本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所詳細定義的類型的、具有至少一個燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及一種切斷該燃料電池系統(tǒng)的方法以及該燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)是普遍已知的現(xiàn)有技術(shù)。燃料電池系統(tǒng)一般具有所謂的燃料電池堆，燃料電池堆由單電池堆疊而成。其中，每個單電池均具有陽極區(qū)、陰極區(qū)和冷卻液區(qū)域。單個燃料電池彼此堆疊形成燃料電池堆，該燃料電池堆提供通過單電池的常規(guī)串聯(lián)而定義的電壓。其中，單電池中的陰極區(qū)、陽極區(qū)和冷卻水區(qū)域借助密封件被相對彼此密封且相對于燃料電池堆的周圍環(huán)境被密封。其中，整個燃料電池堆中的密封件較長，因此，當(dāng)燃料電池堆達到高達100kW的功率等級時，陽極側(cè)形成200m至300m的密封長度，陰極側(cè)也形成完全一樣的密封長度。在此問題在于，特別是氫氣較易穿過通常所用的密封材料而擴散。因此，燃料電池堆一般被設(shè)置在殼體中，該殼體為燃料電池堆提供機械保護并將通過擴散以及因密封缺陷而逸出的少量氫氣收集起來排出。例如，空氣流可以通過通風(fēng)管道穿流過殼體以排出逸出的氫氣，借此避免在燃料電池系統(tǒng)的周圍環(huán)境中形成安全臨界的/威脅安全的氫氣濃度。
例如由DE 10 2009 036 198A1已知，燃料電池的一個問題是，退化機制會對PEM燃料電池堆的使用壽命產(chǎn)生不良影響。在此核心問題在于，啟動燃料電池時，燃料電池的陽極區(qū)存在氧氣，并且在電啟動期間，氫氣被引入。其中，氫-氧復(fù)合前沿在陽極催化劑上行進，并且濃度差導(dǎo)致燃料電池堆的輸入側(cè)與輸出側(cè)之間產(chǎn)生電位差。其間所發(fā)生的電化學(xué)過程首先會持久損傷陰極側(cè)催化劑，并且有可能對陽極側(cè)催化劑造成程度較低的損傷。為了應(yīng)對這些問題，上述文獻中描述了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)借助系統(tǒng)旁路閥大幅減少停運期間(即燃料電池系統(tǒng)被切斷期間)陰極側(cè)的氧氣侵入。氧氣侵入的起因在于燃料電池系統(tǒng)輸入端與輸出端之間的壓力差，以車輛為例，這樣的壓力差是由風(fēng)力影響或熱對流效應(yīng)引起的。這種具有系統(tǒng)旁路的結(jié)構(gòu)極其簡單有效。
此外，現(xiàn)有技術(shù)中的上述文獻還提及了DE 10 2007 059 999A1。該文獻在通往陰極室的送風(fēng)管道和排風(fēng)管道中使用關(guān)斷閥以代替系統(tǒng)旁路閥，借此防止新鮮氧氣侵入燃料電池，進而在使用壽命方面取得有益效果。
然而上述兩種方法也存在以下問題，即，氫氣不僅從陽極室擴散到陰極室中，還從陽極室且稍后有可能從陰極室擴散到燃料電池堆周圍的殼體中。其原因在于：燃料電池堆中的密封長度較大，并且密封材料或多或少地可被氣體、優(yōu)先可被氫氣、但也可被空氣組分和水蒸氣擴散滲透。因此，在切斷操作之后位于陽極室中的氫氣首先通過擴散而揮發(fā)。接著，余下的氫氣通過空氣氧的侵入以及在電極催化劑上的復(fù)合而消減。氧氣可以通過兩條路徑侵入燃料電池堆。其一，氧氣可以經(jīng)由一般情況下打開著的供風(fēng)通道通過通風(fēng)/抽風(fēng)或擴散而侵入?；蛘?，氧氣可以通過密封擴散(Dichtungsdiffusion)經(jīng)由一般情況下朝大氣敞開的殼體侵入燃料電池堆。一旦氧氣擠掉陽極上的氫氣，系統(tǒng)重啟時就會產(chǎn)生破壞性影響。
由作為其他現(xiàn)有技術(shù)的DE 10 2009 018 105A1進一步已知，在燃料電池堆中，燃料電池堆周圍的燃料電池殼體被構(gòu)建為供氫管道或排氫管道的一部分。因此，從燃料電池堆擴散出來的氫氣在燃料電池系統(tǒng)工作期間再度進入氫氣循環(huán)，因而首先不會丟失，其次不會與來自周圍環(huán)境的空氣形成安全臨界的爆炸性混合物。這一結(jié)構(gòu)的缺點在于，殼體以較大的壁面暴露在氫氣工作壓力下。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是，避免上述缺點并提供一種燃料電池系統(tǒng)和一種切斷該燃料電池系統(tǒng)的方法，這種燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常簡單且能使燃料電池堆具有較長的使用壽命。
本發(fā)明用以達成該目的的解決方案為一種具有權(quán)利要求1特征部分所述特征的燃料電池系統(tǒng)。有益的技術(shù)方案和改進方案包含于相關(guān)從屬權(quán)利要求中。另外，上述目的還通過一種具有權(quán)利要求7特征部分所述特征的方法而達成。相關(guān)的有益改進方案同樣包含于從屬權(quán)利要求中。最后，權(quán)利要求10給出所述燃料電池系統(tǒng)的一種特別優(yōu)選的應(yīng)用。
在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)中，殼體以已知方式設(shè)于燃料電池堆周圍。其中，殼體具有至少一個通往周圍環(huán)境或另一容積的通風(fēng)連接部。所述至少一個通風(fēng)連接部(通常為兩個通風(fēng)連接部)確保：有可能在工作期間從燃料電池堆逸出的氫氣被排出且可被無害化。殼體通風(fēng)的另一項功能一般地是：以干燥方式除去通過擴散和可能存在的小泄漏點而從燃料電池堆逸出的水蒸氣。但對于本發(fā)明而言，這并不重要。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個通風(fēng)連接部具有閥裝置。在安裝有通風(fēng)進入管道和通風(fēng)排出管道的情況下，本發(fā)明提出，至少一個管道具有閥裝置，優(yōu)選兩個管道均具有閥裝置。借助這樣一個閥裝置，例如電磁閥、活門或類似之物，可在需要時緊密封閉殼體。
由此產(chǎn)生決定性的優(yōu)點。切斷燃料電池系統(tǒng)時，氫氣將優(yōu)先從陽極室擴散到陰極室上或者通過較小的膜泄漏點或密封泄漏點而逸出。如果陰極室中還存在氧氣，只要切斷時陽極室中被提供/送入足量氫氣，陰極催化劑上就會發(fā)生反應(yīng)，直到氧氣被耗盡為止。當(dāng)陽極和陰極上的氫氣分壓達到平衡時，氫氣的擴散停止。
此外，或多或少地并行發(fā)生以下情況，即，氫氣先從陽極室再從陰極室擴散到燃料電池堆的周圍環(huán)境中，進而擴散到殼體中。在此情況下，殼體內(nèi)部同樣產(chǎn)生一定的氫氣濃度。一旦殼體與燃料電池堆內(nèi)部之間不再存在濃度梯度，這個以切斷燃料電池系統(tǒng)時陽極室中存在足量氫氣為前提條件的過程也就結(jié)束了。現(xiàn)在，燃料電池堆內(nèi)部和殼體中均存在氫氣氛。而后可順利地重新啟動燃料電池系統(tǒng)，而其間不會產(chǎn)生有損于使用壽命的退化效應(yīng)。
在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一非常有益的技術(shù)方案中，可進一步提出，所述殼體由至少兩個殼體部件組成，在所述殼體部件之間設(shè)有一個或多個殼體密封件。其中進一步提出，所述殼體密封件的長度遠小于所述燃料電池堆中的密封件的總長。通過這個優(yōu)選100倍以上、特別優(yōu)選300倍以上的密封長度差，確保殼體與周圍環(huán)境之間的密封長度遠小于燃料電池堆內(nèi)部與殼體之間的密封長度。僅通過這個密封長度差就能基本上防止氫氣從殼體中擴散出來以及空氣再擴散到殼體中，因為可用于此的密封長度遠小于燃料電池堆自身的密封長度。此外，在特別有益的改進方案中，所述殼體密封件可用擴散抑制性能特別好的材料制成，與設(shè)計燃料電池堆相比，這在設(shè)計殼體時實現(xiàn)起來容易得多。但這并非是必需的，因為通過殼體密封件與燃料電池堆的密封件之間的長度差就已經(jīng)取得主要效果。
此外，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的另一技術(shù)方案提出，所述殼體設(shè)有閥件，所述閥件在相應(yīng)超過相對于大氣的壓力差(負壓和/或過壓)時相應(yīng)打開，以便限制所述壓力差。在需要使用機械穩(wěn)定性較差的、高度節(jié)省重量和空間的殼體的情況下，這樣的裝置可能是有意義的。但其前提是，上述壓力差小于或遠小于0.1bar，并且可以酌情棄用這樣的閥件，或者說僅需確保一個壓力方向。
在本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的有益改進方案中，可進一步提出，在所述殼體中設(shè)有用于使氫氣特別是與氧氣發(fā)生反應(yīng)的催化復(fù)合裝置。這樣的復(fù)合裝置特別可用來使氫氣與氧氣在殼體中在合適的催化劑上發(fā)生反應(yīng)。在本發(fā)明針對燃料電池系統(tǒng)停運的情形在此所選擇的具有相對于周圍環(huán)境可被密封的殼體的實施例中，所述復(fù)合裝置具有決定性優(yōu)勢，即，從陽極室進入殼體的氫氣將氧氣耗盡，從而避免形成臨界/危險的氫氧混合物，并且在經(jīng)過一定的停運時間后，總體上到處存在同樣的氫氣分壓或同樣的氫氣濃度。借此可基本停止擴散過程，并確保殼體中和特別是燃料電池堆中在長達許多個小時的時間內(nèi)保持氫氣氛，而不會在殼體中形成可燃的氫氧混合物。這樣就可以在不發(fā)生有損于使用壽命的臨界過程的情況下隨時啟動燃料電池系統(tǒng)。
這一點在下述情形下特別有效，即，防止空氣再流入燃料電池堆的陰極室。因此，如同開頭提到的現(xiàn)有技術(shù)所實施的那樣，可以設(shè)置系統(tǒng)旁路閥，以及/或者優(yōu)選在送風(fēng)管道和排風(fēng)管道中使用關(guān)斷閥裝置。這些措施有助于減少或徹底防止系統(tǒng)切斷后的氧氣侵入。借此可進一步改善使用較小的氫氣過剩量所產(chǎn)生的效果并顯著延長燃料電池堆和殼體中能夠保持氫氣氛的時間。
在根據(jù)本發(fā)明的切斷上述燃料電池系統(tǒng)的方法中，相應(yīng)提出，關(guān)閉所述至少一個通風(fēng)連接部中的閥裝置。停止向燃料電池堆的陰極室供應(yīng)空氣，并且通過關(guān)閉空氣入口和/或空氣出口來至少減少或完全防止不想要的空氣供應(yīng)，這樣的空氣供應(yīng)例如是由對流引起或者是外風(fēng)所引發(fā)的空氣流，而后向燃料電池堆的陽極室中導(dǎo)入氫氣直至達到預(yù)設(shè)壓力或者導(dǎo)入預(yù)設(shè)的氫氣體積。借此可非常簡單而有效地切斷燃料電池系統(tǒng)。通過導(dǎo)入氫氣直至達到預(yù)設(shè)壓力或者導(dǎo)入預(yù)設(shè)的氫氣體積，在陽極室區(qū)域產(chǎn)生一定的氫氣過剩，或者說過壓。在切斷燃料電池系統(tǒng)之后的時期內(nèi)，氫氣能以上述方式逐漸既進入陰極室又進入殼體。經(jīng)過一定時間后形成平衡狀態(tài)，使得燃料電池本身內(nèi)部和殼體中均存在氫氣氛，這個氫氣氛可以在不繼續(xù)加氫或者以其他方式監(jiān)測燃料電池系統(tǒng)的情況下被保持很長時間。借此可在理想狀況下超過10至24小時的較長停運時間內(nèi)確保：重啟時總是存在以下條件，即，能夠在不損壞燃料電池的情況下實現(xiàn)重啟或者說能防止燃料電池的使用壽命縮短。
在本發(fā)明方法的另一非常有益的技術(shù)方案中，可進一步提出，在供氫之前或供氫期間，使存在于所述陰極室中的氧氣至少部分被耗盡。這樣的氧氣耗盡肯定是優(yōu)點，但原則上并非是必需的。然而，這樣的氧氣耗盡例如通過以電的方式“用完”陰極室中的殘氧，極大縮短了形成期望的平衡條件所需要的時間，從而總體上能更快且以更少量的氫氣使燃料電池堆和整個燃料電池系統(tǒng)達到有利于后續(xù)重啟的狀態(tài)。
所述燃料電池系統(tǒng)的特別優(yōu)選的應(yīng)用是在車輛中用于提供驅(qū)動功率。其中，驅(qū)動功率可完全或至少部分地由所述燃料電池系統(tǒng)提供。特別是這類車載燃料電池系統(tǒng)一方面會經(jīng)受頻繁的切斷和重啟操作，另一方面必須被設(shè)計得簡單、高效且十分安全。因此，本發(fā)明所提出的燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)方案以及特別有益的、能夠無明顯退化地實現(xiàn)重啟的燃料電池系統(tǒng)切斷方法，特別適合應(yīng)用于車輛中，因為在車輛中，本發(fā)明的所有優(yōu)點都特別行之有效。
所述燃料電池系統(tǒng)和所述切斷該燃料電池系統(tǒng)的方法的其他有益技術(shù)方案包含在余下的從屬權(quán)利要求中并且通過下文結(jié)合附圖所詳細闡述的實施例而變得清楚明確。
附圖說明
唯一的附圖示出車輛中根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的原理圖。
具體實施方式
該唯一的附圖為車輛1的示意圖。設(shè)有用于為車輛1提供電驅(qū)動功率的燃料電池系統(tǒng)2。其中，燃料電池堆3構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)2的核心，該燃料電池堆由多個采用PEM技術(shù)的單電池以已知方式形成。其中，每個單電池均具有陰極區(qū)、陽極區(qū)和冷卻水區(qū)域。想要了解本發(fā)明，陽極區(qū)和陰極區(qū)尤為重要。因此，在所示附圖中僅原理性示出陽極室4和陰極室5以及設(shè)于其間的質(zhì)子交換膜6。它們代表燃料電池堆3中的多個陽極區(qū)、陰極區(qū)和質(zhì)子交換膜。燃料電池堆3設(shè)于殼體7中，該殼體由第一殼體部件7.1和第二殼體部件7.2組成，所述第二殼體部件例如是殼體蓋。在殼體部件7.1、7.2之間設(shè)有此處看不到的殼體密封件。殼體7進一步具有兩個通風(fēng)連接部8、9。通風(fēng)連接部8實施為通風(fēng)進入管道8且例如通過此處示出的空氣過濾器10連接殼體7的周圍環(huán)境。第二通風(fēng)連接部9實施為通風(fēng)排出管道9且與通往燃料電池堆3的陰極室5的送風(fēng)管道連通，確切地說沿流動方向在作為空氣輸送裝置的壓縮機11之前通入送風(fēng)管道。其他排出路徑也是可行的。這樣一來，在壓縮機11作為空氣輸送裝置工作期間，殼體7持續(xù)被空氣穿流過，因為來自殼體7的周圍環(huán)境的空氣通過空氣過濾器10和通風(fēng)進入管道8被吸入并且通過通風(fēng)排出管道9被再度排出殼體7。借此使殼體持續(xù)被空氣流穿流過。因此，有可能從燃料電池堆3逸出的氫氣在工作期間隨送入的空氣一同被吸入并且可在陰極室5的催化劑上通過與氧氣發(fā)生反應(yīng)而無害化。殼體通風(fēng)的替代性實施方案已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知并且同樣可用于本案。起決定性作用的僅在于，殼體7設(shè)有通風(fēng)手段，該通風(fēng)手段包含至少一個通風(fēng)連接部8、9，其中，如果存在兩個通風(fēng)連接部，則其中的至少一個通風(fēng)連接部具有閥裝置。
如前所述，空氣作為供氧劑由空氣輸送裝置11送入燃料電池堆的陰極室5。來自壓縮氣體儲存器12的氫氣被提供給燃料電池堆3的陽極室4。氫氣經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)與定量閥13進入陽極室4區(qū)域。未被消耗掉的氫氣通過再循環(huán)管道14和作為再循環(huán)輸送裝置15的氣體噴射泵以已知方式被回輸并且被作為動力氣體流的新加入的氫氣所吸取。其他再循環(huán)輸送裝置也是可行的。要點在于，設(shè)有再循環(huán)手段的陽極室通常形成一個相對于大氣封閉的空間，該空間在系統(tǒng)被切斷后也保持封閉。意即，在陽極室4之后未被消耗掉的氫氣被循環(huán)使用并且能這樣被逐漸耗盡。這樣一個所謂的陽極循環(huán)或陽極回路是普遍已知的現(xiàn)有技術(shù)。圖中示出的陽極循環(huán)或陽極回路已高度簡化。實際上，陽極循環(huán)或陽極回路可進一步具有水分離器、排出閥等等。這對于本發(fā)明而言是次要的，因而未予圖示。但如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，這些元件可以布置在陽極循環(huán)中。
燃料電池堆3周圍的殼體7除了通風(fēng)管道8、9外盡可能采用氣密設(shè)計并且在殼體部件7.1與7.2之間的密封部位處配置盡可能短的密封長度。其中，殼體部件7.1與7.2之間的殼體密封件的長度遠短于燃料電池堆3的單電池之間以及陰極區(qū)和陽極區(qū)與燃料電池堆3的周圍環(huán)境之間的密封件的長度。以100kW的燃料電池堆3為例，堆內(nèi)密封長度總體上可約為400-600m。其中，密封件的長度比較均勻地分布在陽極側(cè)與陰極側(cè)之間。如果例如殼體部件7.1與7.2之間的殼體密封件實施成1m左右的總長，密封件的長度就會產(chǎn)生顯著差別。這樣一來，氫氣(如果殼體7中有氫氣存在的話)穿過殼體密封件向外擴散的程度會遠小于其穿過燃料電池堆的密封件向外擴散的程度，以及氧氣穿過殼體密封件向內(nèi)擴散的程度會遠小于其穿過燃料電池堆的密封件向內(nèi)擴散的程度。借此使所述由燃料電池堆3和殼體7組成的系統(tǒng)獲得較高密封性，該密封性也相對于氫氣而言。此外，在設(shè)計允許的情況下，殼體密封件也可用擴散抑制性能特別好的材料制成。但這并非是必需的，因為主要效果是通過燃料電池堆3的密封件總長與短得多的殼體密封件之間的長度差而取得的。
切斷車輛1中的燃料電池系統(tǒng)2的操作方式如下：首先，如普遍已知的和常規(guī)的，通過以已知方式切斷空氣輸送裝置11來停止空氣供應(yīng)。在繼續(xù)供氫的情況下，特別是可以通過進一步地提取電功率以及例如儲存在蓄電池中來耗盡殘留在系統(tǒng)中的剩余氧氣。在這種理想情形下，陰極室5中存在貧氧氛圍。但對于所述方法而言，這不是必需的。與此同時或者接下來，應(yīng)當(dāng)防止或減少例如由于對流效應(yīng)或風(fēng)力影響而引發(fā)的新鮮氧氣的供應(yīng)可能性。如開頭在描述現(xiàn)有技術(shù)時所提及的，這一點例如可以借助系統(tǒng)旁路而實現(xiàn)。但是，這一點可以特別有效地借助實施例中所示出的設(shè)于通往陰極室5的送風(fēng)管道和從陰極室5出來的排風(fēng)管道中的關(guān)斷閥裝置16、17而實現(xiàn)。然而，如果二者擇一地存在送風(fēng)管道中的關(guān)斷閥裝置16或排風(fēng)管道中的關(guān)斷閥裝置17，并且在切斷燃料電池系統(tǒng)1后關(guān)閉該關(guān)斷閥裝置，就已經(jīng)能改善重啟時的上述損傷情況。
切斷空氣輸送裝置11的同時，通風(fēng)連接部8、9中的閥裝置18、19被關(guān)閉。然而，如果二者擇一地存在通風(fēng)進入管道中的關(guān)斷閥裝置18或通風(fēng)排出管道中的關(guān)斷閥裝置19，并且在切斷燃料電池系統(tǒng)1后關(guān)閉該關(guān)斷閥裝置，就已經(jīng)能改善重啟時的上述損傷情況。
在此情況下，殼體7相對于周圍環(huán)境被密封。接著，將與系統(tǒng)相適配的體積量的氫氣定量施加到陽極室4中，例如其方式為：定量加氫直至達到預(yù)設(shè)壓力。而后，例如通過關(guān)閉氫氣閥或壓力調(diào)節(jié)與定量裝置13中的閥來停止供氫。其中，將壓力或氫氣體積預(yù)設(shè)成使得陽極室4中在任何情況下均存在過剩量的氫氣。
切斷系統(tǒng)之后，這部分過剩的氫氣通過質(zhì)子交換膜6擴散到陰極室5中并且在那里在陰極的催化劑上與可能還存在的氧氣發(fā)生反應(yīng)而消減。此外，氫氣通過燃料電池堆3的密封件既從陽極室4又從陰極室5擴散到殼體7中。這一氫氣擴散一直進行到燃料電池堆3內(nèi)部和殼體7內(nèi)部的濃度或分壓達到平衡為止。而后，氫氣停止擴散并且在燃料電池堆3中留下足量氫氣。借此使氫電極保持0V的電化學(xué)電位。
如果氧氣擴散進入燃料電池堆3的殼體7中或者殼體中仍存在氧氣，則這部分氧氣尤其可在設(shè)于殼體7中的催化復(fù)合裝置20上復(fù)合成水，使得此處可能存在的或擴散進來的氧氣也被可靠地耗盡，這是因為所形成的濃度梯度使得氫氣從燃料電池堆3再擴散到殼體7中。而通過通風(fēng)連接部8、9中的閥裝置18或/和19以及殼體部件7.1與7.2之間的殼體密封件的較小長度，基本上避免了氧氣的再擴散，使得殼體7中能夠形成完全的氧氣耗盡。過程開始時，原則上可能導(dǎo)致殼體7中存在氫與氧的可燃或甚至爆炸性混合物。這主要取決于氣體的具體擴散速度以及體積和有可能存在的外部泄漏。然而，通過相應(yīng)措施可輕松形成從安全角度看非臨界/不危險的狀態(tài)，例如其方式為，使殼體7中不存在著火源，以及/或者這樣小地選擇殼體體積，使得可燃混合物的量從安全技術(shù)角度看被視為非臨界的。另外，通過巧妙設(shè)置復(fù)合裝置20，例如以涂層形式將其設(shè)于殼體內(nèi)壁上，可確保氧氣被迅速消減，這同樣有助于隨時避免達到點燃極限。
在殼體7區(qū)域可設(shè)置可選的根據(jù)壓力而進行響應(yīng)的閥21。當(dāng)超過或低于殼體7中的允許壓力時，該閥打開。當(dāng)殼體7內(nèi)部的氣體耗盡或復(fù)合時，或者當(dāng)氣體從輕微受壓的陽極快速轉(zhuǎn)移到殼體中時，借此可確保殼體7內(nèi)部保持預(yù)設(shè)的壓力極限，以免殼體受損。需要指出的是：所述燃料電池堆設(shè)計為在所有壓力方向上均壓力非常穩(wěn)定。在本發(fā)明的流程范圍內(nèi)不可能發(fā)生損壞。但是，所述殼體有可能容易受到相對于大氣的壓力差的影響，主要是在殼體采用輕量化以及相應(yīng)的薄壁設(shè)計的情況下。所述殼體部分地或完全地密封且在通風(fēng)連接部8、9區(qū)域設(shè)有閥裝置18或/和19，并且殼體密封件的長度遠小于燃料電池堆中的密封件的總長，由此形成一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠在很長的時間內(nèi)保持氫氣既存在于燃料電池堆3內(nèi)部又存在于殼體7內(nèi)部的上述狀態(tài)。試驗結(jié)果表明，已知的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常能保持幾小時，例如二至三小時。而本案所描述的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)長得多的時間，例如十小時以上到二十四小時以上。
在下述情形下尤為如此，即，與燃料電池系統(tǒng)1相適配地加氫，以便既在殼體7中又在燃料電池堆3中安全而可靠地形成氫氣氛，而不必補充加氫。這在氫氣的消耗方面和安全方面都能帶來優(yōu)點，因為在系統(tǒng)停運期間在燃料電池系統(tǒng)2中補充加氫是一項不期望的措施，因為系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能不要在無操作人員或車輛1的駕駛員在場的情況下工作。
上述結(jié)構(gòu)和上述方法的優(yōu)點在于，能夠避免在重啟燃料電池系統(tǒng)2時在陽極側(cè)上進行有害的氣體交換，從而通過以非常簡單的手段和措施保護因含有貴金屬而成本高昂的催化劑電極，來大幅延長燃料電池堆3的使用壽命。不同于現(xiàn)有技術(shù)的措施和結(jié)構(gòu)的是，燃料電池系統(tǒng)2極易實現(xiàn)且效率較高。