CN113795958A - 通过氧气吸附/吸收介质的去除减轻燃料电池启动/关闭退化 - Google Patents

通过氧气吸附/吸收介质的去除减轻燃料电池启动/关闭退化 Download PDF

Info

Publication number
CN113795958A
CN113795958A CN202080034574.4A CN202080034574A CN113795958A CN 113795958 A CN113795958 A CN 113795958A CN 202080034574 A CN202080034574 A CN 202080034574A CN 113795958 A CN113795958 A CN 113795958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxygen
fuel cell
anode
hydrogen
anode exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080034574.4A
Other languages
English (en)
Inventor
M·A·布朗
P·拉玛
V·加德纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intelligent Energy Ltd
Original Assignee
Intelligent Energy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intelligent Energy Ltd filed Critical Intelligent Energy Ltd
Publication of CN113795958A publication Critical patent/CN113795958A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

公开了在启动和关闭循环期间减少燃料电池(110)退化的方法和系统的各个方面。阳极排气流(201’)氧气捕获介质经由流体连通被周期性地引导通过氧气捕获介质(86)。在燃料电池关闭之后和启动之前或期间，所述介质(86)去除阳极排气流中的氧气。周期性地加热氧气捕获介质(86)以清除收集的氧气并使介质再生。

Description

通过氧气吸附/吸收介质的去除减轻燃料电池启动/关闭退化
技术领域
本公开涉及燃料电池系统，并且更具体地涉及在燃料电池启动和关闭期间防止或减轻催化剂和催化剂载体的退化的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池通过燃料气体和氧化气体之间的电化学反应发电。燃料气体通常是氢气，而氧化气体是空气。金属比如钯和铂用作催化剂，以引起燃料气体和氧化气体之间的电化学反应。
如今，燃料电池系统依靠催化剂来促进跨膜或跨电解质发生的电化学反应。负载结构配置为负载必要的膜和催化剂。催化剂用于增加反应的表面积。通常，金属催化剂比如钯或铂在催化剂载体材料，比如碳上使用。这些催化需要在某些条件下运行才能产生有效的反应速率。
众所周知，燃料电池系统的耐久性、寿命和性能与燃料电池系统中使用的催化剂和催化剂载体的状况直接相关。
如果催化剂表面积减小，燃料电池性能和寿命将降低。如果催化剂载体结构退化或破坏，则可用于反应的催化剂的性质和数量会受到影响。众所周知，通过膜电极组件(MEA)将氧气引入燃料电池堆栈的阳极隔室的燃料电池活动会导致阳极和阴极电位的增加，从而导致碳载体降解。
因为在燃料电池关闭之后，氧气能够通过MEA扩散到阳极隔室中。在启动时，当引入氢气时，混合的O2+H2波前穿过膜，增加了MEA的阳极侧的局部电位，导致阴极电位增加到碳减少的点。这会分解负载催化剂的碳，导致电极面积的损失。
比如电压限制等的策略已被实施以解决这种问题。已经实施/探索了各种限制电压的策略。这些策略包括在燃料电池启动期间引入惰性吹扫气体以及在燃料电池上施加辅助负载。另一种策略是耗尽系统中的氧气浓度。
在一些情况下，催化剂腐蚀的量得到改善，但并未完全消除。在其他情况下，所采用的策略并没有减少催化剂载体(尤其是碳)腐蚀的量。
尽管有上述优点，但燃料电池系统继续遭受与催化剂腐蚀相关的挑战。
期望的是，将燃料电池配置为不会引起催化剂或催化剂载体腐蚀，从而使得燃料电池耐用、寿命延长和性能稳定。因此，所公开的系统和方法旨在克服当前可用的燃料电池系统中的这些缺点中的一个或多个。
发明内容
根据本公开的一些方面，公开了一种燃料电池系统和使用方法，其包括用于减少和/或减轻燃料电池系统的关闭和启动循环对燃料电池系统内的碳载体和负载在所述碳载体(一种或多种)上的催化剂的影响的方法、系统和装置的各个方面。
例如，在燃料电池关闭期间，空气通过膜电极组件(MEA)流向阴极隔室，从而将氧气引入阳极隔室。不幸的是，当燃料电池关闭时，氧气能够通过MEA膜电极组件扩散到阳极隔室中。然后在燃料电池启动期间将氢气燃料气体输送到阳极，在现有氧气和新引入的氢气之间产生电化学反应以增加阳极电位。阳极电位的大幅增加会提高阴极电位，从而减少碳。这种较高的电位会导致催化剂和催化剂载体腐蚀。
因此，对于需要频繁关闭和启动循环的应用，燃料电池系统的性能受到明显影响。
在启动时，当氢气被引入燃料电池系统时，因为氧气将从燃料电池的阴极侧迁移到阳极侧，氧气和氢气的混合物最初穿过膜，增加阳极上的局部电位。这反过来将阴极电位增加到碳减少的点。这会分解或减少负载金属催化剂的碳，导致电极面积的损失，并且燃料电池系统的性能受到明显影响。
为了保护载体和减轻腐蚀，重要的是，燃料电池的阳极侧含有接近纯的氢气并且含有很少或不含氧化剂并保持这种状态。
本文公开的是本公开的燃料电池系统的系统、装置、方法或运行的一些方面。本公开包括至少一个燃料电池，每个燃料电池包括阳极和阴极，阳极配置为流体地接收氢气，而阴极配置为流体地接收含有氧气的空气源；纯化单元，其包括与阳极出口流体连接的氧气清除系统，该氧气清除系统配置为接收阳极排气并从阳极排气中去除氧气，其中纯化单元配置为减少在被引导至阳极之前离开该纯化单元的氧气的量。在一些情况下，纯化单元含有配置为吸附氧气和吸收氧气中的至少一种的可再生氧气捕获介质。氧气捕获介质配置为吸附氧气和吸收氧气中的至少一种。在一些情况下，介质包括除氧催化剂。在一些情况下，氧气捕获介质通过用至少含有氢气的流体对介质进行汽提(strip)而再生。
在上述系统中，在一些情况下，用于再生氧气捕获介质的热量由至少一个电加热器提供。在又其他情况下，氧气捕获介质通过用配置为燃烧氢气的催化加热器元件加热介质而再生。在一些情况下，催化加热器元件与纯化单元热连通。
在上述系统中，在一些情况下，催化剂含有以下中的至少一个成员：钯、铂、钌、铑、锇、铱、金、银、铼、铁、铬、钴、铜、锰、钨、铌、钛、钽、铅、铟、镉、锡、铋和镓。在一些情况下，所选择的催化剂或形成催化剂的合金配置为在低至0℃的温度下燃烧氢气。在一些情况下，所选择的催化剂或形成催化剂的合金配置为在低至-30℃的温度下燃烧氢气。
本文公开了燃料电池系统的系统、装置、方法或运行的一些方面以在本公开的启动和关闭循环期间减少燃料电池的退化，其包括流体连接来自燃料电池的阳极排气流到含有氧捕获介质的吸收模块；在关闭之后和启动之前和启动期间中的至少一项通过氧捕获介质去除阳极排气流中的氧气；并且，在启动之前将吸收模块下游的阳极排气引导至阳极燃料入口；并且，其中下游排气流具有降低的氧气含量。在一些情况下，氧气捕获介质是当充分加热时可再生以释放吸收的氧气的催化剂。在一些情况下，方法包括将阳极废气燃烧器热连接到配置为向所述介质提供热量的氧气捕获介质；并且，在阳极废气燃烧器内燃烧氢气以加热所述介质。在一些情况下，用于燃烧的氢气源包括阳极排气流、氢气燃料源和再循环回路内的再循环氢气中的一种或多种。在一些情况下，方法包括将含有释放的氧气的气流流体连接到阳极废气燃烧器中；并且，以水蒸气和排气的形式释放氧气。
至少一个燃料电池具有阳极侧和阴极侧，阳极侧配置为流体地接收氢气燃料供应，并且阴极侧配置为接收含有氧气的空气源。氧气清除系统与阳极出口流体连通，包括具有入口和出口的阳极废气燃烧器，该阳极废气燃烧器配置为从阳极排气中去除氢气并通过燃烧所述氢气产生热量，该氧气清除系统具有含有氧吸收介质的吸收模块。吸收模块流体连接至阳极排气，并且氧气清除系统配置为在启动期间在被引导至阳极流场之前减少氢气燃料供应中的氧气量。在一些情况下，吸收介质是除氧催化剂，其还可含有镍和/或碳。在一些情况下，吸收介质可以在加载氧气后再生。在一些情况下，阳极废气燃烧器内的至少一个催化加热器配置为燃烧氢气。在一些情况下，控制器选择性地打开和关闭阀以控制系统中的流体流动。
本文公开的是本公开的燃料电池系统的系统、装置、方法或运行的一些方面。本公开包括至少一个燃料电池，其具有阳极侧和阴极侧，阳极侧配置为流体地接收氢气燃料供应，并且阴极侧配置为接收含有氧气的空气源。氧气清除系统与阳极出口流体连通，包括具有入口和出口的阳极废气燃烧器，该阳极废气燃烧器配置为从阳极排气中去除氢气并通过燃烧所述氢气产生热量，该氧气清除系统具有含有氧气吸收介质的吸收模块。吸收模块流体连接至阳极排气装置，并且氧气清除系统配置为在启动期间在被引导至阳极流场之前减少氢气燃料供应中的氧气量。在一些情况下，吸收介质是除氧催化剂。在一些情况下，吸收介质可以在加载氧气后再生。在一些情况下，阳极废气燃烧器内的至少一个催化加热器配置为燃烧氢气。在一些情况下，催化剂含有以下中的至少一个成员：钯、铂、钌、铑、锇、铱、金、银、铼、铁、铬、钴、铜、锰、钨、铌、钛、钽、铅、铟、镉、锡、铋和镓。在一些情况下，优选铂、钯、铑及其组合和合金作为催化材料。在一些情况下，所选择的催化剂或形成催化剂的合金配置为在低至0℃的温度下燃烧氢气。在一些情况下，所选择的催化剂或形成催化剂的合金配置为在低至-30℃的温度下燃烧氢气。
本文公开了燃料电池系统的系统、装置、方法或运行的一些方面以在启动和关闭循环期间减少燃料电池部件和/或运行的退化，其包括将来自燃料电池的氧气排气流流体连接到含有氧气吸收介质的吸收模块；在关闭期间和启动之前，通过氧气吸收介质去除阳极排气流中的氧气，该阳极排气流从燃料电池的流量分配通道的阴极廊道迁移到燃料电池系统的关闭和启动之间的流量分配通道的阳极廊道；并且，在启动之前将氧气吸收-解吸介质下游的阳极排气引导至阳极燃料入口。在一些情况下，氧气吸收-解吸介质是当充分加热时可以再生以释放吸收的氧气的一种催化剂。
本文公开了燃料电池系统的系统、装置、方法或运行的一些方面以在启动和关闭循环期间减少燃料电池部件和/或运行的退化，其包括将来自燃料电池的阳极排气流流体连接到含有氧气吸收介质的吸收模块；在关闭期间和启动之前，通过氧气吸收介质去除阳极排气流中的氧气，该阳极排气流从燃料电池的流量分配通道的阴极廊道迁移到燃料电池系统的关闭和启动之间的流量分配通道的阳极廊道；并且，在启动之前将氧气吸收-解吸介质下游的阳极排气引导至阳极燃料入口。在一些情况下，方法包括将阳极废气燃烧器热连接到配置为向所述介质提供热量的氧气吸收-解吸介质；并且，在阳极废气燃烧器内燃烧氢气以加热所述介质。在一些情况下，将含有释放的氧气的气流流体连接到阳极废气燃烧器中；并且，以水蒸气和排气的形式释放氧气。
本文公开了燃料电池系统的系统、装置、方法或运行的一些方面，以在启动和关闭循环期间减少燃料电池部件和/或运行的退化，其包括将来自燃料电池的阳极排气流流体连接到含有氧气吸收介质的吸收模块；在关闭期间和启动之前，通过氧气吸收介质去除阳极排气流中的氧气，该阳极排气流从燃料电池的流量分配通道的阴极廊道迁移到燃料电池系统的关闭和启动之间的流量分配通道的阳极廊道；并且，在启动之前将氧气吸收-解吸介质下游的阳极排气引导至阳极燃料入口。在一些情况下，方法包括通过使所述废气通过阳极废气燃烧器从阳极排气中去除氢气。在一些情况下，方法包括通过阳极废气燃烧器中的催化加热器燃烧阳极排气中的氢气以在燃料电池系统的启动和关闭之间再生氧气吸收-解吸介质。在一些情况下，控制器选择性地打开和关闭阀以控制来自阳极出口的流体流动。
附图说明
通过参考以下结合附图对本公开内容的一个方面的描述，本公开内容的上述和其他特征和优点以及实现这些特征和优点的方式将变得显而易见，并且将得到更好的理解，其中：
图1显示了本公开的燃料电池电力系统的系统和运行方法的方面，其配置为减轻或减少运行期间催化剂的退化。
图2A显示了本公开的燃料电池电力系统的系统和运行方法的方面，其配置为减轻或减少运行期间催化剂的退化。
图2B至2D示出了系统和方法在与氧气减少介质再生相关的几种模式中的运行的各个方面。
具体实施方式
本公开提供了一种燃料电池系统，其用于在燃料电池启动和关闭过程期间防止或减轻催化剂和催化剂载体的退化。氧气吸收-解吸方案和装置作为独立单元并在燃料电池系统内公开。启动时从阳极与燃料系统的流体连接中去除氧气减少了燃料电池板(一个或多个)的阳极和阴极侧的电位尖峰，并降低/减轻其中碳载体的腐蚀和催化剂和/或用于负载催化剂的区域的减少。
系统概述
图1是显示包括燃料电池组件20和冷却剂存储模块30的燃料电池系统10的一些方面的示意图。本公开包括燃料电池电力系统的运行，该燃料电池电力系统配置为在运行期间减轻或降低催化剂的退化。
燃料电池组件20包括一个或多个燃料电池堆栈21，该燃料电池堆栈21包括多个堆叠在一起的质子交换膜燃料电池以及本领域中众所周知的包括泵、阀、风扇控制器和电路等的设备BOP的其余部分(未示出)。所示的燃料电池组件20是蒸发冷却的燃料电池组件。在该实例中，冷却剂包括水，但是应当理解，可以使用其他冷却剂，比如乙二醇、水或其他水性溶液。在该实例中，冷却剂或水存储模块30存储纯水用于燃料电池组件20的水合和/或蒸发冷却。冷却剂存储模块30包括冷却剂存储箱32以容纳冷却剂供应40。
燃料电池组件20和其中的堆栈(一个或多个)配置为接收燃料和氧化剂。图1B显示了单个燃料电池组件20内的燃料电池堆栈21和21'的阵列或分组的示意图。
燃料的流体流，比如氢气，通过阳极入口24到达阳极，而氧化剂的流体流，比如空气，通过阴极入口25到达阴极。提供阳极排气26以允许燃料的通过流。提供阴极排气27以允许氧化剂的通过流。应当理解，排气流还携带一些反应副产物和可能已经通过组件20的任何冷却剂/水合液体。阴极排气27可以包括冷却剂分离器28以将产生的水和冷却剂(水)与阴极排气流40'分离。分离出的水存储在冷却剂存储模块30中。应该理解的是，虽然该实例显示了已经通过堆栈的水(冷却剂)的再循环，但本公开适用于不循环冷却剂或以不同方式循环冷却剂的系统。可将来自阴极排气27的空气提供给压缩机82以用于阳极废气燃烧器(AOBH)。
冷却剂存储模块30通过导管流体连接到燃料电池组件，但应当理解，模块30可以与堆栈中的燃料电池集成在一起。冷却剂存储模块30连接到阴极入口25以允许将冷却剂引入到阴极流中以用于燃料电池组件20的蒸发冷却。冷却剂可以通过单独的导管引入到堆栈中。
冷却剂存储模块30可以包括多个冷却剂存储箱。压缩机通过燃料电池组件驱动氧化剂，可以在燃料电池组件启动后相对较快地升温，并且因此使用热交换器和工作流体和/或热管(流体连接)将热量从氧化剂(空气源)12内的压缩机移动到冷却剂存储模块，在一些情况下，废热可用于至少部分地驱动阳极废气燃烧器。冷却剂喷射/流量控制器100可以形成燃料电池系统控制器105的一部分，用于控制燃料电池系统的进一步运行。
催化加热器
燃料电池系统10包括至少一个催化加热器52，其通过燃烧催化剂的催化使燃烧燃料燃烧。催化加热器可用于以不同方式满足系统10的加热需求。传统的燃料电池系统使用电加热器。然而，电加热器具有如上所述的缺点，包括但不限于电池消耗和其他寄生损耗。
催化加热器52包括一个或多个催化加热元件55。催化加热器52可以提供外壳57以容纳催化加热元件55。催化加热元件55包括用于燃烧的催化材料。催化材料可以负载在基板上。本公开设想了用于催化加热器52和催化加热元件55的多种不同结构。
优选地，催化加热器52独立于燃料电池组件20。独立的催化加热器52能够在燃料电池组件20关闭时继续运行。该特征是特别有利的，因为冷却剂温度保持不变，并且不随燃料电池运行变化。如果催化加热器52不独立于燃料电池组件，则在低于零的运行环境条件下燃料电池启动可能会延迟。
催化材料
以上实施详细描述了催化加热器的使用，这些加热器可以由多种不同的材料构成。合适的催化材料的非排他性列表包括金属。以下金属可用作催化材料：钯、铂、钌、铑、锇、铱、金、银、铼、铁、铬、钴、铜、锰、钨、铌、钛、钽、铅、铟、镉、锡、铋和镓等，以及这些金属的化合物和合金。在本公开的一方面，铂、钯、铑及其组合和合金优选作为催化材料。在本公开的另一方面，催化材料优选为钯。其他合适的催化材料和金属通常是本领域技术人员和/或普通技术人员已知的。
催化材料优选在相对低的温度下自发燃烧燃料电池系统的燃料源(即，氢气)。例如，在本公开的一些方面，催化材料可以在低至0℃或甚至低至-30℃的温度下燃烧氢气。选择在广泛的温度范围内，包括从相对低的温度到相对高的温度，在没有明火的情况下安全地燃烧氢气的催化材料也可能是有用的。
催化材料优选能够使用相对低浓度的氢气引起燃烧。在本公开的一方面，催化加热器配置为燃烧阳极排气流中存在的氢气。当燃料电池组件在稳态条件下运行时，阳极排气流中的氢浓度相对较低。例如，阳极排气的氢浓度可以低至1％。下面更详细地描述阳极排气。可选地，催化加热器可直接从氢气源接收氢气。这在某些情况下可能对燃料电池系统有益。
优选地，氢气在被引入催化加热器之前与空气预混合。供应的空气可以由用于燃料电池组件的相同空气源提供。在这种情况下，燃料电池组件中阴极流场的空气入口与催化加热器流体连接。可选地，所供应的空气可以从与燃料电池组件的空气源分开的源提供。风扇可用于将空气引导至冷却剂模块和催化加热器。可以在催化加热器的上游提供混合室以混合供应的空气和氢气。然后将氢气混合物引导至催化加热器，在那里气体混合物与催化材料直接接触，从而触发催化燃烧反应。催化燃烧反应产生的热量很大程度上取决于催化材料、气体混合物中的氢浓度和气体混合物到催化加热器的流速。在一些方面，气体混合物含有化学计量比最小34:1(按质量计)；最大：180：1(按质量计)的空气与氢气比率。
然而，允许氢气在零下温度燃烧的催化材料对于在较冷气候中运行的燃料电池系统特别有利。铂族金属在这方面特别有效。
基板载体
催化材料可以负载在基板上。例如，可以使用本领域技术人员和/或普通技术人员公知的方法将催化材料沉积或涂布在具有合适几何表面积的基板上。合适的基板可包括，但不限于，金属、陶瓷材料及其组合。基板可以是多孔或泡沫材料，比如陶瓷泡沫或发泡金属。基板还可包括比如箔、板、线、丝网、蜂窝等或其组合的结构。基板材料可以帮助分散由燃料源的催化燃烧产生的热量。
排气调节
燃料电池系统10显示了阳极废气燃烧器84，其配置为经由去除其中的氢气来纯化阳极废气和清洗阳极废气中的至少一种。特别是在汽车应用中，排放标准可能会严格限制排气流中氢气的ppm。该系统流体连接到空气源12、燃料电池组件20并且还可以连接到冷却剂模块30。排气系统包括压缩机82和阳极废气燃烧器加热器(AOBH)84。AOBH可以是如前所述的催化加热器52。排气模块接收阳极排气流内的氢气，并燃烧氢气，产生热量，该热量可以是从系统排出的一种或多种热量，用于另外的应用，比如涡轮机产生的电力，回收并用于冷却剂解冻和氧气清除介质的再生。从阳极排气中去除氢气也可称为“清洗”。
热模块
热模块70配置为从阴极排气中回收水，并且所述水可以经由与其流体连接的主水出口74添加到冷却剂存储模块30。阴极排气76被示为离开热模块。
压缩机82流体连接到系统，并且可以直接从空气源12接收空气。氧化剂流12'和/或排气27'经由风扇或压缩机82穿过流体连接，由此其被加压。来自压缩机的进料被提供给废气燃烧器84。废气燃烧器既减少了排气流中的氢ppm，又减少了当与吸收模块85热连通时另外地来自废气燃烧损失的热量被捕获并提供以再生填充在吸附/吸收模块85中的氧气捕获介质86。模块可被称为纯化单元。在吸附/吸收模式下，它从用于向阳极供应氢气的出口流中去除氧气。也称为氧清除剂的氧气捕获介质必须周期性再生以去除由此捕获的氧气。
尽管在整个说明书中使用了术语吸收，但根据介质、运行环境等，在化学水平上发生的实际过程可能包括吸附以及吸收或代替吸收。在该实例中，纯化单元配置为与阳极废气燃烧器加热器(AOBH)集成在一起，阳极废气燃烧器加热器(AOBH)提供热量以再生氧吸收-解吸介质86(也可以称为氧气捕获、氧气吸收、氧气吸附或氧气吸收性介质)形成氧气减少系统300。该耦合(coupling)是优选的，因为向介质提供热量的热连接是再生介质所必需的。物理耦合在某些情况下可能是有利的，但并非在所有情况下都需要。再生是通过利用阴极输出流26中的氢气或通过向进入排气压缩机82的流体流中添加氢气来实现的。通过充分加热氧气吸收性介质86，氧气和氢气形成水并使介质再生。水作为气流中的水蒸气被带出氧气吸收性介质86。
氧气吸收性介质86在燃料电池运行期间周期性再生。在启动时，阳极将含有已迁移到阳极中的氧气，并且在存在这种氧气的情况下运行(启动)燃料电池将通过升高阴极电势腐蚀阴极载体并由此氧化阴极载体而造成损坏，从而导致降解所述载体并减小膜表面积。用氢气流体流来对氧气捕获介质进行汽提可以是再生的一部分。
阳极废气燃烧器可以被吸收材料包围，并且吸收模块用于从与其流体连接的阳极排气流的部分去除氧气并提供具有减少的氧气的燃料以用于燃料电池堆栈的启动。
图2A-2D显示了本公开的燃料电池电力系统的系统和运行方法的方面，该系统和方法配置为在运行期间减轻或减少催化剂的退化。
所示的系统和操作方法108是该系统和方法的一些方面的简化概述。所公开的系统配置为通过减轻或消除系统中的氧气来减少燃料电池堆栈110内的催化剂载体结构的退化，氧气在燃料电池运行的关闭循环期间可以扩散穿过燃料电池膜。扩散迁移是从阴极侧到阳极侧。如果不加以减轻，氧气会对系统造成损害。在启动期间，氧气会腐蚀并减少燃料电池内催化剂的碳载体。启动方面包括燃料电池堆栈接收直接进入阳极的氢气燃料和进入阴极的氧化剂。关闭过程的方面是当燃料电池堆栈不再产生电力并且不再接收燃料时。
在燃料电池关闭期间，燃料电池系统中不可避免地存在氧气。系统中氧气的主要来源是从出口到阴极流场。由于阴极供应有与氢燃料气体反应的空气源，阴极出口将含空气的氧气引入燃料电池系统和阳极流场。引入到系统的空气代表未反应的反应物或氧气。然后氧气行进穿过MEA并增加电位和压力。在燃料电池的阳极侧120上，氢气的电位为～0VRHE，而在阴极侧115上，氧气的电位为～1V RHE(理论上为1.23V)，在开路电压下给出至少1V电位差。阳极侧115流体连接到阳极入口116和阳极出口117。阳极侧115还可以配置为提供具有表面特征的流量分配通道115'的廊道，其包括但不限于凸起(bump)、凹坑(divot)、通道和壁以引导、扩散或以其他方式影响通过阳极侧的层流。
阴极侧120流体连接到阴极入口121和阴极出口122。阴极侧120还可以配置为提供具有表面特征的流量分配通道120'的廊道以引导、扩散或以其他方式影响通过阳极侧的层流。
在未减轻的启动期间，空气和氢气的混合物存在于阳极侧，其作为具有初始“波前”的流体移动通过(因为空气被进入的氢气从阳极吹扫)，在波“前沿”处，气体混合物可以将局部阳极电位升高0.5V，从而在整个电极表面移动。只有空气(含氧气)的阴极侧具有～1V(理论上为1.23V)电位，因此为了保持阴极侧的1V差异，碳开始氧化成具有更高氧化电位的CO和CO2。当阴极电位升高到1.4V以上时，碳腐蚀速率显著增加。因此，容纳铂(催化剂)的碳载体被氧化，有效地降低了铂表面积，因为它不再与电极结合。为了减轻上述问题，氧气吸收介质装置、系统和方法配置为在排气流中的氢气被重新引导或再循环回到阳极入口(116)之前从阳极排气流中去除氧气。吸收模块下游的阳极排气将含有其中氧气已得到改善并因此减轻的阳极排气。该系统通过吸收或氧气捕获介质运行，该介质在没有再生的情况下容量有限，并且因此需要再生才能在操作系统中使用。再生是通过添加足够的热量来释放清除的氧气来实现的。将AOBH与吸收模块85热连接提供了另外的好处，即，利用系统损失为吸收介质的再生提供能量。
系统108的主要方面包括燃料电池110、氢气燃料供应200、氧气减轻系统300、空气供应(氧化剂)400、冷却剂供应500和在燃料电池运行期间产生的水600。燃料电池具有一个或多个集气室112，该集气室112提供流量分配通道的廊道以将氢气200和氧化剂400分配到其中的多个双极板。板的阴极侧115接收氧化剂400，并且阳极侧接收氢气200，MEA 125将两侧分开。MEA含有碳载体并且负载如前所述的催化剂。为简洁起见，冷却剂供应流不再详述。
系统和操作方法的另外的方面包括：
A.氢气供应：氢气燃料供应200将氢气流体连接201到燃料电池110，其中它流过堆栈的阳极侧。阳极出口流201’流体连接到系统并且可以是再循环回路的一部分。通向燃料电池堆栈的流体路径包括第一阀202、气体喷射阀204、被动喷射阀206、第二阀208、第一三通电磁阀210、第二三通电磁阀212、冷凝器214和分离器216以去除水。冷凝器214可用于存在于氧气减轻或清除系统300(有时也通常称为AOBH)中的气流的温度控制。氢气回路还可具有泵218、连接孔口220和第三阀222以及与空气供应400的连接件225以提供氢气以加热氧气减轻系统300，该氧气减轻系统300配置为含有氧气吸收介质86，比如铜、氧化锌或镍基细粉吸收剂。但应注意的是，可以使用自发吸收氧的任何材料，其中大多数候选材料是金属、金属氧化物或其合金。
除了在再生模式期间，第三阀222是关闭的。吸收模块85含有需要再生以继续运行的介质86。AOBH具有与再循环回路流体连接的入口305，由此在氧吸收介质再生期间释放的氧可经由出口307排出。空气供应401流体连接到入口305。
在吸收和氧气减轻期间，阳极排气入口308与吸收模块85内的氧气吸收介质86流体连接，启动前的阳极排气流将含有已从阴极迁移的氧气，如果未减轻，则对燃料电池有害。可以是AOBH的一部分的氧气减轻模块内的介质86从流中吸收氧气。在非限制性实例中示出，减轻的、精加工的(polished)或以其他方式减少氧的阳极排气流在AOBH内并且经由阳极排气出口309流体连接到AOBH之外。阳极排气可以在再循环回路中以纯化流体流中的氧气。
介质可以是能够从阳极气体源吸附或吸收氧气的任何材料。介质可以是适于与穿过氧气清除系统(也是一种纯化单元)的阳极气体源充分接触的任何形式。类似地，纯化单元可包括能够容纳介质并使介质可接受或充分地暴露于含氧阳极源以产生基本上不含氧气的气流或富氮气流的任何设备或装置。为了再生介质，到氧气减轻系统热连接的一个或多个加热机构(尽管未单独示出，但不需要嵌入AOBH内)配置为提供足够的热量以导致介质86释放由此捕获的氧气。机构包括，但不限于，催化加热器52、来自系统的废热、其他化学或电加热元件。在一些情况下，氧气清除系统300包括与介质86热连通的AOBH。
在一些情况下，阳极流201’在氢气再循环回路上游的连接225处流体连接到AOBH再生入口305。在一些情况下，流体连接到AOBH的氢气供应201可以流体连接到氢气再循环回路，但在任何冷凝和水分离的下游。任选地，从再生出口307排出的气体可以被供给到气体膨胀级(未示出)以回收机械能。
三通电磁阀210和212由控制器105控制以在吸收和再生期间调节来自氧气清除系统300和/或AOBH入口和出口的流量。在再生期间，控制器保持通过介质86的最小预定所需流速以去除氧气。三通电磁阀210和212以及其他阀也可以由控制器调节以最小化关闭时的截留体积。当系统处于“关闭”状态时，三通电磁阀210和212以及其他阀可由控制器105调节以隔离AOBH吸收剂侧。三通电磁阀210和212以及其他阀由控制器调节以在燃料电池正常运行期间隔离AOBH。
B.氧化剂供应：空气(氧化剂)供应400流体连接401到燃料电池110，其中它流动通过堆栈的阴极侧。空气供应400还流体连接到氧气吸收/清除系统300，由此它可以通过流体连接提供空气和氢气到清除系统300内的催化加热元件55(如图1所示)。
C.冷却剂供应：任选地，冷却剂供应500流体连接501到燃料电池110，其中它流动通过堆栈并冷却堆栈。还显示了冷却剂供应冷却被动冷凝器350，该被动冷凝器350是本文公开的燃料电池系统和操作方法的设备的其余部分中的水清除系统的一部分。分离器216连接到流体连接601，用于从燃料流中收集清除的水或回收水，其流量可通过第一供水阀602控制。
通过氧减轻或清除解决的基本问题是在关闭和启动之间从燃料电池的阳极侧去除氧。在关闭期间，如先前所公开，氧气将迁移穿过膜，从而在燃料电池内的板的碳负载的任一侧设置增加的电压电位。如果不加以减轻，电位差异将导致碳载体腐蚀。氧气清除系统用于燃料电池在固定或可变时间范围内的预启动。时间范围可由查找表(LUT)或控制器(未示出)提供，其测量时间间隔和/或来自一个或多个压力、温度、气体成分的传感器测量的数据以确定阳极燃料流体连接通过氧气清除系统300的流动时间。在一些情况下，阳极侧燃料通过氧气清除系统的流动时间在10到90秒之间。在其他情况下，时间在20到70秒之间，在其他情况下，时间在30到60秒之间。在又其他情况下，时间是60秒，在又其他情况下，时间小于60秒，并且在又其他情况下，时间大于60秒。在完成吸收之后，氧气吸收介质86需要再生。再生循环包括将氧吸收介质加热到预定温度，从而释放所吸收的氧。氧气清除系统300可以流体连接到冷凝器和分离器，由此氧气与氢气结合形成水，水通过可去除水的管线601流体连接，并且剩余的基本上不含氧气或富氮气流可以返回至阳极氢燃料供应流体连接201。
吸收阶段的各个方面在图2B中示出。燃料电池110卸载，阳极流201’将含有从燃料电池的阴极侧迁移到阳极侧的氧气。为了避免腐蚀其中的碳载体的电压尖峰，气体喷射器204、第二阀208、第三阀222和第一三通电磁阀210配置为将阳极流201’引导至AOBH的阳极排气入口308的入口。在吸收介质精加工、清洁、清除或以其他方式减少阳极排气内的氧气之后，阳极流201’通过阳极排气出口309离开AOBH中。
去活性或中性阶段的各个方面在图2C中示出。燃料电池110处于加载状态，阳极流201’将含有很少氧气或不含氧气，并且第二阀208和第一三通电磁阀210配置为引导阳极流201’以避免AOBH。
图2D中示出了简化的再生阶段的一些方面。燃料电池110加载时，阳极流201’将不含有大量氢气，气体喷射器204、第二阀208、第三阀222和第一三通电磁阀210配置为引导阳极流201’。第一三通电磁阀210在1-3配置中打开并且第三阀222因此在再生循环期间打开，吸收的氧气通过作为载气的阳极废气被释放和排出。AOBH被加热到足以将足够的热量热传递到吸收模块85内的介质86以释放存储的氧气。空气供应401流体连接到(再生)入口305并且还经由连接225接收氢气201，由此空气和氢气穿过介质86，将氢气与释放的氧气结合，产生从出口307排出的水蒸气。
具有更大温度波动的另一个再生工艺的方面包括约15摄氏度的较低温度启动。然而，在运行期间，预期温度为约80摄氏度。在启动时，较低的压力将是正常状态，因为通过系统的反应物的体积流量也较低。相反，在较高的运行温度下，通过系统的流体连接的体积流量将更大。图2D中详述的系统配置为在运行期间适应这些变化的条件。系统的阴极侧和阳极侧的每一个上的压力应该大致相同，在大约1巴和2巴之间，以避免燃料电池堆栈的退化。此外，在运行期间中，在较热的环境条件下运行时，系统可能会承受高达3巴的压力，这反过来将有助于散热。
应当理解，前述描述提供了所公开的系统和技术的实例。然而，预期本公开的其他实施可在细节上与前述实例不同。对本公开或其实例的所有引用旨在引用此时讨论的特定实例，并且不旨在更一般地暗示对本公开的范围的任何限制。关于某些特征的所有区分和贬低的语言都旨在表明对这些特征缺乏偏好，但除非另有说明，否则并不将其完全排除在本公开的范围之外。

Claims (21)

1.一种燃料电池系统，其包括：
至少一个燃料电池(110)，每个燃料电池包括阳极和阴极，所述阳极配置为流体接收氢气，并且所述阴极配置为流体接收含有氧气的空气源；
纯化单元，其与所述阳极流体连接；并且，
其中所述纯化单元配置为在被引导到所述阳极之前减少离开所述纯化单元的氧气的量。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述纯化单元含有可再生氧气捕获介质，所述可再生氧气捕获介质配置为吸附和吸收氧气中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述纯化单元是与阳极出口流体连接的氧气清除系统(300)，所述氧气清除系统配置为接收阳极排气(201’)并从所述阳极排气中去除氧气。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中所述纯化单元含有可再生氧气捕获介质，所述可再生氧气捕获介质配置为吸附和吸收氧气中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中所述介质包括除氧催化剂。
6.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中通过用至少含有氢气的流体汽提所述介质来再生所述氧气捕获介质。
7.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中用于再生所述氧气捕获介质的热量由至少一个电加热器提供。
8.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中通过用配置为燃烧氢气的催化加热器元件(55)加热所述介质来再生所述氧气捕获介质。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中所述催化加热元件与所述纯化单元热连通。
10.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中所述氧气捕获介质含有镍、铜、氧化锌和碳中的至少一种。
11.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中所述催化剂含有以下中的至少一个成员：钯、铂、钌、铑、锇、铱、金、银、铼、铁、铬、钴、铜、锰、钨、铌、钛、钽、铅、铟、镉、锡、铋和镓。
12.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中所述选择的催化剂或形成所述催化剂的合金配置为在低至0℃的温度下燃烧氢气。
13.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中所述选择的催化剂或形成所述催化剂的合金配置为在低至-30℃的温度下燃烧氢气。
14.一种在启动和关闭循环期间减少燃料电池退化的方法，所述方法包括：
将来自燃料电池的所述阳极排气流流体连接到含有氧气捕获介质的吸收模块；
在关闭之后以及启动之前和启动期间中的至少一项，通过所述氧气捕获介质去除所述阳极排气流中的氧气；
在启动之前，将所述吸收模块下游的所述阳极排气引导至所述阳极燃料入口；并且，
其中所述下游排气流具有降低的氧气含量。
15.根据权利要求14所述的方法电池系统，其中所述氧气捕获介质是当充分加热时能够再生以释放吸收的氧气的催化剂。
16.根据权利要求14所述的方法电池系统，所述方法进一步包括：
将阳极废气燃烧器热连接到所述氧气捕获介质，所述阳极废气燃烧器配置为向所述介质提供热量；和，
在所述阳极废气燃烧器内燃烧氢气以加热所述介质。
17.根据权利要求16的方法，其中用于燃烧的氢气源包括所述阳极排气流、所述氢燃料源和再循环回路内的再循环氢气中的一种或多种。
18.根据权利要求16所述的方法电池系统，所述方法进一步包括：
将含有释放的氧气的气流流体连接到所述阳极废气燃烧器中；和，
以水蒸气和排气的形式释放氧气。
19.根据权利要求14所述的方法，所述方法进一步包括通过使所述排气通过所述阳极废气燃烧器从所述阳极排气中清除氢气。
20.根据权利要求18所述的方法，所述方法进一步包括通过阳极废气燃烧器中的催化加热器燃烧阳极排气中的氢气以在所述燃料电池系统的启动和关闭之间再生所述氧气捕获介质。
21.根据权利要求14所述的方法，所述方法进一步包括控制器(105)，其选择性地打开和关闭阀以控制来自所述阳极入口和出口的所述流体流动。
CN202080034574.4A 2019-03-21 2020-03-19 通过氧气吸附/吸收介质的去除减轻燃料电池启动/关闭退化 Pending CN113795958A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1903887.6A GB2582359B (en) 2019-03-21 2019-03-21 Fuel cell startup/shutdown degradation mitigation by removal of oxygen ad/absorption media
GB1903887.6 2019-03-21
PCT/GB2020/050717 WO2020188278A1 (en) 2019-03-21 2020-03-19 Fuel cell startup/shutdown degradation mitigation by removal of oxygen ad/absorption media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113795958A true CN113795958A (zh) 2021-12-14

Family

ID=66381407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080034574.4A Pending CN113795958A (zh) 2019-03-21 2020-03-19 通过氧气吸附/吸收介质的去除减轻燃料电池启动/关闭退化

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11715838B2 (zh)
EP (1) EP3942639A1 (zh)
JP (1) JP7292406B2 (zh)
KR (3) KR20230112747A (zh)
CN (1) CN113795958A (zh)
GB (1) GB2582359B (zh)
WO (1) WO2020188278A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022203944A1 (de) 2022-04-22 2023-10-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Verhindern von Luft/Luft-Starts sowie Betriebsmediumversorgung für einen Brennstoffzellenstapel
CN114976132B (zh) * 2022-06-29 2024-01-26 北京亿华通科技股份有限公司 一种用于低氧环境的燃料电池电堆活化控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005011554A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Japan Steel Works Ltd:The 水素回収装置を備える燃料電池
US20050106445A1 (en) * 2002-01-18 2005-05-19 Mitchell Philip J. Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system
US20060093879A1 (en) * 2001-01-25 2006-05-04 Deliang Yang Procedure for starting up a fuel cell system having an anode exhaust recycle loop
CN101162785A (zh) * 2006-09-22 2008-04-16 通用汽车环球科技运作公司 电池堆关闭清除方法
CN101911356A (zh) * 2007-12-28 2010-12-08 Utc电力公司 启动时燃料电池阴极中的氢燃烧
US20110159386A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Andreas Kaupert Operating process for a fuel cell system operating process for a fuel cell
CN102437353A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 改进的燃料电池系统和过程

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003327408A (ja) 2002-05-10 2003-11-19 Mitsubishi Electric Corp 燃料処理装置およびその運転方法
JP2004047160A (ja) 2002-07-09 2004-02-12 Fuji Electric Holdings Co Ltd 燃料電池発電装置とその運転方法
JP2004288418A (ja) 2003-03-20 2004-10-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池発電システム
JP4354756B2 (ja) 2003-08-08 2009-10-28 株式会社荏原製作所 酸素除去システム及び燃料電池システム
JP2007027078A (ja) 2005-06-13 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2006351310A (ja) 2005-06-15 2006-12-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池システム及びその運転方法
JP2007106612A (ja) 2005-10-11 2007-04-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料改質装置及びこれを利用する燃料電池発電システム
JP5065605B2 (ja) * 2006-03-02 2012-11-07 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 水素製造装置および燃料電池システム並びにその運転方法
KR101265074B1 (ko) 2010-06-22 2013-05-16 연세대학교 산학협력단 탄소부식 억제를 위한 연료전지용 촉매층, 이를 포함하는 연료전지용 막-전극 접합체 및 그 제조방법
KR101683980B1 (ko) 2014-09-22 2016-12-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060093879A1 (en) * 2001-01-25 2006-05-04 Deliang Yang Procedure for starting up a fuel cell system having an anode exhaust recycle loop
US20050106445A1 (en) * 2002-01-18 2005-05-19 Mitchell Philip J. Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system
JP2005011554A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Japan Steel Works Ltd:The 水素回収装置を備える燃料電池
CN101162785A (zh) * 2006-09-22 2008-04-16 通用汽车环球科技运作公司 电池堆关闭清除方法
CN101911356A (zh) * 2007-12-28 2010-12-08 Utc电力公司 启动时燃料电池阴极中的氢燃烧
US20110159386A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Andreas Kaupert Operating process for a fuel cell system operating process for a fuel cell
CN102437353A (zh) * 2010-09-29 2012-05-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 改进的燃料电池系统和过程

Also Published As

Publication number Publication date
GB201903887D0 (en) 2019-05-08
US11715838B2 (en) 2023-08-01
WO2020188278A1 (en) 2020-09-24
KR20210143836A (ko) 2021-11-29
US20220158206A1 (en) 2022-05-19
JP7292406B2 (ja) 2023-06-16
EP3942639A1 (en) 2022-01-26
JP2022528613A (ja) 2022-06-15
KR20230114319A (ko) 2023-08-01
GB2582359A (en) 2020-09-23
KR20230112747A (ko) 2023-07-27
GB2582359B (en) 2022-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8003270B2 (en) Fuel cell stacks and systems with fluid-responsive temperature regulation
TWI467845B (zh) 用於在不活動期間維持氫選擇性膜之系統及方法
EP2555298A1 (en) Fuel cell system and method for driving same
US7611793B2 (en) Fuel cell system, hydrogen gas supply unit, and method of controlling fuel cell system
US11715838B2 (en) Fuel cell startup/shutdown degradation mitigation by removal of oxygen ad/absorption media
JP2006351270A (ja) 燃料電池
US20070031707A1 (en) Fuel cell system and operating method of the same
US9472821B2 (en) Operation method of polymer electrolyte fuel cell system and polymer electrolyte fuel cell system
CN101874323A (zh) 燃料电池系统及其运行方法
JP2004292293A (ja) 水素発生装置および水素発生装置の運転方法
JPH08100184A (ja) 一酸化炭素除去装置
JP2003317783A (ja) 燃料電池発電システム
JP4455040B2 (ja) 燃料電池システムおよびその運転方法
JP2005129462A (ja) 燃料電池システム
JP7458852B2 (ja) 不純物処理方法及び燃料電池システム
JP2004307238A (ja) 改質装置、及びこれを用いた燃料電池システム並びに改質装置の過熱防止方法
JP2005267898A (ja) 燃料電池システム
JP2010267563A (ja) 燃料電池発電システム
JP2004193001A (ja) 燃料電池システム
JP2003142138A (ja) 燃料電池発電装置
JP2007280717A (ja) 燃料電池システム
JP2008084636A (ja) 燃料電池システム
JP2005174748A (ja) 燃料電池システム
JP2011100547A (ja) 燃料電池発電システム
JP2016162635A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination