[发明专利]燃料电池净化系统和方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种燃料电池净化系统和操作该燃料电池净化系统的方法。

背景技术

在燃料电池运行期间，水作为副产物产生。管理产生的水对燃料电池性能是重要的，尤其在零下摄氏度工况期间。在运行和停止运行期间，通过迫使/排放/推动水通过出口通道几何特征流出并进入到燃料电池堆的歧管端口开口来进行对产物水的管理。典型的水管理包括通过位于燃料电池堆的下游的通道排放水。这些通道起到阀的作用，其控制水从燃料电池堆单元电池的释放，同时保持燃料电池堆内的期望的运行压力。但是在寒冷天气运行期间，在燃料电池堆停止运行期间任何未去除的残留的水都可能会在通道中或在燃料电池的具有小截面区域的其它区域中冻结。所造成的冰的形成可能会导致通道的至少一部分堵塞，限制或阻碍燃料和氧化剂(oxidant)的流动，由此抑制燃料电池堆运行，尤其在启动期间。在燃料电池堆停止运行期间充分地去除水是使这种冰堵塞情形最少化的关键。

发明内容

在一个实施例中，公开了一种操作燃料电池堆的方法。所述方法可包括：在燃料电池堆停止运行之前，使净化气体从燃料电池堆单元电池的入口端口流向燃料电池堆单元电池的出口端口，以从燃料电池堆清除水，随后，使净化气体从出口端口流向入口端口，以进一步从燃料电池堆清除水并且/或者防止在燃料电池堆的出口通道中形成水堵塞。所述方法还可包括：操作二通阀，以将从入口端口至出口端口的初始净化气体流动重新引导为沿着相反方向流动。所述方法可包括：从相同的增压储蓄器释放净化气体以沿着两个方向流动。释放净化气体可以是以脉冲的方式不连续释放的。所述方法可包括：打碎大体积水滴和/或积水(water reservoir)，以在使净化气体从出口端口流向入口端口的同时形成分散水分子的薄膜。燃料电池堆可具有堆饼式(pancake)燃料电池堆定向。所述方法可包括：使净化气体从入口端口流向出口端口持续的时间段比使净化气体从出口端口流向入口端口持续的时间段长。

在另一实施例中，公开了一种操作燃料电池堆的方法。所述方法可包括：重复地使净化气体从燃料电池堆单元电池的入口端口流向燃料电池堆单元电池的出口端口持续一段时间，随后，使净化气体从出口端口流向入口端口，以从燃料电池堆清除水。所述方法还包括：操作二通阀，以将从入口端口至出口端口的初始净化气体流动重新引导为沿着相反方向流动。所述方法还可包括：从相同的增压储蓄器释放净化气体以沿着两个方向流动。释放净化气体可以是以脉冲的方式不连续释放的。所述方法可包括：打碎大体积水滴和/或积水，以在使净化气体从出口端口流向入口端口的同时形成分散水分子的薄膜。燃料电池堆可具有堆饼式燃料电池堆定向。所述方法还可包括：使净化气体从入口端口流向出口端口持续的时间段比使净化气体从出口端口流向入口端口持续的时间段长。

在又一实施例中，公开了一种操作燃料电池堆的可选方法。所述方法可包括：重复地使干燥的净化气体从燃料电池堆单元电池的入口端口流向燃料电池堆单元电池的出口端口持续一段时间，随后，重复地使干燥的净化气体从出口端口流向入口端口，以从燃料电池堆清除水。所述方法可包括：使干燥的净化气体从入口端口流向出口端口进行至少两次，随后，使干燥的净化气体从出口端口流向入口端口进行至少两次。所述一段时间可以是大约1分钟到15分钟。所述方法还可包括：以脉冲的方式不连续地释放干燥的净化气体。所述方法还可包括：打碎大体积水滴和/或积水，以在使净化气体从出口端口流向入口端口的同时形成分散水分子的薄膜。所述燃料电池堆可具有堆饼式燃料电池堆定向。

附图说明

图1描绘了根据一个或更多个实施例的示例性燃料电池堆电池单元的分解示意图；

图2示意性地描绘了燃料电池双极板的示例性单元电池阴极侧或阳极侧以及净化气体通过燃料电池单元的流动方向；

图3A描绘了通向图2中描绘的敞开的排放端口的出口通道的放大示意图，其中，水积聚在出口通道的侧部；

图3B描绘了图2中描绘的出口通道的放大示意图，其中，大体积的水形成阻塞了出口通道；

图4描绘了多个出口通道的放大示意图，其中，形成有水滴并且水滴驻留在分隔两个通道的肋(rib)的端部；

图5A到图5C描绘了各个燃料电池单元在燃料电池堆中的可选的堆叠定向；

图6A到图6C描绘了包含反向净化循环的燃料电池净化系统的可选的实施例，所述燃料电池净化系统包括连接到至少一个净化气体源的燃料电池堆。

具体实施方式