuǎn)化氣中的二氧化碳填充所述燃料電池堆,從而對(duì)所述燃料電池堆進(jìn)行清洗,其中所述閥門單元包括供應(yīng)閥門、回收閥門和旁路閥門,所述供應(yīng)閥門安裝在供應(yīng)線上,所述供應(yīng)線將所述轉(zhuǎn)化器和所述燃料電池堆的入口互連起來,所述回收閥門安裝在回收線上,所述回收線將所述轉(zhuǎn)化器和所述燃料電池堆的出口互連起來,所述旁路閥門安裝在旁路線上,所述旁路線將所述供應(yīng)線和排出線互連起來。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng),還包括連接到所述燃料電池 堆的電壓降低單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng),其中所述閥門為電磁閥門。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池系統(tǒng),還包括安裝在所述燃料電池堆入口的壓力傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng),其中所述燃料是基于烴的燃料。
6. —種燃料電池系統(tǒng)的清洗方法,用于將轉(zhuǎn)化氣排出燃料電池堆,所述清洗方法包括將所述燃料電池堆和負(fù)載之間的電連接斷開; 減少提供給所述燃料電池堆的轉(zhuǎn)化氣的量;打開供應(yīng)閥門以及安裝在旁路線上的旁路閥門,并且關(guān)閉回收閥門, 所述供應(yīng)閥門用于對(duì)提供所述轉(zhuǎn)化氣給所述燃料電池堆進(jìn)行控制,所述回 收閥門用于控制從所述燃料電池堆回收的轉(zhuǎn)化氣的排放;以及通過消耗所述燃料電池堆中的氫氣,采用二氧化碳填充所述燃料電池堆。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的清洗方法,其中,在采用二氧化碳填充所述 燃料電池堆的過程中,所述氫氣的消耗通過連接到所述燃料電池堆的電壓 降低單元來實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6和7之一所述的清洗方法,其中,在采用二氧化碳 填充所述燃料電池堆的過程中,所述氫氣被一直消耗直到所述燃料電池堆 的電池電壓變?yōu)?.5 V或更少。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6和7之一所述的清洗方法,其中,在減少所述轉(zhuǎn)化 氣的量的過程中,所述轉(zhuǎn)化氣減少到正常工作中轉(zhuǎn)化氣的量的1/3-1/5。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6和7之一所述的清洗方法,其中,在減少所述轉(zhuǎn) 化氣的量的過程中,所述轉(zhuǎn)化氣減少到正常工作中轉(zhuǎn)化氣的量的1/4。
11. 一種燃料電池系統(tǒng)的清洗方法,用于將轉(zhuǎn)化氣排出燃料電池堆, 所述清洗方法包括a) 將所述燃料電池堆和負(fù)載之間的電連接斷開;b) 減少提供給所述燃料電池堆的所述轉(zhuǎn)化氣的量;c) 打開安裝在所述燃料電池堆的入口的供應(yīng)閥門,并關(guān)閉安裝在旁路 線上的旁路閥門和安裝在所述燃料電池堆的出口的回收閥門;d) 打開所述旁路閥門并關(guān)閉所述供應(yīng)閥門;e) 通過消耗包含在所述燃料電池堆中的轉(zhuǎn)化氣中的氫氣,降低所述燃 料電池堆的內(nèi)部壓力;f) 當(dāng)所述燃料電池堆的最大電池電壓與參考電壓進(jìn)行比較并且判斷出 所述最大電池電壓大于所述參考電壓時(shí),重復(fù)步驟c)至e);以及g) 當(dāng)所述最大電池電壓等于或小于所述參考電壓時(shí)關(guān)閉所述供應(yīng)閥門。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的清洗方法,其中,在步驟e)中,所述氫 氣的消耗通過連接到所述燃料電池堆的電壓降低單元來實(shí)現(xiàn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的清洗方法,其中,在步驟d)中,當(dāng)所述 燃料電池堆中的轉(zhuǎn)化氣的壓力為8-15 kPa時(shí),所述旁路閥門被打開,所述 供應(yīng)閥門被關(guān)閉。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的清洗方法,其中,在步驟e)中,所述氫 氣被一直消耗直到所述燃料電池堆中的轉(zhuǎn)化氣的壓力降低到1-3 kPa。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的清洗方法,其中所述參考電壓為0.5V。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng),包括轉(zhuǎn)化器,用于使用燃料產(chǎn)生轉(zhuǎn)化氣;燃料電池堆,用于使用所述轉(zhuǎn)化氣和氧化劑產(chǎn)生電能;以及閥門單元,用于通過采用包含在所述轉(zhuǎn)化氣中的二氧化碳來填充所述燃料電池堆,從而對(duì)所述燃料電池堆進(jìn)行清洗。閥門單元包括供應(yīng)閥門,供應(yīng)閥門安裝在供應(yīng)線上,供應(yīng)線將轉(zhuǎn)化器和燃料電池堆的入口互連起來;回收閥門,回收閥門安裝在回收線上,回收線將轉(zhuǎn)化器和燃料電池堆的出口互連起來;以及旁路閥門,旁路閥門安裝在旁路線上,旁路線將供應(yīng)線和排出線互連起來。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101548424SQ200880000840
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者洪炳善, 辛美男, 金淏碩 申請(qǐng)人:燃料電池能量公司