CN1228876C - 具有降低水的扩散能力的气体扩散电极和聚合物电解质隔膜燃料电池 - Google Patents

具有降低水的扩散能力的气体扩散电极和聚合物电解质隔膜燃料电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到用于聚合物电解质隔膜燃料电池的气体扩散电极(1)，它被经过改进使得与未改变电极相比较其中水的扩散受到抑制。带有此经改进气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池能在正常情况下恒定地运行而不必加水，因为所述气体扩散电极仅仅使在燃烧气与氧化剂反应期间所形成的水泄漏出和由此来保证足够的隔膜湿度。

Description

具有降低水的扩散能力的气体扩散电极 和聚合物电解质隔膜燃料电池
技术领域
本发明是关于用于以可燃气体和含氧气体工作的聚合物电解质隔膜燃料电池的气体扩散电极，它由阳极、阴极和置于它们之间的聚合物电解质隔膜组成；具有至少一个这样的气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池；和操作聚合物电解质隔膜燃料电池的方法。
背景技术
聚合物电解质隔膜燃料电池包含有阳极、阴极和置于它们之间的离子交换膜。多个燃料电池构成一燃料电池叠堆组件，其中各单个燃料电池由起集流器作用的双极性板分隔。为产生电能，可燃气体例如氢被引入阳极区和氧化剂例如空气或氧被引入阴极区。阳极和阴极在与聚合物电解质隔膜相接触区内各自包含一催化剂层。另一方面，该催化剂层也被加到聚合物电解质隔膜分别与阳电极和阴电极相接触的表面上。在阳极催化剂层中燃料被氧化由此形成正离子和自由电子，而在阴极催化剂层中氧化剂由于吸收电子而还原。正离子通过离子交换隔膜迁移到阴极与被还原的氧化剂起反应，从而在当采用氢作为可燃气体和采用氧作为氧化剂时形成水。
气体扩散电极的功用主要在于释放所产生的电流到集流器和保持反应气体能扩散到催化作用层。这样，此电极就必须是电导性的并具有足够的扩散反应气体的能力。最好此电极至少在面向隔膜的区域内为疏水性的，以使能防止反应期间所形成的水淹没电极的孔隙。
在可燃气体与氧化剂反应中，热释放出来使得电极和隔膜中出现的水蒸发，蒸汽随同氧化剂流释放。这种蒸发一方面造成对燃料电池实际上所希望的冷却，但另一方面则使得燃料电池中湿度的逐渐耗损。当能通过多孔电极泄出太多的湿气时，聚合物电解质隔膜的含水量降低。此隔膜的导电性在很大程度上取决于其含水量。聚合物电解质隔膜的含水量的降低结果是其电阻增加，并即其导电率减小。但是这也使得燃料电池的性能降低。这样，一聚合物电解质隔膜燃料电池的有效运行就要求在特定的运行条件(温度、负荷)下此隔膜自始至终具有足够的湿度。鉴于这种原因，在具有惯常的气体扩散电极的燃料电池中就必须在燃料电池运行期间对之提供蒸汽或液态的水。在一些实施方案中，与提供冷却水的同时提供湿润隔膜的水，而在另一些实施方案中分别来提供。必须仔细的是始终必须严格地提供准确的隔膜湿润水的量，因为量太小导致隔膜的逐渐干燥，而所加的水太大则会淹没电极。因此在燃料电池运行期间需要经常的，或者至少在短的规定间隔内，检查隔膜的含湿度，而如果必要的话提供水。这就必须要有使得燃料电池随额外重量和带来附加成本的增设的外部湿润系统。由此外部湿润系统产生高达具有通常电极的燃料电池叠堆的1/3重量和成本。
发明内容
本发明的目的是要分别提供可用的气体扩散电极和包括气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池，使得能在不变的正常操作情况下维持足够的隔膜湿度而无需为隔膜湿润外加以水。
另外本发明的目的还在于提供可用的聚合物电解质隔膜燃料电池能保持足够的隔膜湿度的运行而无需外加隔膜湿润水的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种气体扩散电极，用于与可燃性气体和作为氧化剂的含氧气体运行的、和具有阳极、阴极及配置于它们中间的聚合物电解质隔膜的聚合物电解质隔膜燃料电池，其特征在于：它至少在局部区域中含有与未作充填的电极相比降低电极对水的有效扩散常数的填料(3)，从而使具有至少一个气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池中在正常的不变运行条件下不会散失大于可燃气体与氧化剂反应期间所形成的水分。
根据本发明的另一方面，提供了一种气体扩散电极，用于与可燃气体和作为氧化剂的含氧气体运行的、并具有阳极、阴极及配置在它们中间的聚合物电解质隔膜的聚合物电解质隔膜燃料电池，其特征在于：它包括电极材料和至少一附加材料的层，所述层降低电极对水的有效扩散常数，从而使具有至少一个气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池中在正常不改变运行条件下不会散失多于可燃气体与氧化剂反应期间所形成的水分。
根据本发明的再另一方面，提供了一种聚合物电解质隔膜燃料电池，包括阳极、阴极和配置在它们之间的聚合物电解质隔膜，其特征在于至少一个电极为上述的气体扩散电极。
根据本发明的再另一方面，提供了一种操作包括阳极、阴极和配置于它们间的聚合物电解质隔膜的聚合物电解质隔膜燃料电池的方法，其特征在于：在正常不改变运行条件下无需为湿润此隔膜而外加水，和至少一个电极为上述的气体扩散电极。
附图说明
图1表示一按照本发明一优选实施列的气体扩散电极；和
图2表示一按照本发明另一优选实施例的气体扩散电极。
具体实施方式
(实施例一)
气体扩散电极由多孔材料，典型地由石墨化纤维板构成。电极材料的孔隙度越高，对反应气体所预期的扩散特性越好，但是除非设置用于隔膜湿润的外部系统，否则隔膜中湿度耗尽也将更快。
本发明是根据这样的事实，即有可能改变气体扩散电极的有效扩散常数来使得为获取所希望的电流密度所需的必要的反应气体量到达催化剂层，而同时由催化剂层到气体空间的水蒸汽的扩散被加剧到避免隔膜干透的程度。这样使膜保持其导电性。
在采用空气或氧气为氧化剂的燃料电池中，在隔膜的阴极侧形成反应水。因而按照本发明的气体扩散电极的设计特别有利于阴极，和常常只为燃料电池配备以按照本发明的阴极和通常用的阳极就足够了。当然，本发明的气体扩散电极的修改总的说对阴析和对阳极双方都是可能的。
按照本发明的电极在例行的运行情况下不允许多于所形成的水消失，也就是说燃料电池的起始阶段中所必需的即能按照运行情况校准隔膜的湿度。如果需要的话，这可简单地在阴极空间由喷射水来进行。在基本不变的情况下连续运行的随后阶段期间，膜的湿度被加以维持而无需外加水。这样的无需外加水的燃料电池运行的前题是，以给定电池电压和空气比例调节电极温度以使得能达到水平衡，亦即此时形成的水与因扩散所损失的相等。此冷却系统每次调节一温度或仅稍低于其的温度。已发现气体扩散电极的有效扩散常数可在这样的范围内调整，即以给定的电池电压和空气比，可为极限电流密度之下一很大范围的电流获取这种水平衡。为简化制冷，最好设置电极温度至少为50℃，且最好是在60°～75℃之间，所选取的空气压力越高和空气比例越低，运行温度可能越高。如果在周围环境压力下供给空气，最大可能运行温度约75℃。此值取决于电极的扩散特征。按照本发明修改气体扩散电极的扩散特征实际上使得能有效地限制水的扩散，但也在较低程度上影响反应气体的扩散。由一特定温度(在环境压力下约为75℃)开始，具有对水的足够低的有效扩散系数的气体扩散电极将不再保证对反应气体特别是氧的有效扩散。但是增加空气压力能使工作温度进一步增加。
依据通常的电极材料可作成按照本发明的气体扩散电极。一特别可取的可替换例是按照德国专利申请No.19444323.3-45的电极。这些电极由至少一种被以均匀状态、浸渍以碳黑和聚四氟乙烯的碳纤维无纺织物构成。这些电极的制造将在后面说明。
按照本发明的气体扩散电极的突出之处在于它们对反应气体特别是氧的有效扩散常数足够高同时它们对水的有效扩散常数又足够低，从而使得在配备有按本发明的气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池中能一方面保证反应气体的足够的扩散而另一方面将水蒸汽的扩散限制到水呈平衡情况的程度。从而隔膜维持湿润。
具有所要求的有效扩散常数的气体扩散电极可由对通常电极作不同型式修改来实现。
一种可能性是借助压缩构成的电极材料。此压缩最好在应用催化剂之前以200到4000bar的压力进行。尤其可取的压缩压力为2000到3500bar。此方法特别优越地被应用于按照德国专利申请No.19544323.3-45的电极的情况下。
使电极材料隔离水分的另一种可能是在电极的部分或整个扩散区中引入填料。这种填料减小电极材料中孔隙的尺寸或使其完全封闭而促使扩散受阻。如果要求填料仅出现在电极的部分中，最好如图1中所示那样引入填料。图1表明一具有电极材料2的气体扩散层6的气体扩散电极1。电极的表面4具有其上面设置的催剂层7。此扩散层包含局部区域3’内的填料3。局部区域3’延伸通过电极的整个区域，但不穿过其整个厚度，亦即不延伸达到电极的表面。采用特定的填料3，含有填料的区域越大扩散阻滞现象越明显。但是，填料最好不要达到进入电极1的催化剂层7的程度。
恰当的填料为固体或液体物质，它们能被引入电极的孔隙中并在聚合物电解质隔膜燃料电池的运行情况下基本维持不变的状态。
固体最好以悬浮方式被引入电极的孔隙中。具有良好适用性的填料有碳黑、石墨、金属和塑料，特别是PTFE。构成电极的同样材料也能以颗料形式被用作为填料。
采用带微小或没有气孔的固体作为填料比多孔填料更明显地降低电极的有效扩散常数。填料质粒可以有随意的结构，例如它们可以是粉末，纤维形或片状的。当电极在已被装填以填料后被另外压缩时就得到特别致密的结构，以此，较低压力最好约200到300bar就足够了。
此填料也可以是液体。特别适用的是非极性的疏水性液体，因为它们相对于水和可燃气体显示出极为不同的特性。疏水性液体非常强地抑制水的扩散但溶解非极性可燃气体，例如氢和氧，从而使它们能较少障碍地扩散。尤其适用的液体填料是碳氟化合物，特别是Hostinert(Hoechst AG公司的产品)。
根据按照本发明的气体扩散电极的另外的实施例，有效扩散常数的降低可由在电极表面上加一层辅助材料来得到。这样的实施例如图2中所示。按照图2的气体扩散电极1由形成扩散层6的电极材料2，设置在表面4上的催化剂层7和设置在另一表面8上的另一材料5的层5’构成。材料5可与电极材料2相同从而使有效扩散常数的降低简单地由加厚电极来达到。具有良好适用性的材料为碳黑、石墨、金属和塑料以及这些材料的混合。层5’最好由碳化的或石墨化的聚酰亚胺、碳化的或石墨化的聚丙烯或扩展PTFE制成。制造可以是将颗粒形式例如粉末、片状或纤维方式的材料5加到气体扩散层6的表面8和随后的加压操作。在加压期间材料5的层5’被压缩，在材料5的该部分中在扩散层6与附加层5’间交界处，可能穿透扩散层6的孔隙。此附加扩散抑制层5’可由一种材料或不同材料的混合组成。特别可取的是被加压的石墨与PTFE粉末混合物的层5’以及一金属或石墨晶体的层。如果层5’由非导电性或导电性很差的材料构成，它必须有集电体能通过的穿透孔穴。在导体材料的情况中可能也需要通道，例如用于为反应气体的供给和释放的线路。如果层5’太致密而使反应气体不能足够地扩散，例如在组合的金属晶体情况下，层5’就必须作成带有为反应气体通过的孔穴。
下面将以示范方式说明按照本发明作成气体扩散电极的各种方法。
例1：
45g碳黑(Vulcan XC 72)悬浮在450ml水和495ml异丙醇中。这一悬浮液被与32.17克PTFE悬浮物(水悬浮物中的60％Hostaflon纤物)充分地混合。所得到的混合物被均匀地喷涂在一碳化的碳纤维无纺织物上(3mg/cm2)，然后此无纺织物在约70℃下干燥。喷涂和干燥重复两次。在最后一次干燥后，此经浸透的碳纤维无纺织物在400℃下被绕结处理约30分钟。这样就得到均匀渗透以Vulcan XC 72和Hostaflon和质量为7.8～8mg/cm2的碳纤维无纺织物。PTFE含量相当于碳黑加PTFE的整个的30％。此匀质浸透无纺织物对应于按照德国专利申请No.19544323.3-45的气体扩散电极。
为制造按照本发明的气体扩散电极，四个如同所阐明那样制成的碳纤维无纺织物被相互置于另一个的上部并承受3000bar的压力。通过该做法，使碳纤维无纺织物牢固地结合在一齐并被压成能使它们对水的扩散提供很大阻力但允许氢和氧能以满足状态扩散通过。
例2：
三个质量为3mg/cm2的碳化碳纤维无纺织物被用作为起始材料。
无纺织物之一在异丙醇和水的混合物中浸渍以30％Hostaflon(PTFE)TFS O32，7％石墨(KS75，Timcal公司)和63％碳黑(VulcanXC 72，Cabot公司)的悬浮物。干燥的无纺织物的最后质量为10mg/cm2。
第二无纺织物被在异丙醇和水中作为悬浮媒体浸渍以30％Hostaflon、40％石墨和30％碳黑的悬浮物。干燥的无纺织物的最后质量为16mg/cm2。
第三无纺织物被在异丙醇和水作为悬浮媒体浸渍以10％Hostaflon，80％石墨和10％碳黑的悬浮物。干燥的无纺织物的最后质量为22mg/cm2。
这些无纺织物被在400℃下绕结5分钟，相互叠堆和在温度40℃和200到300bar压力下压到一齐。然后在第一无纺织物表面上可被加上催化层，和此气体扩散电极可与一聚合物电解质隔膜及一附加电极相组合以便构成隔膜电极单元。
示例3：
在异丙醇/水中形成稠密的Hostaflon(5％)和石墨(95％)悬浮物。此悬浮物以一0.8mm厚层形式被施加到一高质量钢板并被加以干燥。然后，一通常的气体扩散电极或如例一中所说明那样作成的一或二个碳纤维纺织物电极被加压制，并将电极连同Hostaflon和石墨层一齐加以烧结。烧结之后可将催化剂加到未被提供Hostalfon/石墨层的气体扩散电极的表面。也可以将一已载有催化剂的气体扩散电极压到Hostaflon-石墨层上，以便使Hostaflon-石墨层被配置在二电极材料层之间。但然后用于烧结所加温度必须是对此催化剂无损害的。
随后具有石墨/Hostaflon的扩散抑制层的按照本发明的气体扩散电极可与一聚合物电解质隔膜及另一电极相组合以便来构成一隔膜电极单元。在此石墨/Hostaflon层被加到一外表面时，加以碳质纸或被渗透的碳纤维无纺织物来对之进行保护是有利的。
示例4：
由任意的通常的电极和聚合物电解质隔膜作成一隔膜电极单元。在阴极后面，配置0.1mm厚的镍或不锈钢金属片。此金属片具有在1.2mm的方格中的直径为0.3-0.4mm的孔隙。这样，此阴极表面即被部分地遮盖，由此只有较少的自由表面能散失水。
在聚合物电解质隔膜燃料电池中，可将双方电极均构成为按照本发明带有降低水的扩散能力的气体扩散电极。通常，对一个电极，阴极按照本发明构成即足够了。
配备以至少一个按照本发明的电极的聚合物电解质燃料电池可作持续运转而无需外部加湿，即无需外加水分，因为隔膜散失的水不会多于可燃气与氧化剂反应期间所形成的而保持其湿度。在起始运行和或许在改变运行条件时加湿此隔膜就足够了。这样就可能免除附着到燃料电池的加湿装置，从而节省重量和成本。冷却可依靠冷却装置，例如设置在双极性板中和在其中流通水的冷却环路或冷却板，或借助被吹进阴极空间的空气。直接空气冷却(依靠干燥空气)至少对较小的燃料电池叠堆是可能的，这与水冷却相比较仍能节省重量和成本。而且在空气冷却的情况下，还可避免冷却系统中因不同电位所引起的腐蚀问题。
这样，带有按照本发明的气体扩散电极的空气冷却燃料电池叠堆不受外部供水的影响。
按照本发明气体扩散电极的特别理想的扩散常数值取决于燃料电池的运行条件。在隔膜选块(Gore Select)为20μm的情况中和空气压力高于大气压60mbar、空气比16、氢压高于大气压0.38bar、电极温度约70℃和电流密度为在625mv时503mA/m2的优选运行条件下，水的有效扩散常数应在3×10-3至15×10-3cm2/s的范围内和氧的有效扩散常数应在2×10-3至12×10-3cm2/s的范围内。在这些运行条件下水和氧的最佳有效扩散常数分别为7.7×10-3/s和5.7×10-3/s(相对于20℃)。
而且，最佳扩散常数值还与隔膜的特性有关(例如，作为水含量的函数的导电性，作为温度和水含量的函数的水蒸汽分压)。取决于所采用系统和运行条件，最佳扩散常数值可在很宽的限度内改变。重要的是此扩散常数要具有能保证所选择的系统中水蒸汽很难扩散由此保证足够的膜湿度而同时反应气体仍能足够地扩散的值。因而，电极的孔隙必须采取适当的措施来加以调节，如此前所描绘的。
下面给出相匹配系统的一些示例：
一具有通常的阳极、隔膜选块(厚20μm)和按照示例1的阴极或按照示例3的阴极组成的聚合物电解质隔膜燃料电池，包括由碳纤维无纺织物电极、石墨/Hostaflon层和承载催化剂的气体扩散电极(按照德专利申请NO.19544323.3-45)组成一部分层结构，在以下条件下运行：
H2压高于大气压：0.5bar
空气压高于大气压：0.06bar
空气比：16
阴极温度：68℃
所用的阴极具有对水和氧的有效扩散常数分别为：
7.7×10-3cm2/s和
5.7×10-3cm2/s
在这方面得到如下的运行性能数据：
U[mV]                     
Figure C9880361100141
965                        0
891                        9.5
768                        175
735                        240
665                        470
625                        503
150                        675
最可取的载荷作用点为503mA/cm2。在675mA/cm2时扩散抑制作用有极端效果。
空气比降到1.5具有阴极温度能增加到约78℃的效果。但可能得到的电池电压则维持低于625mV。
在下列条件下：
H2压高于大气压：0.5bar
空气压高于大气压：1bar
空气比：1.5
阴极温度：78℃
电流密度：500mA/cm2
阴极的有效扩散常数可增加25％，对于水蒸汽可到9.6×10-3cm2/s和对氧达到7.1×10-3cm2/s。电池电压则大于625mV。
在给定的有效扩散常数下，电极应当尽可能薄(亦即非常密集)以便能依靠热传导来得到良好热消散。
特别有利的是使备以按照本发明的气体扩散电极的燃料电池在0.1到20％的运行时间内，最好在4到10％的运行时间内，承受这样高的负载，即电池电压能降低到低于300mV的值，最好低于150mV。最好以规定的间隔进行的这样的一暂时的短接每次造成电池的短暂的功率增加。由此建议按一特定频率以功率增加来使电池产生“脉冲”，即暂时短接间隔(例如约1秒)与正常的燃料电池运行间隔(例如1分钟左右)相交替。此正常运行间隔的持续时间取决于所得的功率增长的持续时间。在功率增加下降到所要求的最小值以下的情况时进行更新的短接等等。
以脉冲操作来提高燃料电池的运行性能的方法与所选电极类型无关，可对任何燃料电池进行。
本发明使得可实现具有降低水扩散能力的气体扩散电极。这些电极的应用提供了无须外加水和可直接空气冷却来运行聚合物电解质隔膜燃料电池的可能。这与通常的燃料电池相比较带来重量和成本上的降低。

Claims (33)

1、一种气体扩散电极，用于与可燃性气体和作为氧化剂的含氧气体运行的、和具有阳极、阴极及配置于它们中间的聚合物电解质隔膜的聚合物电解质隔膜燃料电池，其特征在于：
它至少在局部区域中含有与未作充填的电极相比降低电极对水的有效扩散常数的填料，从而使具有至少一个气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池中在正常的不变运行条件下不会散失大于可燃气体与氧化剂反应期间所形成的水分。
2、权利要求1所述气体扩散电极，其特征是填料被包含在延伸通过电极的整个区域，但不延伸达到电极的表面的局部区域内。
3、权利要求1或2所述气体扩散电极，其特征是它由至少一气体扩散层和催化剂层组成和填料仅分布在扩散层中。
4、权利要求1或2所述气体扩散电极，其特征是填料是无孔隙的固体材料。
5、权利要求4所述气体扩散电极，其特征是填料为碳黑和/或石墨和/或金属和/或塑料。
6、权利要求5所述气体扩散电极，其特征是塑料为聚四氟乙烯。
7、权利要求1或2的气体扩散电极，其特征是填料为已被以悬浮物形式引入的粉末、纤维和片状的形式。
8、权利要求1或2所述气体扩散电极，其特征是填料为液体。
9、权利要求8所述气体扩散电极，其特征是此液体为碳氟化合物。
10、权利要求1或2所述气体扩散电极，其特征是它包括电极材料和至少一附加材料的层，所述层降低电极对水的有效扩散常数，从而使具有至少一个气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池中在正常不改变运行条件下不会散失多于可燃气体与氧化剂反应期间所形成的水分。
11、权利要求10所述气体扩散电极，其特征是电极材料包括至少一匀质地浸渍以碳黑和聚四氟乙烯的碳纤维无纺织物。
12、权利要求10所述气体扩散电极，其特征是电极材料包括至少二层匀质地浸渍以碳黑和聚四氟乙烯的碳纤维无纺织物。
13、权利要求11或12所述气体扩散电极，其特征是它由被在1000至4000bar的压力下压制而压缩的电极材料构成。
14、权利要求13所述气体扩散电极，其特征是电极材料被以2000至3500bar的压力压制而压缩。
15、一种气体扩散电极，用于与可燃气体和作为氧化剂的含氧气体运行的、并具有阳极、阴极及配置在它们中间的聚合物电解质隔膜的聚合物电解质隔膜燃料电池，其特征在于：
它包括电极材料和至少一附加材料的层，所述层(5’)降低电极对水的有效扩散常数，从而使具有至少一个气体扩散电极的聚合物电解质隔膜燃料电池中在正常不改变运行条件下不会散失多于可燃气体与氧化剂反应期间所形成的水分。
16、权利要求15所述气体扩散电极，其特征是此附加材料为碳黑和/或金属和/或塑料。
17、权利要求15所述气体扩散电极，其特征是此附加材料是碳化的或石墨化的聚酰亚胺或碳化的或石墨化的聚丙烯腈或扩展聚四氟乙烯。
18、权利要求15所述气体扩散电极，其特征是所述附加材料层由石墨和聚四氟乙烯粉末的压制混合物组成。
19、权利要求15所述气体扩散电极，其特征是所述附加材料层由金属或石墨片晶体构成。
20、权利要求15至19中任一个所述气体扩散电极，其特征是所述附加材料层设置有贯通孔隙。
21、权利要求15至19中任何所述气体扩散电极，其特征是电极材料包括至少一匀质地浸渍以碳黑和聚四氟乙烯的碳纤维无纺织物。
22、权利要求21所述气体扩散电极，其特征是电极材料包括至少二层匀质地浸渍以碳黑和聚四氟乙烯的碳纤维无纺织物。
23、权利要求21所述气体扩散电极，其特征是它由被在1000至4000bar的压力下压制而压缩的电极材料构成。
24、权利要求23所述气体扩散电极，其特征是电极材料被以2000至3500bar的压力压制而压缩。
25、一种聚合物电解质隔膜燃料电池，包括阳极、阴极和配置在它们之间的聚合物电解质隔膜，其特征在于至少一个电极为按照权利要求1至24中任一个的气体扩散电极。
26、一种操作包括阳极、阴极和配置于它们间的聚合物电解质隔膜的聚合物电解质隔膜燃料电池的方法，所述燃料电池的至少一个电极是按照权利要求1至23的气体扩散电极，其特征在于：
在正常不改变运行条件下无需为湿润此隔膜而外加水。
27、权利要求26所述方法，其特征是电极温度为至少50℃。
28、权利要求27所述方法，其特征是电极温度为60至75℃。
29、权利要求26至28中任何一个所述方法，其特征是在0.01至20％的运行时间内电池要承受这样一种载荷以使电池电压降到低于300mV的值。
30、权利要求29所述方法，其特征是在4至10％的运行时间内电池要承受这样一种载荷以使电池电压降到低于300mV的值。
31、权利要求29所述方法，其特征是电池电压降到低于150mV的值。
32、权利要求26至28中任一个所述方法，其特征是燃料电池的冷却仅借助于空气流、通过阴极空间来实现。
33、权利要求26至28中任一个所述方法，其特征是燃料电池的冷却由分开设置的冷却装置来实现。
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