[发明专利]用于燃料电池的阴极再循环的组件以及用于阴极再循环的方法有效
| 申请号： | 201680061681.X | 申请日： | 2016-10-19 |
| 公开（公告）号： | CN108292764B | 公开（公告）日： | 2022-01-07 |
| 发明（设计）人： | D.格伦代;M.R.基尔希霍夫 | 申请（专利权）人： | 大众汽车有限公司;奥迪股份公司 |
| 主分类号： | H01M8/04089 | 分类号： | H01M8/04089;H01M8/04223;H01M8/2475 |
| 代理公司： | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人： | 万欣;李强 |
| 地址： | 德国沃*** | 国省代码： | 暂无信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 用于 燃料电池 阴极 再循环 组件 以及 方法 | ||
【说明书】：
本发明涉及一种用于燃料电池系统(1)的燃料电池(10)的阴极再循环的组件，其具有用于燃料电池(10)的阴极供给部(30)，该阴极供给部(30)具有阴极供给路径(31)和阴极废气路径(32)，并且，燃料电池(10)的堆垛壳体(16)的冲洗循环(50)流体机械地联接到阴极供给部(30)处，其中，借助于在阴极供给部(30)和/或冲洗循环(50)中的再循环流体压力生成器(33,53)可使再循环流体(7)在阴极供给部(30)和冲洗循环(50)中再循环。此外，本发明涉及一种用于车辆、尤其电动车的燃料电池系统(1)的燃料电池(10)的阴极再循环的方法，其中，输送再循环流体(7)通过阴极供给路径(31)、通过燃料电池(10)的阴极腔并且通过阴极废气路径(32)，并且，此外输送再循环流体(7)通过用于燃料电池(10)的堆垛壳体(16)的冲洗循环(50)以及堆垛壳体(16)。
技术领域
本发明涉及一种用于燃料电池系统的燃料电池的阴极再循环的组件。此外，本发明涉及一种用于阴极再循环的方法以及一种用于燃料电池系统的燃料电池的堆垛壳体冲洗的方法。此外，本发明涉及一种燃料电池系统和/或具有这种燃料电池系统的车辆、尤其电动车。
背景技术
燃料电池利用燃料与氧气电化学转化成水用于生成电能。为此，作为核心部件，燃料电池包含至少一个所谓的膜片电极单元(英文Membrane Electrode Assembly，缩写MEA)，其为由起引导离子作用的、常常起引导质子作用的膜片和布置在膜片两侧的电极(阳极电极和阴极电极)组成的组织(Gefüge)。此外，气体扩散层(GDL)可在膜片电极单元两侧布置在电极的背离膜片的侧处。
通常，燃料电池借助于多个布置成堆垛(英文Stack)的膜片电极单元构造，其中，在燃料电池的运行时其电功率累加。在单个膜片电极单元之间大多布置双极板，也称为流场板(Flussfeldplatte)或隔离板，其保证利用运行介质、所谓的反应物供给膜片电极单元、即供给燃料电池的单电池，并且通常也用于冷却。此外，双极板负责至膜片电极单元的电接触。
在燃料电池的单电池的运行中，燃料、所谓的阳极运行介质、尤其氢气(H2)或含氢气的气体混合物经由双极板的在阳极侧敞开的流场被输送给阳极电极，在该阳极电极处，在释放电子(e-)的情况下进行从H2到H+的电化学的氧化(H2→2H++2e-)。穿过使反应腔气体密封地彼此分离且电隔离的膜片电极单元的膜片或电解质，以含水或无水的方式将质子(H+)从在单电池的阳极腔中的阳极电极(燃料电池的已组合而成的阳极)输送到在单电池的阴极腔中的阴极电极(燃料电池的已组合而成的阴极)处。在阳极处提供的电子通过电导线和电消耗器(电动机)引向阴极。
经由双极板的在阴极侧敞开的流场将所谓的阴极运行介质、尤其氧气(O2)或含氧气的气体混合物、例如空气输送给阴极电极，其中，在吸收电子的情况下进行从O2到O2-的还原(½O2+2e-→O2-)。同时，在阴极电极处形成的氧离子(O2-)在形成水的情况下与被输送穿过膜片或电解质的质子反应(2H++O2-→H2O)。
为了利用运行介质供给燃料电池堆垛、以下主要称为燃料电池，该燃料电池堆垛或燃料电池一方面具有阳极供给部并且另一方面具有阴极供给部。阳极供给部具有用于将阳极运行介质输送到燃料电池的阳极腔中的阳极供给路径和用于将阳极废气从阳极腔中导出的阳极废气路径。相似地，阴极供给部具有用于将阴极运行介质输送到燃料电池的阴极腔中的阴极供给路径和用于将阴极废气从阴极腔中导出的阴极废气路径。
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- 公开了燃料电池系统和检测和减轻该系统中燃料不足状况的方法。燃料电池系统包含固体聚合物电解质燃料电池，具有用于调节供应到燃料电池的阳极入口的燃料的压力的调节设备，其中，在运作期间，来自调节设备的出口压力振荡。该方法涉及到：在运作期间，监测燃料电池的电输出；确定电输出的振荡的幅度；以及，然后，如果确定的电输出的振荡的幅度超过预定量，以此指示燃料不足状况，则采取补救措施，以减轻燃料不足状况。
- 燃料电池系统以及相关控制方法-201780078424.1
- G·帕加内利 - 米其林集团总公司
- 2017-12-08 - 2022-12-23 - H01M8/04089
- 本发明涉及一种燃料电池系统，所述系统包括：形成聚合物离子交换膜的燃料电池的电化学电池堆以及供应燃料气体的回路，所述回路将燃料气体罐连接到燃料电池的阳极，所述系统的特征在于其包括：氢气排气阀(305)，其安装于电池堆的阳极出口；用于接收排放出的氢气的容器(310)；以及用于将排放出的氢气重新引导到燃料电池的阳极入口的装置。本发明进一步涉及相关的控制方法。
- 用于关停具有燃料电池装置的发电机系统的方法-201780047625.5
- 约尔格·马斯;田中大记 - AVL李斯特有限公司;日产自动车株式会社
- 2017-08-02 - 2022-11-18 - H01M8/04089
- 本发明涉及一种用于关停包括燃料电池装置(100)的发电机系统(1)的方法，具有以下步骤：(a)通过控制单元(510)关停电流产生；(b)检测该燃料电池装置(100)的阳极(122)的至少一个阳极温度，尤其在冷却过程中；(c)如果该阳极温度高于第一极限温度T
- 燃料电池系统和操作燃料电池系统的方法-201780063113.8
- 马蒂亚斯·瑞姆 - PM燃料电池股份有限公司
- 2017-10-10 - 2022-11-04 - H01M8/04089
- 一种燃料电池系统(1)包括至少一个具有第一和第二供电端子(101,102)的燃料电池模块(10)，该供电端子(101,102)在燃料电池模块的操作期间具有施加到其上的电输出电压(U
- 用于燃料电池系统的截止阀，燃料电池系统-202080095097.2
- D·施尼特格;F·豪伊;B·莱布斯勒 - 罗伯特·博世有限公司
- 2020-12-28 - 2022-09-02 - H01M8/04089
- 本发明涉及一种截止阀(1)，用于暂时中断燃料电池系统中的燃料电池堆的空气供给，所述截止阀包括能够在柱形的壳体孔(2)中往复运动的阀活塞(3)，所述阀活塞能够通过弹簧(4)的弹簧力朝密封座(5)的方向预紧，其中，根据所述阀活塞(3)的轴向位置，建立或中断空气入口通道(6)与空气出口通道(7)的连接。根据本发明，所述阀活塞(3)在所述壳体孔(2)内一端限界弹簧室(8)，而另一端限界控制腔室(9)，所述弹簧室接收所述弹簧(4)并且被加载以环境压力，所述控制腔室能够通过控制阀(10)与所述空气入口通道(7)连接。此外，本发明涉及一种具有根据本发明的截止阀(1)的燃料电池系统。
- 用于运行燃料电池系统的方法-202080093851.9
- J·韦斯内尔 - 罗伯特·博世有限公司
- 2020-12-07 - 2022-08-30 - H01M8/04089
- 本发明涉及一种用于运行燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统具有燃料电池，将通过电动驱动的空气压缩机压缩的空气输送给所述燃料电池，所述空气压缩机的运行范围能够在特性曲线族(20)中表示，所述特性曲线族具有喘振极限(26)和扼流极限(28)并且存储在所述电动驱动的空气压缩机的控制装置中。为了延长所述燃料电池系统的使用寿命，在所述电动驱动的空气压缩机的运行中检测至少一个电流信号并且将其与存储在所述特性曲线族(20)中的预喘振极限值(29)进行比较，其中，所述电动驱动的空气压缩机有针对性地如此操控，使得在所述电动驱动的空气压缩机的运行中不达到同样存储在所述特性曲线族(20)中的喘振极限值。
- 用于燃料电池系统的燃料供应装置和燃料电池系统-201780083539.X
- 奎林·梅德尔 - PM燃料电池股份有限公司
- 2017-12-14 - 2022-08-19 - H01M8/04089
- 一种用于燃料电池系统(1)的燃料供应装置(10)包括用于将燃料从燃料储存容器(2)供应到燃料电池组件(3)的燃料供应管道(13)，所述燃料供应管道(13)设置在燃料供给端口(11)和燃料供应端口(12)之间，和连接燃料供应管道(13)用于将未消耗的燃料(42)从燃料电池组件(3)返回到燃料供应管道(13)中的燃料循环管道(14)。在燃料供应管道(13)中的被动喷射喷嘴组件(15)配置为采用负流动压力从燃料循环管道(14)吸取或吸入未消耗的燃料(42)并将其混合到燃料供应管道(13)中。并联于喷射喷嘴组件(15)并连接燃料供应管道(13)的旁路管道(30)用于绕过燃料供应管道(13)中的喷射喷嘴组件(15)。压力监测装置(19)设置在燃料供给端口(11)和喷射喷嘴组件(15)之间的燃料供应管道(13)中并被配置以监测燃料供应管道(13)中的压力并在压力下降到特定压力值以下时输出至少一个输出信号(191,192)。启动装置(17,31)响应输出信号(191)来启动旁路管道(30)以绕过喷射喷嘴组件(15)以向燃料电池组件(3)供应燃料。
- 用于运行燃料电池系统的方法以及用于该方法的控制器-202080090859.X
- F·京特;I·布罗伊尔;H·克默尔;M·施密特 - 罗伯特·博世有限公司
- 2020-10-13 - 2022-08-12 - H01M8/04089
- 本发明涉及一种用于运行燃料电池系统(1)、尤其是PEM燃料电池系统的方法，其中，含氢的阳极气体经由阳极气体路径(3)被供应给至少一个燃料电池(2)，并且从所述燃料电池(2)流出的阳极气体经由再循环路径(4)被导回，其中，为了减少所述阳极气体中包含的氮份额，打开布置在所述再循环路径(4)中的冲洗阀(5)并且冲洗所述再循环路径(4)。根据本发明，所述阳极气体的氢含量借助至少一个传感器(6)来求取并且在调节所述再循环路径(4)的冲洗时被用作调节参量。本发明还涉及一种用于实施根据本发明的方法的控制器(10)。
- 专利分类
