CN102792504B - 检测燃料电池的聚合物离子交换膜的渗透性状态的方法 - Google Patents

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Abstract

检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中，在阳极线路和阴极线路中的压差降至低于阈值PS的值时，在预定的时间tc中测定所述各线路中的压力变化，计算在预定时间末在这些线路中的压差，其被称为控制压力PC，并且当所述控制压力PC低于警报阈值PA时发出警报。

Description

检测燃料电池的聚合物离子交换膜的渗透性状态的方法
技术领域
本发明涉及燃料电池组，特别是，但不只是，具有聚合物膜(即PEFC(聚合物电解质燃料电池)型)形式的电解质类型的燃料电池组。
背景技术
已知燃料电池组在不经过机械能转换步骤的情况下利用氢(燃料)和氧(氧化剂)直接通过电化学氧化还原反应产生电能。此技术似乎很有前景，特别是对机动交通工具应用。燃料电池组通常包含串联的单元组件，其各自基本上由被聚合物膜分隔的阳极和阴极组成，该聚合物膜允许离子经过从阳极到达阴极。
重要的是，具有对燃料电池组的各电池的离子交换膜的渗透性持续可用的精确评价方法，从而监测其老化状态，并且能够在损及安全性时停止使用电池。虽然通过压差测定离子交换膜的渗透性的原理是常规的，实践中，已知的仅是研究方法，其决定于适当的设备和操作程序的使用。例如，使用外部氮瓶，其被连接至线路之一，阳极或阴极线路，观察到气体去向另一线路。
专利申请US2004/124843提供测定燃料电池组的各离子交换膜的各自的渗透性的方法。为此，阳极被供给氢，阴极被供给氮或另一种惰性气体。根据Nernst方程，在膜的任一侧的气体的性质差异产生电势差(取决于这些气体的性质和浓度或分压等)。若膜特别具有渗透性，氢似乎可在阴极侧扩散，反之亦然，由此改变在膜任一侧的气体混合物的性质，因此还改变对此电池测得的电势差。该方法必需测定电压，测定阳极线路内的压力和阴极线路内的压力以及温度来解Nernst方程，从而检测燃料电池组内安装的一或多块膜是否具有渗透性缺陷。
但是，此方法受挫于以下实施困难：
在阳极纯氢与在阴极纯氮的理论电势差至多数十mV，这意味着非常精 确的电压测定装置；
渗透性的测定包括流速测定，其在实践中对于气体混合物而言难以很精确地进行； 
在阴极最痕量的残余氧可产生远比预期的电压水平更高的电压差，因此，使测定扭曲，而且在实践中，公知非常难以保证气体的完全消失，最特别地，在吸收性支撑体存在下，例如膜电极组件(MEA)中所含的GDL(气体扩散层)；和
最后，该方法包括调整系统的特别的方法，并且需要提供氮或另一种惰性气体的来源。因此，该方法难以实现自动化，最特别是在交通工具上应用的情况中。
专利申请WO2006/012954公开一种没有注入氮阶段的方法，其包括使阴极线路与大气相通的阶段。该文件中所述的燃料电池组不包含用于注入空气的增压泵。故此在阴极压力不可被升高至高于大气压。因此，与阳极的压差可能不足以实施自动的膜渗透性测定。此外，此文件完全没有公开燃料电池组的离子交换膜渗透性的评价。
专利申请US2009/0220832提出燃料电池组，其包含向阴极和阳极的再循环环路，以及用于将电池组的内部线路与大气分隔的阀。但是，提供的部件的布置和所述的方法可使具有几乎纯氢的电池组的线路不胜负荷，既不安全，也不经济。此外，该文件完全未公开燃料电池组的离子交换膜渗透性的评价。
本发明的目的是能够在每次熄灭(extinction)后自动测定燃料电池组的电池的离子交换膜的渗透性，以便在无需增加仅用于提供监测功能的设备(即燃料电池组的正常运转绝不需要的设备)的情况下监测和诊断燃料电池组。
发明简述
本发明提供检测燃料电池组的聚合物离子交换膜的渗透性状态的方法，燃料电池组是通过组装电化学电池制得，该电化学电池各自具有在聚合物离子交换膜两侧的阳极和阴极，燃料电池组具有在电化学电池的阳极侧的燃料气体供给系统和在电化学电池的阴极侧的氧化剂气体供给系统，所述方法包括：在燃料电池组每次停止运转(shut down)时，对阳极线路中压力和阴极线路中压力达到平衡的动态行为进行测定，当所述动态行为表现出预先确认的特征信号时，激活表明燃料电池组需要检测的警报信号。
具体地，本申请人已观察到，当所述动态行为表现出预先确认的特征信号时，其准确实例如下：聚合物离子交换膜的渗透性变得过高，这会削弱安全性，降低效率和耐久性。
根据本发明的一方面，为了评价动态行为，在阳极线路和阴极线路中的压差降至低于阈值PS的值时，在预定的时间tc中，测定所述各线路中的压力变化，计算在所述预定时间末在这些线路中的压差，被称为控制压力PC，并且当所述控制压力PC低于警报阈值PA时发出警报。
根据本发明的一方面，为了评价所述动态行为，不是测定在给定时间末的压差，而是测定达到给定压差的时间。当然，本发明包括评价所述动态行为的其它方法。
本发明基于观察：在阳极侧与阴极侧的气体线路之间的压力达到平衡所需的时间可有利地提供关于膜渗透性的指示。实际上，膜的渗透性是表明燃料电池组工作状态的非常重要的因素。因此，在其中存在于膜任一侧的气体的性质受控并且不发生电化学反应并且其各自的压力足够不同的条件下，例如，在每次停止运转后，通过采用使要供给的燃料电池组处于有利于特定的老化测定的情况中的方法，压差随着时间的变化是燃料电池组的老化的优异指示。
优选地，检测燃料电池组的聚合物离子交换膜的渗透性状态的方法在使所述燃料电池组停止运转步骤之后进行，所述燃料电池组将电压输送至电源线(10)，所述停止运转步骤包括以下操作：
(i)切断燃料气体和氧化剂气体的供给；
(ii)电流继续被汲取，只要适当的指示表明氧化剂气体供给系统中的氧化剂气体尚未被充分消耗；和
(iii)将富含氮的气体注入氧化剂气体供给系统。
操作(i)、(ii)和(iii)可一起伴随进行。为了更好地理解以下描述，操作(ii)和(iii)是相继的步骤，(i)和(ii)两操作是相伴进行。在操作(iii)后，还有利地实施燃料气体抽吸步骤，也在本发明所述的停止运转步骤中描述。
通过上述停止运转步骤，在熄灭后，即，在所有的氧已被消耗并且阴极线路已被填充氮后，氢仅非常缓慢地通过聚合物离子交换膜扩散入阴极中。因此，氧和氢不以显著的量共存。就在开始所述步骤时中断氢供给，同时或几乎同时中断氧化剂气体供给。虽然相对于中断氧化剂气体供给的操作，中断燃料气体供给的操作可稍微延迟，但不可显著地延迟。以下说明仅限于其中氧化剂气体供给和燃料气体供给被同时中断的情况，这是控制并给出完全令人满意的结果的最简单的方法。在阳极所有残余的氢节约地用来确保期望的H2/N2混合物。
应注意，上述停止运转步骤延用于燃料电池组，其中附加的燃料气体蓄集室可被安置在燃料气体供给线路中的任一处，即在截止阀与燃料电池组之间的任一点，甚至在再循环线路中，或者在水分离器与喷射器之间的线路中。但是，有利地，将其安置在线路中压力最高之处，从而减小其体积，正如以上燃料电池组的描述中所述。
优选地，为了实施本发明，所述燃料电池组同时包含：来自储氧罐的加压氧进料、用于填充增压大气的装置、以及与所述燃料电池组的阴极线路的出口相连的再循环线路。
在本说明书的其余部分中，通过考虑供有作为氧化剂气体的纯氧的燃料电池组说明本发明。但是，此方面并非限制性，本发明还可适用于供有环境空气的燃料电池组。所述的实施方案(供有纯氧)有助于给定功率的燃料电池组的紧凑性，故此这对于运输交通工具，特别是机动交通工具中的应用是优选的实施方案。
在任何情况中，就电解质而言，本发明适用于具有聚合物膜(即PEFC型之一)形式的电解质类型的燃料电池组。下述发电和停止运转步骤证明特别适合在机动交通工具中安装和实施。
附图说明
本说明书的其余部分借助于附图清楚地说明本发明的所有方面，其中：
图1是利用供有纯氧的燃料电池组发电的示意图；
图2显示在熄灭燃料电池组时各种参数的变化；
图3显示在熄灭后压力的变化并说明测定渗透性的原理；和
图4显示本发明的检测聚合物离子交换膜的渗透性状态的方法的流程图。
描述本发明的优选实施方案
出于安全原因，燃料电池组通常配有H2截止阀，它在停止运转时保持关闭。在此情况中，在熄灭步骤中不可能将H2导入罐中。因此，燃料电池组必须仅利用在其通道、管道、内部除湿贮藏器及从安全阀至实际燃料电池组的供给线的其它部件中残余的氢来工作，这些部件以下统称为燃料电池组的供给线路。
图1表示具有聚合物膜(即PEFC或PEM(质子交换膜)型)形式的电解质的类型的燃料电池组1。燃料电池组1供有两种气体，即燃料(在交通工具上储藏或产生的氢)和氧化剂(纯氧)，气体供给电化学电池的电极。负载14通过输电线10连接至燃料电池组1。为了简化，图1仅显示有助于理解本发明的气体线路部件。
描述阳极线路
该装置包含在阳极侧的燃料气体供给线路11。可见到纯氢(H2)罐11T，这通过供给线连接至燃料电池组1的阳极线路的入口，该供给线经过截止阀110，接着经过喷射器113，而后经过燃料气体供给通道11A，终止在阴极。压力探头111被安装在供给通道11A中，正好在进入燃料电池组1的入口之前。用于将未被燃料电池组消耗的氢再循环的线路11R是氢(燃料)供给线路11的构成部分，所述线路被连接至燃料电池组1的阳极线路的出口。水分离器114被安装在再循环线路11R中。喷射器113和再循环泵115将未被消耗的氢再循环并将其与来自罐的新鲜氢混合。
还可看到附加的蓄集室116，这被置于燃料气体供给线路11的管路上，在截止阀110与调压阀117之间。在此优选的实施方案中，附加的蓄集室被置于供给线路中压力最高之处，从而减小其体积，或者以相同的体积储藏较大量的氢。应注意，附加的蓄集室116可被置于燃料气体供给线路中的任一处，即在截止阀110与燃料电池组1之间的任一处，甚至在再循环线路11R或水分离器114与喷射器113之间的线路中。但是，有利地将其 置于线路中压力最高之处，从而减小其体积。
还可看到安装在与大气相通并连接水分离器114下部的线路上的抽吸泵119和截止阀118。图1中所示，在此处的连接使得可通过控制截止阀118提供三种功能，即排水、清洗和抽吸氢。但是，此实施方案细节并非限制性。为了提供本发明的更具体的氢抽吸功能，具有截止阀118的线路可与将分离器114连接至再循环泵115的线路连接。
可有利地将氢浓度传感器C11插入阳极线路中，从而在熄灭步骤中检测无氢匮乏，并且在适当时，通过增压泵限制空气的注入(参见阴极线路的描述)，例如，若氢压力异常低并且没有确保完成熄灭步骤的足量的氢，则可能发生。如图1中所示，安装此类氢传感器C11。
描述阴极线路
所述装置还包括在阴极侧的氧化剂气体供给线路12。可看到纯氧(O2)罐12T，其通过供给线被连接至燃料电池组1的阴极线路的入口，该供给线经过截止阀120，接着经过调压阀127，而后经过喷射器123，其后经过氧化剂气体供给通道12A，终止在阴极。压力探头121被安装在供给通道12A中，正好在进入燃料电池组1的入口之前。用于使未被燃料电池组消耗的氧再循环的线路12R是氧供给线路12的组成部分，其被连接至燃料电池组1的阴极线路的出口。水分离器124被安装在再循环线路12R中。喷射器123和再循环泵125将未被消耗的氧再循环，并将其与来自罐的新鲜氧混合。
放气阀122连接至水分离器124的下部。该阀由此提供两种功能，除去水并使氧线路与大气相通。作为变体，若期望使氧线路通大气，而与将水分离器124中的水排出互不相关，此放气阀122可正好被连接在燃料电池组1的气体出口，将燃料电池组1与水分离器124之间的线路分岔。不言而喻，在所有的情况中，必须确保从水分离器124和从水分离器114排水的功能。
本发明的燃料电池组包括填充装置12N，用于向阴极线路填充加压的大气。填充装置12包括以下部件：起始于空气进口126的线路，以及安装在所述线路上的截止阀128和增压泵129，该线路终止在氧供给线路，正好 在燃料电池组1的上游。应指出，大气填充装置12可终止在氧化剂气体供给线路12的环路中的任一处，所述环路由再循环线路12R和将喷射器123连接至燃料电池组1的线路组成。
描述一种优选的熄灭方法
下述方法可熄灭燃料电池组，从而在无需氮气瓶的情况下确保在其中储藏氢/氮混合物。推荐此方法，因为它通过使燃料电池组自然地具有阳极与阴极之间足够的压差来终止，从而能够测定膜的渗透性状态。此外，所述方法有助于在气体的性质、湿度及温度和压力方面的稳定条件，由此确保膜渗透性状态测定的更好的重现性。
所述停止运转方法基本上由3个阶段组成，由各种需求而产生：
第一阶段：残余氧消耗阶段，其发生在切断燃料气体供给和氧化剂气体供给时，通过在燃料电池组端子汲取电流Is进行。保持此电流汲取(current draw)IS，只要适当的指示表明氧化剂气体供给系统中的氧化剂气体尚未被充分消耗。适当的指示是例如阴极线路中的压力；
第二阶段：中和阶段，其发生在用氮填充阴极线路时。在此描述的实施方案中，氮是大气中的氮。然后强制注入大气，由此再次导入少量氧，其消耗必须被控制；和
第三阶段：是任选的，在此期间，在电化学过程已完全被终止后，强制性地除去任何过量的燃料气体(在此，强制抽吸过量的氢)。应强调，通过本发明，此抽吸仅发生在已使燃料电池组处于已采取避免氢供给不足(已知其严重后果)的预防措施的状态之后。
图2说明在实际测定包含20个有效面积为300cm2并利用纯氧工作的电池的燃料电池组停止运转过程中三阶段的顺序。x-轴表示时间(秒)，以停止运转过程开始时的瞬间为基准(0)。此图表明在用氮产生来停止运转的过程中作为时间的函数的数量的变化：
曲线1，其y-轴标记为“电池组电流[A]”，表明从燃料电池组汲取的电流(安培)；
曲线2，其y-轴标记为“电池组电压[V]”，表明经过燃料电池组端子的总电压(伏特)；
曲线3，其y-轴标记为“压力(pressure out)[bar]”，表明阳极室内的压力(氢：实线)和阴极室中的压力(巴)(氧：虚线)；和
曲线4，其y-轴标记为“H2浓度[％]”，表示阳极室(氢：实线)中和阴极室(氧：虚线)中的氢浓度(％)。
在熄灭(extinction)的第一阶段(0-35s，在图2标记为“氧耗尽”)，起始自氧供给切断之时(通过关闭截止阀120同时关闭截止阀110，切断氢供给)，通过短暂打开排放阀122，燃料电池组中的残余纯氧首先被部分地排放至大气，然后其余部分通过汲取电流被消耗。正如第一曲线所示，此电流首先达到50A，然后下降，同时燃料电池组的若干电池的电压开始下降，最终在燃料电池组的电压接近0V时在35s停止。第三曲线表明，氧室中的压力降至小于500mbara(通常在燃料电池组领域，“mbara”是指“绝对毫巴”，最后的字母“a”表示“绝对”)。但是，虽有与产生电流相关的消耗，由于存在氢缓冲罐116，氢压力仍然保持在1.75bara。
正如本专利申请的概述部分中已强调的，本发明的熄灭方法还可适用于供有环境空气的燃料电池组。为了实施本发明为供有空气的燃料电池组提出的停止运转方法，不同于用于此类燃料电池组的常规供给方案，至少在停止运转步骤中，氧化剂气体线路必须包括用于使未被燃料电池组消耗的空气循环的环路。因此，用于使未被燃料电池组消耗的空气再循环的再循环线路12R是空气供给线路11的组成部分，在返回和直接连接(既没有喷射器也无水分离器，它们在此配置中是不必要的)至供给线之前，其连接至燃料电池组1的阴极线路的出口。
描述供有纯氧的燃料电池组的停止运转步骤。在时间35s(在图2中的时间轴上“35”)，启动空气增压泵129以使阴极线路增压至2.2bara(参数1)的恒压，这在50s达到。如此供给的氧使燃料电池组电压再次升高。再一次汲取电流直至燃料电池组的电压再次变成零。同时，监测增压泵129以保持恒压。
顺便地，应记住，下述所有的曲线都是关于燃料电池组，其被供给作为氧化剂的纯氧，所述富含氮的气体是大气。但是，应指出，在一方面，富含氮的气体可以是纯氮，当然，在此情况中，在时间“35秒”后，曲线可具有不同的外观，因为氮注入没有同时供给新的氧。
谈及所述的情况，即供有作为氧化剂的纯氧的燃料电池组的情况。当消耗电流时，存在于阴极的空气变得越来越缺氧，而后最终仅主要包含氮，由燃料电池组端子间的电压在65s瞬间变为零可以显示。
在此刻(在氧(120)和氢(110)供给已被切断后65秒)，使空气增压泵129停止并启动氢抽吸泵119，从而除去过量的氢。抽吸泵119保持运转直至氢压力达到0.5bara(参数2)。在75s瞬间达到此压力。然后终止步骤，使增压泵129和抽吸泵119停止，并且关闭截止阀118和128。
在整个熄灭过程中，在阴极侧的再循环泵125保持运转，从而确保气体的均匀性良好，并确保完全消耗氧，防止出现氧浓度局部较高的区域。在阳极侧的再循环泵115也保持运转，从而避免任何局部的氢匮乏。第四曲线所示的氢消耗表明，在整个熄灭中避免了氢匮乏。在阳极线路中，浓度保持高于85％，直至65秒即刻开始氢抽吸时。
在上述方法中，前两阶段(残余氧消耗和通过氮注入中和)相继地进行。但是，它们也可同时进行。为了更快速地熄灭，期望使它们同时进行。最终阶段(抽吸过量的氢)并非总是必要的。实际上，可设置氢缓冲罐以使所述步骤以下述期望量的氢结束。
燃料气体供给线路11的内部体积被设置成大于氧化剂气体供给线路12的内部体积，并且在正常运转时，氧化剂气体供给线路12内的压力和燃料气体供给线路11内的压力使得，在给定的氧化剂气体供给线路12的内部体积和燃料气体供给线路11的内部体积下，在熄灭过程开始时燃料气体供给线路中可用的燃料气体的摩尔数总是大于或等于在整个熄灭过程中氧化剂气体供给线路中消耗的氧的摩尔数的两倍，即直至阴极线路基本上充满期望压力的氮。
因此，在要计算和实施的简单修改方案中，可确保燃料气体供给线路总是包含用于熄灭燃料电池组的足量气体，从而耗尽氧化剂气体供给线路中的氧。
描述如何计算阳极线路12和阴极线路11的体积。mo2是以例如摩尔表示的氧的量，其在整个熄灭过程中必须被完全消耗。这是在熄灭开始时阴极线路中的残余氧，其小于可排放的量加上由要产生氮的增压泵129因引入空气而引入的量。
因为气体消耗是氢侧的两倍，必须调整阳极线路和阴极线路的体积以确保：
mh2≥2xmo2+resh2
其中mh2是在熄灭开始时燃料气体供给线路(管道、通道、双极板、截止阀110下游的供给线)的内部体积中可用的氢的量(摩尔)，resh2是期望的残余氢的量(摩尔)。可通过调整附加的蓄集室116的体积获得最终所需的氢的量mh2。
量mo2和mh2尽管与相应线路的体积(所需的尺寸)相关，但它们还取决于其中的普遍压力。这是简化的方法，因为通常还需考虑气体的温度和作为压力的非线性函数的氢密度。但是，对于期望的精确度，考虑压力证明是足够的。对于可遇到的最不利的压力和温度条件，即在熄灭开始时氢线路中可能的最低压力和氧线路中可能的最大残余压力，必须计算体积。
但是，在供给压力改变的情况中，以过量的氢和最终抽吸实施所述方法确保不发生氢匮乏，并且最终条件的可重现性更好。
在停止运转步骤结束时(在氧供给和氢供给已被中断后75秒)，阳极和阴极之间的压差仍然存在，在实施例中，在阴极高于2.2bara，在阳极为0.5bara。使压力平衡所需的时间有利地用来指示膜的渗透性。膜的渗透性的确是指示燃料电池组工作状态的重要参数。此外，膜中未检测到的出现的孔洞还危及安全性。因此，为了安全性，定期监测膜的渗透性也是有用的。
例如，在每次停止运转后，在压差降至500mbar时，用于监控燃料电池组的装置立即测定在随后60秒中的压力变化。所得的值随着燃料电池组的老化而改变，其成为优异的指示。
虽然通过压差测定渗透性的原理是常规的，本发明的优点是提供了在每次熄灭后能够自动测定渗透性的可能性，这对于监测和诊断燃料电池组是显著的优点。
参照图3，显示在比图2中更长的时间中在阳极侧和阴极侧的压力变化，包括上述熄灭步骤，其后延长至约10分钟，这些曲线之间的差异提供此二线路之间压差的直接测定。可见，在约300秒的时间后，即，在熄灭步骤已完成后225秒，达到500mbar的阈值PS。接着，系统地记录在额外的时间tC(例如，60秒的时间)末即在燃料电池组的每次停止运转的压差， 由此在此实施例中获得，即对于用来记录图2和3的曲线的燃料电池组，360mbar的控制压力PC，即在阳极线路和阴极线路压差降低140mbar。
因此，本发明提供检测燃料电池组的聚合物离子交换膜的渗透性状态的方法，其中在阳极线路和阴极线路中的压差ΔP降至低于阈值ΔPS的值时(参见图4，电池组被视为停止运转，根据ΔP检验)，测定对应于预定的时间tC(参见，在图4中，“等待tC秒”)所述线路中的压力变化(参见，在图4中，“测定ΔPC”)，并且计算在预定的时间末这些线路中的压差，称为控制压力PC，当控制压力PC低于警报阈值PA时发出警报。
因此，设置试验设计使在预定的时间tC末的控制压力值PC与离子交换膜的恶化相关就已足够，由此可自动监测燃料电池老化。为了使此测定有效，需要确保影响气体压力达到平衡的动态行为的初始参数(，例如，气体的性质、压力、温度及燃料电池组的温度)可被相同地再现。本申请人的试验观察表明，在实践中，警报压力PA可被设置在例如400mbar。
关于气体的性质和压力，上述停止运转的方法提供良好的条件，并可达到非常好的再现性，即，在阳极纯氢的压力500mbara，在阴极纯氮的压力2.2bara。实际上，需要确保存在的气体不产生电化学活性，其可使通过压力变化测定渗透性不可行。至于温度，通常控制燃料电池组的工作温度以保持在标称温度。若燃料电池组在可达到其标称温度之前必须停止运转，则需要不进行渗透性测定，因为结果可能不具代表性，PEFC膜的渗透性是依赖于温度的。湿度也影响膜的渗透性，但是，在电池组的正常操作过程中需要控制此参数，因此可被视为恒定的。还清楚地理解，在测定时，阳极线路和阴极线路必须关闭，从而与环境介质或罐没有气体交换，气体交换可使渗透性的测定完全扭曲。这意味着必须关闭阀128、122、120、127、118、110和117。
当然，燃料电池组的阳极线路和阴极线路对周围环境必须具有极好的密封性，否则与外部的任何交换可干扰压力变化，并使渗透性测定不可行。此外，必须使再循环泵115和125和增压泵129停止工作以免干扰测定。
作为有利地实施本发明的实施例，因为电池组对周围环境的密封性是能够测定膜的渗透性必需的条件，故此提议，在每次停止运转时，检查阴极线路中的压力和阳极线路中的压力的(可加权)总和(或平均，可加权)如何 演变，并且若该总和(或平均)持续预定的时间基本上保持恒定，则确认动态行为的测定。若阳极线路和阴极线路具有不同的体积，必须加权处理各自的压力以计算平均压力。忽略由可能的缓慢温度变化引起的压力变化，若二者，阳极线路和阴极线路对周围环境是密封的，则总和(或平均)必须基本上保持恒定。换言之，平均压力必须保持稳定。除了渗透性测定之外，知道燃料电池组中是否出现泄漏总是有利的。

Claims (15)

1.检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，所述燃料电池组(1)是通过组装电化学电池制得，所述电化学电池各自具有在聚合物离子交换膜两侧的阳极和阴极，所述燃料电池组具有在所述电化学电池的阳极侧的燃料气体供给系统和在所述电化学电池的阴极侧的氧化剂气体供给系统，所述方法包括：在所述燃料电池组每次停止运转时，测定阳极线路中压力和阴极线路中压力达到平衡的动态行为，
其中，为了评价动态行为，在阳极线路和阴极线路中的压差降至低于阈值PS的值时，在预定的时间tc期间，测定所述各线路中的压力变化，并且计算在所述预定时间末在这些线路中的压差，其被称为控制压力PC；或者
为了评价所述动态行为，测定达到给定压差的时间，
并且当所述动态行为表现出预先确认的特征信号时，激活表明所述燃料电池组需要检测的警报信号。
2.权利要求1的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中，当所述控制压力PC低于警报阈值PA时发出警报。
3.权利要求2的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中所述阈值PS等于500mbar。
4.权利要求3的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中所述警报压力PA等于400mbar。
5.在前权利要求之一的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其在使所述燃料电池组(1)停止运转的步骤之后进行，所述燃料电池组将电压输送至电源线(10)，所述停止运转步骤包括以下操作：
(i)切断燃料气体和氧化剂气体的供给；
(ii)电流继续被汲取，只要适当的指示表明所述氧化剂气体供给系统中的氧化剂气体尚未被充分消耗；和
(iii)将富含氮的气体注入所述氧化剂气体供给系统。
6.权利要求1-4之一的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，该方法用于包含在所述电化学电池阴极侧的氧化剂气体供给系统的燃料电池组，所述氧化剂气体供给系统同时包含置于储氧罐(12T)的出口的截止阀(120)、用于填充增压大气的装置、以及在返回和连接至氧化剂气体供给线之前的带有水分离器(124)的再循环线路(12R)，所述再循环线路(12R)与所述燃料电池组(1)的阴极线路的出口相连。
7.权利要求1-4之一的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中，在每次停止运转时，观察阴极线路中压力和阳极线路中压力的加权总和的变化，并且若所述总和持续预定的时间基本上保持恒定，则确认所述动态行为的测定。
8.权利要求1-4之一的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中，在每次停止运转时，观察阴极线路中压力和阳极线路中压力的加权平均值的演变，并且若所述平均值持续预定的时间基本上保持恒定，则确认所述动态行为的测定。
9.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中所述操作(i)、操作(ii)和操作(iii)是同时进行的。
10.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中所述操作(ii)和操作(iii)是相继的步骤，所述操作(i)和操作(ii)是同时进行的。
11.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其还包括，在所述操作(iii)之后的抽吸燃料气体步骤。
12.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其用于供有作为氧化剂的纯氧的燃料电池组，所述富含氮的气体是大气。
13.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中所述的切断燃料气体供给的操作相对于所述的切断氧化剂气体供给的操作延迟。
14.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中作为所述氧化剂气体的纯氧的供给和燃料气体供给被同时切断。
15.权利要求5的检测燃料电池组的聚合物离子交换膜渗透性状态的方法，其中电流汲取首先设定在第一水平，然后同时由于所述燃料电池组的若干电池的电压开始下降，电流汲取下降，最终当所述燃料电池组的电压接近0V时电流汲取变为零。
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