CN101162785B - 电池堆关闭清除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了从燃料电池堆清除残留氢气的方法。该方法包括提供空气流，通过用吸附床除去空气流中的氧气来提供暂时性的氮气流，以及让该氮气流流过燃料电池堆。

Description

电池堆关闭清除方法
技术领域
本申请大体上涉及燃料电池关闭后从燃料电池堆中清除氢气的方法。 
背景技术
燃料电池技术是汽车工业中相对较新的进展。已经发现燃料电池发电厂能够达到超过55％的效率。并且，燃料电池发电厂排放的副产品只有热和水。 
燃料电池包括三个部分：阴极，阳极以及被夹在阴极和阳极之间的允许质子从阳极传递到阴极的电解质。每个电极包括催化剂。在操作中，阳极上的催化剂把氢气解离成电子和质子。电子从阳极流出形成电流，通过外部的一些工作设设(work-related device)，比如驱动发动机，然后到达阴极。从阳极迁移的质子，通过电解质到达阴极。阴极上的催化剂把质子和从工作设备回来的电子以及空气中的氧气结合形成水。燃料电池堆是由单个的燃料电池串联的堆叠在一起形成的组合。 
在燃料电池堆的操作中，平稳的氢气流被引入到燃料电池堆的阳极侧，平稳的空气流被引入到燃料电池堆的阴极侧。当燃料电池堆关闭时，流入到燃料电池堆阳极侧的氢气流被停止。如果燃料电池堆关闭后氢气仍然停留在其中，渗漏到阳极的空气就会导致局部的腐蚀电池的形成。相对于标准氢电极，阴极的电势可达到1.2-1.5V。随着时间的推移，高电压会导致阴极上承载催化剂的碳基材的损失。基材和催化剂面积的损失会降低操作电压，最终限制电池堆的寿命。这个问题在专利US2004/0081866A1(Bekkedahl等)中有所叙述。 
发明内容
本发明的一种实施方式可以包括降低燃料电池堆阴极劣化的方法，该方法包括：为车辆提供其中限定有阳极反应气流通路和阴极反应气流通路的燃料电池堆，阳极反应气流通路中存在有反应气体；为车辆提供车载系统，以提供富氮气流，并清除阳极反应气流通路中的反应物(包括让富氮气流流过阳 极反应气流通路)。 
本发明的一种实施方式可以包括当燃料电池运行结束或者当燃料电池运行结束后和初始启动时将残留的氢气从燃料电池堆中清除的方法。在一个实施方式中，这种方法可以包括转移空气流到吸附床以从空气流中除去氧气，以及将由此得到的氮气流引入燃料电池堆的阳极侧以从燃料电池堆中除去残留的氢气。通过将氢气流分配经过吸附床，使氧气从吸附剂中解吸并将其吹入到氢气流中，可以使吸附剂材料再生。得到的氢气/氧气混合料流，既不可燃也不会自燃，可以直接通过燃料电池堆的阳极侧或通过其他的出口。在吸附剂材料再生期间，可以加热吸附剂材料以提高氧气的解吸速率。 
在另一种实施方式中，吸附剂材料可以通过将来自燃料电池堆阴极侧的热的(60℃-80℃)、氧气浓度低的阴极排气料流或备选的无氧气流输送经过吸附床来再生。 
在另一种实施方式中，吸附剂可以是化学吸附材料，比如氧化铈(CeO)。空气可以被分配经过吸附床中，使得空气中的氧气与CeO反应形成CeO2。这样获得纯的氮气流，其可以被分配经过燃料电池堆的阳极侧以清除燃料电池堆中残留的氢气。这种吸附床可以通过分配氢气流从其穿过，使得氢气将CeO2还原为CeO，形成副产品水，而进行再生。为了便于该吸热反应的发生，可以对吸附床进行加热，和/或考虑在吸附床之上或之中结合催化剂。 
在另一种实施方式中，在燃料电池启动的短时间内，空气流可以被分配穿过吸附床以除去其中的氧气。得到的氮气流可以被分配穿过燃料电池堆的阳极侧以清除电池堆中残留的氧气。在燃料电池关闭时，可以通过将氢气流分配穿过吸附床中来再生吸附剂材料。 
在另一种实施方式中，设有两个单独的吸附床。在燃料电池关闭后，空气流可以被转移穿过第一个吸附床中以除去空气流中的氧气。得到的氮气流可以被分配穿过燃料电池堆的阳极侧以去除电池堆中残留的氢气。在燃料电池的初始启动过程中，空气流可以被转移穿过第二个吸附床中以产生可以被短时间分配穿过燃料电池堆阳极侧的氮气流。在燃料电池堆启动后，第一和第二吸附床可以同时再生。 
本发明其他的示例性实施方式将由在下文中详细阐述变得显而易见。应当明了，下文的详细阐述以及特定的实施例，是为了说明本发明示例性 的实施方式，仅为举例说明，不限制本发明的范围。 
附图说明
根据附图，现在以举例的方式对本发明进行非限制性的描述。以下是附图说明。 
图1是适于实行根据本发明一种或多种实施方式的方法的燃料电池氢气清除系统的示意图。 
图2是适于实行根据本发明一种实施方式的方法的燃料电池氢气清除系统的示意图。 
图3是适于实行根据本发明一种实施方式的方法的燃料电池氢气清除系统的示意图。 
图4是氧气穿透曲线图，示出了空气被引入吸附床时，离开氧气吸附床的气流的氧气浓度随时间的变化。 
图5是根据本发明一种实施方式中使用的典型的吸附剂材料的图，示出了吸氧容量和纯化氮气中的氧气浓度的函数关系。 
具体实施方式
本发明的一种实施方式可以包括降低燃料电池堆阴极劣化的方法，该方法包括：为车辆提供其中限定有阳极反应气流通路和阴极反应气流通路的燃料电池堆，阳极反应气流通路中存在有反应气体；为车辆提供车载系统，以提供富氮气流，并清除阳极反应气流通路中的反应气体(包括让富氮气流流过阳极反应气流通路)。富氮气流可以基本上不含氧气。或者，富氮料流包括低于2wt％的氧气。在本发明另一种实施方式中，制备富氮气流是通过让空气流流过氧气吸附材料来去除空气中至少大部分氧气以增加氮气浓度。 
参见图1，本发明的一种实施方式可以包括用附图标记10总体表示的燃料电池氢气清除系统。系统10适用于燃料电池车辆或者非动力的场合。系统10可以包括为阴极(未示出)提供的连接到燃料电池堆34的阴极侧36的常规的空气流管线12。为阳极(未示出)提供连接到燃料电池堆34的阳极侧40的氢气流管线14。燃料电池堆34中的聚合物电解质膜(未示出)贯穿整个电池堆，将阴极和阳极隔开。阴极排气管线38从燃料电池堆34的阴极侧36延伸出，阳极排气管线42从燃料电池堆34的阳极侧40延伸出。在燃料电池堆34的运行过程中，空气流管线12用于将空气流12a输送到燃料电池堆34 的阴极侧36，而氢气流管线14用于将氢气流14a输送到燃料电池堆34的阳极侧40。阴极排气通过阴极排气管线38从燃料电池堆34中去除，而阳极排气通过阳极排气管线42从燃料电池堆34中去除。 
从空气流管线12延伸出带有吸附器入口阀门20的吸附器入口管线18。管线18从入口阀门20延伸到吸附器16。吸附器16包含吸附剂材料17。从吸附床16的出口延伸出带有吸附器出口阀门24的吸附器出口管线22。为了给吸附剂材料17提供热量31，可以在吸附器16中提供与吸附剂材料17热接触的吸附剂加热器30，这将在下文中进一步阐述。在本发明的各种实施方式中，吸附剂加热器30可以是，例如，电热源，连接到热流体料流如电池堆冷却剂的热交换器，或者被加热的气流。 
从氢气流管线14分出带有氢气分流阀门28的氢气分流管线26。氢气分流管线26的出口端在吸附器入口阀门20的下游以与吸附器入口管线18a流体连通方式设置。 
根据本发明的一种实施方式，在系统10的运行中，在燃料电池堆34的运行过程中，氢气分流阀门28、吸附器入口阀门20和吸附器出口阀门24是关闭的。空气流12a流过空气流管线12进入到燃料电池堆34的阴极侧36中。同时，氢气流14a流过氢气流管线14进入到燃料电池堆34的阳极侧40中。在阳极侧40，来自氢气流14a的氢气被电化学分离成电子和质子。电子从阳极流出形成电流，通过外部的电驱动设备，比如驱动发动机(未示出)，然后回到阴极侧36的阴极。质子通过聚合物电解质膜从阳极移动到阴极。在阴极侧36中，质子和(1)从电驱动设备回来的电子以及(2)空气流12a中的氧气结合，形成水和热。水作为水蒸汽夹杂在使用过的空气中从阴极排气管线38被排出。过量的氢气通过阳极排气管线42从阳极侧40排出。 
在燃料电池堆34的关闭过程中，氢气流阀门15关闭，以防止氢气流14a继续流向燃料电池堆34的阳极侧40。吸附器入口阀门20和吸附器出口阀门24打开，允许来自空气流管线12的空气流12a依次通过吸附器入口管线18进入吸附器16。 
空气流12a通过吸附器16，空气流12a中的氧气被吸附到吸附剂材料17的表面。从而，在最初的接触阶段，空气流12a中的大部分氧气被除去。因此，基本纯的氮气流44流出吸附器16的出口，依次通过吸附器出口管线22 进入氢气流管线14。氮气流44从氢气流管线14中流经燃料电池堆34的阳极侧40，从而从燃料电池堆34清除残留的氢气。得到的氮气-氢气混合料流46通过阳极排气管线42从燃料电池堆34排出。 
当空气流12a流经吸附器16一段时间以后，吸附剂材料17会被氧气饱和。那时，当空气流12a流过吸附床17时，几乎没有氧气被除去。因此，空气流12a，即基本没有被除去氧气的料流44，依次流经吸附器出口管线22、氢气流管线14并进入到燃料电池堆34的阳极侧40。如图4所示，在空气流12a给定的流速下，氮气流44中的氧气浓度随时间稳定升高。影响氧气穿透速率的其他因素包括吸附剂材料的体积、温度、压力，以及选择的吸附剂材料17。空气流44流速越高，氧气浓度增加越快。吸附器16的尺寸可以这样来设定：其能够使当足量的氮气流经燃料电池堆34的阳极侧40从而清除燃料电池堆34中的大部分氢气后氮气流44中的氧气浓度足够低。这样防止在燃料电池堆34中形成局部腐蚀电池，从而显著提高电池堆寿命。 
由于仅需要提供足够量的氮气将燃料电池堆34阳极侧40中残留的氢气排出，吸附器16可以相对小(小于4升)。并且，吸附器16的使用可以不必考虑阳极的氢气输送装置。例如，吸附器16可以以如下方式操作：阳极循环回路(其中氢气从阳极排气管线42通过氢气泵或喷射器循环到电池堆阳极入口)，一次通过的流动策略(其中气体仅被分配通过电池堆一次)，或者其他流动策略。吸附器16也可以和关闭策略结合以改进抗腐蚀性，比如在被除去氧气的氮气流44进入阳极侧40以前，当空气源被关闭时在电池堆设置电负载以降低阴极中的氧气含量。 
当燃料电池堆34中的残留氢气被排出以后，不管燃料电池堆34是否在运行，吸附器16中的吸附剂材料17会被再生。再生策略取决于吸附器16中使用的吸附剂材料17的具体类型。例如，在燃料电池堆34重新开始运行后，氢气流14a流入到阳极侧40，打开氢气分流阀门28和吸附器出口阀门24，而关闭吸附器入口阀门20和氢气流阀门15。这样使得来自氢气流管线14的氢气流14a依次通过氢气分流管线26、吸附器入口管线18、吸附器16、吸附器出口管线22，和再次通过氢气流管线14。之前被吸附到吸附剂材料17上的氧气这时解吸到氢气流14a中，该氢气流14a被分配通过燃料电池堆34的阳极侧40。当氢气流14a进入阳极侧40时，被解吸的氧气仅占氢气流14a的一小部分(混 合物既不会自燃也不可燃)。在阳极的催化剂表面，氧气通常被氢气消耗掉。由于燃料电池堆在负载下正常运行，阳极电势取决于阳极的氢气主体的性质。解吸的氧气不会产生阴极腐蚀的风险。 
吸附器16中的吸附剂材料17可以是本领域技术人员知晓的任何适于从空气流中吸附氧气的材料。例如，吸附剂材料17可以是滤筛，如碳分子筛。 
图5示出了一种实施方式中使用的典型吸附剂材料的吸氧容量，可以用来估计给定氧气出口浓度下的氧气储存容量。吸附器16中需要的吸附剂材料17的量取决于阳极子系统所需要的体积、空气流12a的流速，以及使用的具体吸附剂材料17。例如，对于标称100kW的燃料电池堆，具有如图5所示氧气吸收性能的吸附剂材料17需要4L(2.8kg)体积来提供两个阳极子系统体积的含氧量低于1％的氮气的体积交换。如果含氧量为5％的氮气流44可以被接受，那么只需要2.5L(1.8kg)的吸附剂材料17。 
在空气流12a被分配通过吸附器16之前，吸附剂材料17可以被维持在相对低的温度(例如室温)下，这取决于使用的吸附剂材料17。对于很多吸附剂材料17来说，将其维持在相对低的温度下能够提高吸附剂材料17的氧气吸附容量。在随后的吸附剂再生步骤中，如前文所述，氢气流14a被转移通过吸附器16，吸附剂加热器30经操作为吸附剂材料17提供热量31。通常将吸附剂材料17加热到大约80-100摄氏度就能显著提高氧气解吸速率。具体选择的温度取决于吸附剂材料17的热性能和吸附性能，以及吸附剂加热器30可用的热源。 
参见图2，本发明的一种实施方式可以包括附图标记10a表示的燃料电池氢气清除系统。系统10a适用于燃料电池车辆或非动力的场合。系统10a类似于前文描述的如图1所示的系统10，区别在于氢气分流管线26和氢气分流阀门28可以被省略。并且，阴极排气管线38以与三通阀56的入口流体连通方式设置。从三通阀56的一个出口延伸出排气排放管线54，从三通阀56的另一个出口延伸出阴极排气分配管线50。阴极排气分配管线50的排气端以与吸附器16流体连通方式设置。管线22a连接吸附器16的出口和出口阀门41。 
根据本发明的一个实施方式，系统10a运行期间，燃料电池堆34通常如前文参照图2所述运行。在燃料电池堆34的运行过程中，吸附器入口阀 门20和吸附器出口阀门24关闭。从而，阴极排气52从燃料电池堆34的阴极侧36流出，依次通过阴极排气管线38和三通阀56，经排气排放管线54排出。 
燃料电池堆34关闭后，会以如下方式清除燃料电池堆34中残留的氢气，如前文参照图1所述，通过打开吸附器入口阀门20、吸附器出口阀门24、和关闭氢气流阀门15，将空气流12a转移经过吸附器16，然后将得到的氮气流44流过燃料电池堆34的阳极侧40。吸附器16中的吸附剂材料17可以在随后的燃料电池34运行时被再生。从而，当燃料电池34重新运行时，三通阀56阻止阴极排气52流往排气排放管线54，而是将阴极排气52分配通过阴极排气分配管线50。吸附器出口阀门24保持关闭状态，但吸附器出口阀门41打开，使阴极排气52流过吸附器16。在吸附器16中，吸附到吸附剂材料17上的氧气被解吸进入到阴极排气52中，该排气是使用过的空气或主要是氮气。混合的阴极排气/氧气流60从吸附器16中流出，通过吸附器出口管线22后，通过排放管线22a和排气阀门41排放到大气中。从而，吸附剂材料17被准备好，当燃料电池堆34运行结束时再次从其中清除残留氢气。 
再次参见图1，根据本发明的另一个实施方式，可以按照如下步骤运行系统10。根据本方法，吸附剂材料17是化学吸附材料，比如氧化铈(CeO)。通过通过打开吸附器入口阀门20和吸附器出口阀门24来从燃料电池堆34清除残留的氢气。这允许从空气流管线12流出的空气流12a通过吸附器16，使空气流12a中的氧气和固体CeO吸附剂材料17反应并形成固体CeO2。得到的氮气流44流出吸附器16，并依次通过吸附器出口管线22、氢气流管线14以及燃料电池堆34的阳极侧40，从燃料电池堆34清除残留的氢气，并从阳极排气管线42中排出。由于从CeO到CeO2的转换是放热反应，吸附器16必须合适地设计以便不会突然将产生的热量传递给燃料电池堆34。 
通过关闭吸附剂入口阀门20和氢气流阀门15，并打开氢气分流阀门28和吸附器出口阀门24，促使氢气流14a依次流过氢气分流管线26、吸附剂入口管线18和吸附器16，从而使吸附剂材料17再生。在吸附器16中，氢气流14a中的氢气将CeO2还原回CeO，形成水蒸汽。通过向吸附剂CeO床引入如Pt的催化剂，该反应可以被加速。吸附剂加热器30可以为该吸热反应提供热量31。如果在吸附剂再生的步骤期间，燃料电池堆34还在运行中，水蒸汽从吸附器16中排出，被分配通过吸附器出口管线22、氢气流管线14和燃料 电池堆34的阳极侧40，并通过阳极排气管线42排出。另一方面，如果在吸附剂再生步骤期间燃料电池堆34没有运行，那么水蒸汽绕过燃料电池堆34通过其他的出口排出，比如图2中的出口阀门41。 
再次参见图1，根据另一个实施方式，系统10的运行有助于在燃料电池堆34启动初期(通常几秒钟)氮气流44的产生。相应的，打开吸附器入口阀门20和吸附器出口阀门24，而关闭氢气流阀门15和氢气分流阀门28。因此，空气流12a从空气流管线12流出和并流经吸附器16。得到的氮气流44流出吸附器16，依次通过吸附器出口管线22和氢气流管线14，进入燃料电池堆34的阳极侧40，当燃料电池堆关闭时氮气流44将进入到阳极40的残留氧气从燃料电池堆34清除，并从阳极排出管线42排出。在燃料电池堆34运行期间，吸附器入口阀门20、氢气分流阀门28和吸附器出口阀门24被关闭，氢气流阀门15打开，促使空气流12a流入到阴极侧36，氢气流14a流入到燃料电池堆34的阳极侧40。 
燃料电池堆34启动以后，通过打开氢气分流阀门28和吸附器出口阀门24，关闭氢气流阀门15，从而使吸附器16再生。这样，氢气流14a从氢气流管线14流出，依次通过氢气分流管线26和吸附剂入口管线18，并进入吸附器16，在这里氧气从吸附剂材料17解吸到氢气流14a中。混合氢气/氧气流44流出吸附器16，依次通过吸附器出口管线22和氢气流管线14，进入燃料电池堆34的阳极侧40。在混合氢气/氧气流中的低浓度氧气将会在阳极催化剂上被基本消耗掉。任何排气都通过阳极排气管线42从燃料电池堆34排出。如果在关闭期间进行再生，就需要如图2中所示的出口管线22a和阀门41。出口管线22a将氢气通过阀门41排入大气中。在这种情况下，需要考虑氢气净化策略。 
现在参见图3，按照本发明另一个实施方式实施的氢气清除系统被标记为附图标记10b。系统10b适用于燃料电池车辆或非动力的场合。系统10b的设计和前文参照图1描述的系统10类似，区别在于系统10b增加了从空气流管线12延伸出的带有吸附器入口阀门74的吸附器入口管线72。除了第一吸附器16外，还设置了包含吸附剂材料70的第二吸附器68，该第二吸附器68与吸附器入口管线72流体连通。带有吸附器出口阀门78的吸附器出口管线76以与吸附器68流体连通方式设置。吸附器出口管线76的排气端流体连通地连 接到氢气流管线14上。氢气分流管线80从氢气分流入口阀门28延伸出，并流体连通地连接到吸附器入口管线72。如果该系统的动力学需要，可以在管线26两端设置两个氢气分流阀门以代替单个的氢气分流阀门28。 
根据本发明的一种实施方式，系统10b运行期间，燃料电池堆34通常如前文参照图1所述运行。在燃料电池堆34运行期间，吸附器入口阀门20、吸附器出口阀门24、吸附器入口阀门74、吸附器出口阀门78和氢气分流阀门18是关闭的，而氢气流阀门15是打开的。这使得空气流12a流过空气流管线12进入燃料电池堆34的阴极侧36，氢气流14a流过氢气流管线14进入燃料电池堆34的阳极侧40。 
燃料电池堆34关闭以后，吸附器入口阀门20和吸附器出口阀门24打开，氢气流阀门15关闭，使得空气流12a从空气流管线12流出并流经第一吸附器16。这样制备出氮气流44，其从吸附器16流出，依次通过吸附器出口管线22和氢气流管线14，进入燃料电池堆34的阳极侧40。氮气流44将燃料电池堆34阳极侧40中残留的氢气清除，并经阳极排气管线42中排出。 
在随后的燃料电池堆34启动初期的很短时间(通常几秒钟)内，吸附器入口阀门20和出口阀门24被关闭，阻止了通过第一吸附器16的空气流12a。吸附器入口阀门74和吸附器出口阀门78被打开，阀门15被关闭，使得空气流12a从空气流管线12流出，并流经第二吸附器68，然后产生的氮气流44从吸附器68中流出，进入氢气流管线14，进入阳极侧40，并经阳极排气管线42排出。当阳极40中的氧气被基本置换后，阀门74和阀门78被关闭，停止通过吸附器68的气流。氢气流阀门15被打开，允许氢气流入电池堆。 
第一吸附器16和第二吸附器68通常在随后的燃料电池堆34的运行期间被再生。相应的，吸附器入口阀门20、吸附器入口阀门74，以及氢气流阀门15被关闭，而吸附器出口阀门24、氢气分流阀门28和吸附器出口阀门78被打开。这使得氢气流14a从氢气流管线14流出，并通过氢气分流管线26。氢气流的第一部分14b流入第一吸附器16，而氢气流的第二部分14c依次通过氢气分流管线80和吸附器入口管线72流入第二吸附器68。在第一吸附器16中，氧气从吸附剂材料17中解吸出来，和氢气流14b一起依次流过吸附器出口管线22和氢气流管线14，进入燃料电池堆34的阳极侧40。氧气/氢气流混合物通过阳极排气管线42从燃料电池堆34排出。同样的，在第二吸附器68 中，氧气从吸附剂材料70解吸出，和氢气流14c一起依次流过吸附器出口管线76和氢气流管线14，进入燃料电池堆34的阳极侧40，氧气/氢气流混合物通过阳极排气管线42从其中排出。再生期间，可以对吸附剂材料17和吸附剂材料70施加热量31以有助于氧气解吸过程。 
本发明示例性的实施方式如上所述，应当理解，本发明可以进行各种变形；所附的权利要求意在覆盖可能落入本发明构思和范围内的所有变形。 

Claims (28)

1.富氮气流吹扫在降低燃料电池堆阴极劣化中的应用，包括：
为车辆提供包括其中限定有阳极反应气流通路和阴极反应气流通路的燃料电池堆，阳极反应气流通路中存在反应物；
为车辆提供车载系统，以提供富氮气流；
清除阳极反应气流通路中的反应物，包括让富氮气流通过用来输送阳极反应气流到燃料电池堆中的反应气流管线流过阳极反应气流通路。
2.权利要求1所述的应用，其中富氮料流基本上不含氧气。
3.权利要求1所述的应用，其中富氮料流含有低于2wt％的氧气。
4.权利要求1所述的应用，其中富氮料流的制备包括使空气流流过氧气吸附材料，以去除空气中至少大部分的氧气，增加氮气浓度。
5.权利要求4所述的应用，其进一步包括通过提供氢气流，让所述氢气流通过吸附剂材料来再生所述吸附剂材料。
6.权利要求4所述的应用，其中所述的让所述氮气流通过所述燃料电池堆的阳极包括在所述燃料电池堆关闭后让所述氮气流通过所述燃料电池堆的阳极。
7.权利要求5所述的应用，其中所述的让所述氢气流通过所述吸附剂材料包括在所述燃料电池堆关闭后让所述氢气流通过所述吸附剂材料。
8.权利要求5所述的应用，其进一步包括让离开吸附剂材料的气流通过所述燃料电池堆。
9.权利要求5所述的应用，其进一步包括在所述的让所述氢气流通过所述吸附剂材料期间，加热所述吸附剂材料。
10.权利要求5所述的应用，其中所述的让所述空气流通过所述吸附剂材料包括在所述燃料电池堆启动期间让所述空气流通过所述吸附剂材料。
11.权利要求10所述的应用，其中所述的再生所述吸附剂材料包括在所述燃料电池堆启动后再生所述吸附剂材料。
12.权利要求5所述的应用，其中所述吸附剂材料包括氧气吸附材料。
13.权利要求5所述的应用，其中所述吸附剂材料包括碳结构、沸石或CeO中的至少一种。
14.权利要求13所述的应用，其中所述碳结构是碳分子筛。
15.权利要求5所述的应用，其中所述吸附剂材料包括可以被可逆氧化的氧化物材料。
16.权利要求15所述的应用，其进一步包括在所述的让所述氢气流通过所述吸附剂材料期间，加热所述吸附剂材料。
17.权利要求5所述的应用，其中所述吸附剂材料包括CeO和催化剂。
18.权利要求4所述的应用，其进一步包括：
通过提供来自所述燃料电池堆的阴极排气，在阴极排气排出前让所述阴极排气流过吸附剂材料，从而再生所述吸附剂材料。
19.权利要求18所述的应用，其中所述吸附剂材料包括氧气吸附材料。
20.权利要求18所述的应用，其中所述吸附剂材料包括碳结构、沸石或CeO中的至少一种。
21.权利要求20所述的应用，其中所述碳结构是碳分子筛。
22.权利要求18所述的应用，其进一步包括在所述的让所述阴极排气流过所述吸附剂材料期间，加热所述吸附剂材料。
23.权利要求4所述的应用，其进一步包括：
提供第二吸附剂材料；
在所述燃料电池堆启动期间，让所述空气流流过所述第二吸附剂材料以提供第二氮气流，让所述第二氮气流过用来输送氢气流到燃料电池堆中的阳极反应气流通路流过所述燃料电池堆；
通过提供氢气流，并让所述氢气流通过所述第二吸附剂材料来再生所述第二吸附剂材料。
24.权利要求23所述的应用，其中来自所述氧气吸附材料和第二吸附剂材料的所述氢气流穿过所述燃料电池堆排出。
25.权利要求23所述的应用，其中所述氧气吸附材料和所述第二吸附剂材料的每一个包括氧气吸附材料。
26.权利要求23所述的应用，其中所述吸附剂材料包括碳结构、沸石或CeO中的至少一种。
27.权利要求26所述的应用，其中所述碳结构是碳分子筛。
28.权利要求23所述的应用，其进一步包括在所述的让所述氢气流流过所述氧气吸附材料和所述第二吸附剂材料期间，加热所述氧气吸附材料和所述第二吸附剂材料。
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