DE102007044639A1 - Spülverfahren bei Stapelabschaltung - Google Patents

Spülverfahren bei Stapelabschaltung Download PDF

Info

Publication number
DE102007044639A1
DE102007044639A1 DE102007044639A DE102007044639A DE102007044639A1 DE 102007044639 A1 DE102007044639 A1 DE 102007044639A1 DE 102007044639 A DE102007044639 A DE 102007044639A DE 102007044639 A DE102007044639 A DE 102007044639A DE 102007044639 A1 DE102007044639 A1 DE 102007044639A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
adsorbent material
fuel cell
cell stack
hydrogen
stream
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.)
Granted
Application number
DE102007044639A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007044639B4 (de
Inventor
John P. Salvador
Craig S. Gittleman
Gerald E. La Crescenta Voecks
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.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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 GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102007044639A1 publication Critical patent/DE102007044639A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007044639B4 publication Critical patent/DE102007044639B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3408—Regenerating or reactivating of aluminosilicate molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3416—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3433—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids other than those covered by B01J20/3408 - B01J20/3425
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/345—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3458—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the gas phase
    • 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
    • H01M8/04223—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
    • H01M8/04231—Purging 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
    • H01M8/04298—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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Spülen von restlichem Wasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel offenbart. Das Verfahren umfasst, dass ein Luftstrom vorgesehen wird, ein temporärer Stickstoffstrom durch Entfernung von Sauerstoff von dem Luftstrom mit einem Adsorptionsmittelbett vorgesehen wird und der Stickstoffstrom durch den Brennstoffzellenstapel geführt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenbarung betrifft allgemein ein Verfahren zum Spülen von Wasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel nach einer Brennstoffzellenabschaltung.
  • HINTERGRUND
  • Die Brennstoffzellentechnologie ist eine relativ junge Entwicklung in der Kraftfahrzeugindustrie. Es hat sich herausgestellt, dass Brennstoffzellenleistungsanlagen in der Lage sind, Wirkungsgrade über 55 % zu erreichen. Ferner emittieren Brennstoffzellenleistungsanlagen nur Wärme und Wasser als Nebenprodukte.
  • Brennstoffzellen umfassen drei Komponenten: eine Kathode, eine Anode und einen Elektrolyt, der schichtartig zwischen der Kathode und der Anode angeordnet ist und den Durchgang von Protonen von der Anode zu der Kathode zulässt. Jede Elektrode enthält einen Katalysator. Im Betrieb spaltet der Katalysator an der Anode Wasserstoff in Elektronen und Protonen. Die Elektronen werden als elektrischer Strom von der Anode verteilt, und extern durch eine mit Arbeit in Verbindung stehende Vorrichtung, wie einen Antriebsmotor, und dann an die Kathode übertragen. Die Protonen wandern von der Anode durch den Elektrolyt an die Kathode. Der Katalysator an der Kathode kombiniert die Protonen mit Elektronen, die von der mit Arbeit in Verbindung stehenden Vorrichtung zurückkehren, und Sauerstoff aus der Luft, um Wasser zu bilden. Ein Brennstoffzel lenstapel stellt eine Ansammlung einzelner Brennstoffzellen dar, die gemeinsam in Reihe gestapelt sind.
  • Beim Betrieb des Brennstoffzellenstapels wird eine stationäre Strömung von Wasserstoffgas in die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels eingeführt, und eine stationäre Strömung von Luft wird in die Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels eingeführt. Beim Abschalten des Brennstoffzellenstapels wird die Strömung von Wasserstoff in die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels beendet. Wenn Wasserstoff nach dem Abschalten in dem Brennstoffzellenstapel verbleibt, kann Luft, die in die Anode leckt, die Bildung einer lokalen Korrosionszelle bewirken. Das Kathodenpotential bezüglich einer Standardwasserstoffelektrode kann 1,2–1,5 V erreichen. Mit der Zeit resultiert die hohe Spannung in einem Verlust des den Katalysator in der Kathode tragenden Kohlenstoffsubstrats. Ein Verlust an Substrat und Katalysatorfläche reduziert die Betriebsspannung und begrenzt schließlich die Stapellebensdauer. Dieses Problem ist in dem Patent US 2004/0081866A1 (Bekkedahl et al.) beschrieben.
  • ZUSAMMENFASSUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform der Erfindung kann einen Prozess zur Reduzierung einer Kathodendegradation eines Brennstoffzellenstapels umfassen, der umfasst, dass ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenstapel vorgesehen wird, der einen darin definierten Anodenreaktandengasströmungspfad und einen darin definierten Kathodenreaktandengasströmungspfad aufweist, und wobei sich ein Reaktandengas in dem Anodenreaktandengasströmungspfad befindet, ein System an Bord des Fahrzeugs vorgesehen wird, um einen stickstoffreichen Gasstrom bereitzustellen, der Reaktand in dem Anodenreaktandengasströmungspfad gespült wird, wobei das Spülen umfasst, dass der stickstoffreiche Gasstrom durch den Anodenreaktandengasströmungspfad geleitet wird.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung kann einen Prozess zum Spülen von Restwasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel nach einer Betriebsabschaltung der Brennstoffzelle oder sowohl nach einer Abschaltung als auch während eines anfänglichen Starts der Brennstoffzelle aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann das Verfahren umfassen, dass ein Luftstrom durch ein Adsorptionsmittelbett umgelenkt wird, um Sauerstoff von dem Luftstrom zu entfernen, und der resultierende Stickstoffstrom durch die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels geliefert wird, um den Restwasserstoff von dem Stapel zu entfernen. Das Adsorptionsmittelmaterial kann durch Verteilung eines Wasserstoffstroms durch das Adsorptionsmittelbett regeneriert werden, um den Sauerstoff von dem Adsorptionsmittel zu desorbieren und diesen in den Wasserstoffstrom mitzuführen. Der resultierende Strom des Wasserstoff/Sauerstoffgasgemisches, der weder brennbar noch hypergol ist, kann durch die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels oder durch irgendeinen anderen Auslass gelenkt werden. Während der Regenerierung des Adsorptionsmittelmaterials kann Wärme auf das Adsorptionsmittelmaterial aufgebracht werden, um die Sauerstoffdesorptionsrate zu erhöhen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann das Adsorptionsmittelmaterial dadurch regeneriert werden, dass ein heißer (60°C–80°C), eine geringe Sauerstoffkonzentration aufweisender Strom des Kathodenabgases von der Kathodenseite des Brennstoffzellenstapels oder ein alternativer sauerstofffreier Gasstrom durch das Adsorptionsmittelbett geliefert wird.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann das Adsorptionsmittel ein chemisorbierendes Material sein, wie Ceroxid (CeO). Luft kann durch das Adsorptionsmittelbett verteilt werden, so dass Sauerstoff in der Luft mit dem CeO reagiert, um CeO2 zu bilden. Dies resultiert in einem reinen Stickstoffstrom, der durch die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels verteilt werden kann, um den Restwasserstoff von dem Stapel zu entfernen. Das Adsorptionsmittelbett kann typischerweise dadurch regeneriert werden, dass ein Wasserstoffstrom durch das Adsorptionsmittelbett verteilt wird, so dass der Wasserstoff das CeO2 zurück zu CeO reduziert, wodurch Wasser als ein Nebenprodukt gebildet wird. Auf das Adsorptionsmittelbett kann Wärme aufgebracht werden und/oder es kann die Integration eines Katalysators an oder in das Adsorptionsmittelbett in Betracht gezogen werden, um diese endotherme Reaktion zu erleichtern.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann für eine kurze Zeitdauer während des Starts der Brennstoffzelle ein Luftstrom durch das Adsorptionsmittelbett verteilt werden, um Sauerstoff von dem Luftstrom zu entfernen. Der resultierende Stickstoffstrom kann durch die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels verteilt werden, um den Restsauerstoff von dem Stapel zu entfernen. Während der Abschaltung der Brennstoffzelle kann das Adsorptionsmittelmaterial durch Verteilung eines Wasserstoffstroms durch das Adsorptionsmittelbett regeneriert werden.
  • Bei einer anderen Ausführungsform sind zwei separate Adsorptionsmittelbetten vorgesehen. Nach einer Brennstoffzellenabschaltung kann ein Luftstrom durch das erste Adsorptionsmittelbett umgelenkt werden, um Sauerstoff von dem Luftstrom zu entfernen. Der resultierende Stickstoffstrom kann durch die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels verteilt werden, um restlichen Wasserstoff von dem Stapel zu entfernen. Während des anfänglichen Starts der Brennstoffzelle kann der Luftstrom durch das zweite Adsorptionsmittelbett umgelenkt werden, um einen Stickstoffstrom zu erzeugen, der kurz durch die Anodenseite des Brennstoffzellenstapels verteilt werden kann. Sowohl das erste als auch zweite Adsorptionsmittelbett können dann simultan nach dem Start des Brennstoffzellenstapels regeneriert werden.
  • Andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nun nur beispielhaft und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Das Folgende ist eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellen-Wasserstoffspülsystems, das zur Implementierung eines Verfahrens gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung geeignet ist.
  • 2 ist eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellen-Wasserstoffspülsystems, das zur Implementierung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geeignet ist.
  • 3 ist eine schematische Ansicht eines Brennstoffzellen-Wasserstoffspülsystems, das zur Implementierung ei nes Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geeignet ist.
  • 4 ist ein Schaubild einer Sauerstoffdurchbruchkurve, das Änderungen der Sauerstoffkonzentration über die Zeit des Gasstroms, der ein Sauerstoff adsorbierendes Bett verlässt, zeigt, wenn Luft in das Adsorptionsmittelbett zugeführt wird.
  • 5 ist ein Schaubild, das eine Sauerstoffaufnahmekapazität als eine Funktion der Sauerstoffkonzentration in dem gereinigten Stickstoffgas für ein typisches Adsorptionsmittelmaterial darstellt, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform der Erfindung kann einen Prozess zur Reduzierung einer Kathodendegradation eines Brennstoffzellenstapels umfassen, der umfasst, dass ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenstapel vorgesehen wird, der einen darin definierten Anodenreaktandengasströmungspfad und einen darin definierten Kathodenreaktandengasströmungspfad aufweist, und wobei sich ein Reaktandengas in dem Anodenreaktandengasströmungspfad befindet, ein System an Bord des Fahrzeugs vorgesehen wird, um einen stickstoffreichen Gasstrom bereitzustellen, das Reaktandengas in dem Anodenreaktandengasströmungspfad gespült wird, was umfasst, dass der stickstoffreiche Gasstrom durch den Anodenreaktandengasströmungspfad geleitet wird. Der stickstoffreiche Strom kann im Wesentlichen sauerstofffrei sein. Alternativ dazu kann der stickstoffreiche Strom weniger als 2 Gewichtsprozent Sauerstoff enthalten. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Erzeugen eines stickstoffreichen Stroms, dass ein Luftstrom durch ein Sauerstoffadsorptionsmittelmaterial geleitet wird, um zumindest einen wesentlichen Anteil des Sauerstoffs von der Luft zu entfernen und die Stickstoffkonzentration zu erhöhen.
  • Bezug nehmend nun auf 1 kann eine Ausführungsform der Erfindung ein Brennstoffzellen-Wasserstoffspülsystem aufweisen, das allgemein mit Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das System 10 ist zur Verwendung in einem Brennstoffzellenfahrzeug oder in nicht angetriebenen Anwendungen geeignet. Das System 10 kann eine Luftströmungsleitung 12 aufweisen, die mit der Kathodenseite 36 verbunden ist, die zu den Kathoden (nicht gezeigt) des Brennstoffzellenstapels 34 vorgesehen ist, was herkömmlich sein kann. Eine Wasserstoffströmungsleitung 14 ist mit der Anodenseite 40 verbunden, die zu den Anoden (nicht gezeigt) des Brennstoffzellenstapels 34 vorgesehen ist. Polymerelektrolytmembrane (nicht gezeigt) in dem Brennstoffzellenstapel 34 trennen die Kathoden über den Stapel hinweg von den Anoden. Eine Kathodenaustragsleitung 38 führt von der Kathodenseite 36 des Brennstoffzellenstapels 34 weg, und eine Anodenaustragsleitung 42 führt von der Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 weg. Im Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 sorgt die Luftströmungsleitung 12 für die Lieferung eines Luftstroms 12a an die Kathodenseite 36, während die Wasserstoffströmungsleitung 14 für die Lieferung eines Wasserstoffstroms 14a an die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 sorgt. Ein Kathodenaustrag wird von dem Brennstoffzellenstapel 34 durch die Kathodenaustragsleitung 38 entfernt, während ein Anodenaustrag von dem Brennstoffzellenstapel 34 durch die Anodenaustragsleitung 42 entfernt wird.
  • Eine Adsorbereinlassleitung 18, die ein Adsorbereinlassventil 20 besitzt, führt von der Luftströmungsleitung 12 weg. Die Leitung 18 führt von dem Einlassventil 20 zu dem Adsorber 16. Der Adsorber 16 enthält ein Adsorptionsmittelmaterial 17. Eine Adsorberauslassleitung 22, die ein Adsorberauslassventil 24 besitzt, führt von dem Auslass des Adsorberbetts 16 weg. Ein Adsorptionsmittelheizer 30 kann in thermischem Kontakt mit dem Adsorptionsmittelmaterial 17 in dem Adsorber 16 vorgesehen sein, um Wärme 31 auf das Adsorptionsmittelmaterial 17 aufzubringen, wie hierin nachfolgend beschrieben ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann der Adsorptionsmittelheizer 30 beispielsweise eine elektrische Heizquelle; ein Wärmetauscher, der mit einem warmen Fluidstrom, wie einem Stapelkühlmittel, verbunden ist; oder ein erhitzter Gasstrom sein.
  • Eine Wasserstoffabzweigleitung 26, die ein Wasserstoffabzweigventil 28 besitzt, zweigt von der Wasserstoffströmungsleitung 14 ab. Das Auslassende der Wasserstoffabzweigleitung 26 ist in Fluidverbindung mit der Adsorbereinlassleitung 18a vorgesehen, die unterstromig des Adsorbereinlassventils 20 angeordnet ist.
  • Im Betrieb des Systems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind das Wasserstoffabzweigventil 28, das Adsorbereinlassventil 20 und das Adsorberauslassventil 24 beim Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 geschlossen. Ein Luftstrom 12a strömt durch die Luftströmungsleitung 12 und in die Kathodenseite 36 des Brennstoffzellenstapels 34. Gleichzeitig strömt ein Wasserstoffstrom 14a durch die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34. An der Anodenseite 40 wird Wasserstoff von dem Wasserstoffstrom 14a elektrochemisch in Elektronen und Protonen getrennt. Die Elektronen werden als elektrischer Strom von der Anode verteilt, extern durch elektrisch betrie bene Vorrichtungen geliefert, wie einen Antriebsmotor (nicht gezeigt), und dann zu der Kathode in der Kathodenseite 36 zurückgeführt. Die Protonen wandern von der Anode durch die Polymerelektrolytmembran an die Kathode. An der Kathodenseite 36 werden die Protonen mit (1) den Elektronen, die von den elektrisch betriebenen Vorrichtungen zurückkehren, und (2) Sauerstoff aus dem Luftstrom 12a kombiniert, um Wasser und Wärme zu bilden. Das Wasser wird durch die Kathodenaustragsleitung 38, mit der verunreinigten Luft mitgeführt, als Wasserdampf ausgetragen. Überschüssiger Wasserstoff wird von der Anodenseite 40 durch die Anodenaustragsleitung 42 ausgetragen.
  • Beim Abschalten des Brennstoffzellenstapels 34 wird das Wasserstoffströmungsventil 15 geschlossen, um eine weitere Strömung des Wasserstoffstroms 14a zu der Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 zu verhindern. Das Adsorbereinlassventil 20 und das Adsorberauslassventil 24 werden geöffnet, wodurch ermöglicht wird, dass der Luftstrom 12a von der Luftströmungsleitung 12 durch die Adsorbereinlassleitung 18 bzw. in den Adsorber 16 strömen kann.
  • Wenn der Luftstrom 12a durch den Adsorber 16 strömt, wird Sauerstoff in dem Luftstrom 12a auf den Oberflächen des Adsorptionsmittelmaterials 17 adsorbiert. Somit wird während der anfänglichen Kontaktperiode der größte Teil des Sauerstoffs von dem Luftstrom 12a entfernt. Folglich strömt ein im Wesentlichen reiner Stickstoffstrom 44 aus dem Auslass des Adsorbers 16, durch die Adsorberauslassleitung 22 bzw. in die Wasserstoffströmungsleitung 14. Aus der Wasserstoffströmungsleitung 14 strömt der Stickstoffstrom 44 durch die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34, wodurch restlicher Wasserstoff aus dem Brennstoffzellenstapel 34 gespült wird. Der resultierende gemischte Stickstoff-Wasserstoffstrom 46 wird von dem Brennstoffzellenstapel 34 durch die Anodenaustragsleitung 42 ausgetragen.
  • Nachdem der Luftstrom 12a für eine bestimmte Zeitdauer durch den Adsorber 16 geströmt ist, wird das Adsorptionsmittelmaterial 17 mit Sauerstoff gesättigt. An diesem Punkt wird wenig oder gar kein Sauerstoff von dem Luftstrom 12a entfernt, wenn er durch das Adsorptionsmittelbett 17 gelangt. Folglich strömt der Luftstrom 12a, nun Strom 44, von dem im Wesentlichen kein Sauerstoff entfernt wurde, durch die Adsorberauslassleitung 22, die Wasserstoffströmungsleitung 14 bzw. in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34. Wie in dem Diagramm von 4 gezeigt ist, steigt die Konzentration von Sauerstoff in dem Stickstoffstrom 44 stetig mit der Zeit für einen gegebenen Durchfluss des Luftstroms 12a. Andere Faktoren, die die Rate des Sauerstoffdurchbruchs beeinflussen, umfassen das Volumen an Adsorptionsmittelmaterial, die Temperatur, den Druck und das gewählte Adsorptionsmittelmaterial 17. Höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Luftstroms 44 resultieren in einer schnelleren Zunahme der Sauerstoffkonzentration. Der Adsorber 16 kann auf eine solche Weise bemessen sein, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Stickstoffstrom 44 so lange ausreichend niedrig gehalten wird, bis eine ausreichende Menge an Stickstoff durch die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 geströmt ist, um den Großteil des Wasserstoffs aus dem Brennstoffzellenstapel 34 zu spülen. Dies verhindert eine Bildung lokaler Korrosionszellen in dem Brennstoffzellenstapel 34, wodurch die Stapellebensdauer stark erhöht wird.
  • Da es nur erforderlich ist, ausreichende Mengen an Stickstoff bereitzustellen, um restlichen Wasserstoff von der Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 zu evakuieren, kann der Adsorber 16 relativ klein sein (kleiner als 4 Liter). Ferner kann der Adsorber 16 ungeachtet des Anoden wasserstoffliefermechanismus verwendet werden. Beispielsweise funktioniert der Adsorber 16 mit einer Anodenrückführschleife (in der Wasserstoff von der Anodenaustragsleitung 42 zu dem Stapelanodeneinlass entweder über eine Wasserstoffpumpe oder einen Ejektor rückgeführt wird), einer Strömungsstrategie mit Einzeldurchlauf (bei der Gase nur einmal durch den Stapel verteilt werden) oder mit anderen Strömungsstrategien. Der Adsorber 16 kann auch mit Abschaltstrategien kombiniert werden, um eine Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, wie durch Aufbringen einer elektrischen Last auf den Stapel, wobei die Luftquelle abgeschaltet ist, um den Sauerstoffgehalt in der Kathode vor Einführung der sauerstoffabgereicherten Stickstoffströmung 44 in die Anodenseite 40 zu reduzieren.
  • Nachdem der restliche Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 34 evakuiert worden ist, wird das Adsorptionsmittelmaterial 17 in dem Adsorber 16 regeneriert, und zwar entweder während des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 34 oder wenn sich der Brennstoffzellenstapel 34 nicht in Betrieb befindet. Die Regenerationsstrategie hängt von dem jeweiligen Typ von Adsorptionsmittelmaterial 17 ab, der in dem Adsorber 16 verwendet wird. Beispielsweise werden, nachdem der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 wieder aufgenommen worden ist und der Wasserstoffstrom 14a zu der Anodenseite 40 strömt, das Wasserstoffabzweigventil 28 und das Adsorberauslassventil 24 geöffnet, während das Adsorbereinlassventil 20 und das Wasserstoffströmungsventil 15 geschlossen werden. Dies ermöglicht, dass der Wasserstoffstrom 14a von der Wasserstoffströmungsleitung 14 und durch die Wasserstoffabzweigleitung 26, die Adsorptionsmitteleinlassleitung 18, den Adsorber 16, die Adsorberauslassleitung 22 bzw. wieder durch die Wasserstoffströmungsleitung 14 strömen kann. Der Sauerstoff, der vorher an dem Adsorptionsmittelmaterial 17 adsorbiert wurde, wird dann in den Wasserstoffstrom 14a desor biert, der durch die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 verteilt wird. Der desorbierte Sauerstoff repräsentiert nur einen kleinen Anteil des Wasserstoffstroms 14a (das Gemisch ist nicht hypergol und nicht brennbar), wenn der Wasserstoffstrom 14a in die Anodenseite 40 eintritt. Der Sauerstoff wird von dem Wasserstoff an der Katalysatoroberfläche in der Anode hauptsächlich verbraucht. Da der Brennstoffzellenstapel normalerweise unter Last arbeitet, wird das Anodenpotential durch die Wasserstoffmasseneigenschaften in der Anode festgelegt. Der desorbierte Sauerstoff erzeugt kein Kathodenkorrosionsrisiko.
  • Das Adsorptionsmittelmaterial 17 in dem Adsorber 16 kann ein beliebiges Material sein, das dem Fachmann bekannt ist und das zur Adsorption von Sauerstoff aus einem Luftstrom geeignet ist. Beispielsweise kann das Adsorptionsmittelmaterial 17 ein Sieb sein, wie ein Kohlenstoffmolekularsieb.
  • 5 zeigt eine Sauerstoffaufnahmekapazität für ein typisches verwendetes Adsorptionsmittelmaterial gemäß einer Ausführungsform und kann dazu verwendet werden, die Sauerstoffspeicherkapazität des Materials für eine gegebene Sauerstoffauslasskonzentration zu schätzen. Die in dem Adsorber 16 erforderliche Menge an Adsorptionsmittelmaterial 17 hängt von den Volumenanforderungen des Anodensubsystems, dem Durchfluss des Luftstroms 12a und dem jeweiligen verwendeten Adsorptionsmittelmaterial 17 ab. Für einen Brennstoffzellenstapel mit einer Nennleistung von 100 kW würde beispielsweise ein Adsorptionsmittelmaterial 17, das die in 5 gezeigten Sauerstoffaufnahmeeigenschaften besitzt, ein Volumen von 4 l (2,8 kg) erfordern, um zwei Anodensubsystem-Volumenwechsel von Stickstoffgas, das weniger als 1 % Sauerstoff enthält, vorzusehen. Wenn ein Sauerstoffgehalt von 5 % in dem Stickstoffstrom 44 akzeptabel ist, dann sind nur 2,5 l (1,8 kg) des Adsorptionsmittelmaterials 17 erforderlich.
  • Abhängig von dem Adsorptionsmittelmaterial 17, das verwendet wird, kann das Adsorptionsmittelmaterial 17 solange bei einer relativ niedrigen Temperatur (beispielsweise atmosphärischer Temperatur) gehalten werden, bis der Luftstrom 12a durch den Adsorber 16 verteilt ist. Für viele Adsorptionsmittelmaterialien 17 würde die Beibehaltung des Materials bei einer relativ niedrigen Temperatur die Sauerstoffadsorptionskapazität des Adsorptionsmittelmaterials 17 verbessern. Während des anschließenden Adsorptionsmittelregenerationsschritts, bei dem der Wasserstoffstrom 14a durch den Adsorber 16 umgelenkt wird, wie zuvor beschrieben wurde, wird der Adsorptionsmittelheizer 30 betrieben, um Wärme 31 auf das Adsorptionsmittelmaterial 17 aufzubringen. Das Erhitzen des Adsorptionsmittelmaterials 17 auf eine Temperatur von typischerweise etwa 80–100 Grad C verbessert die Sauerstoffdesorptionsrate erheblich. Die jeweilige gewählte Temperatur hängt von den Wärme- und Adsorptionseigenschaften des Adsorptionsmittelmaterials 17 wie auch der für den Adsorptionsmittelheizer 30 verfügbaren Wärmequelle ab.
  • Bezug nehmend nun auf 2 kann eine Ausführungsform der Erfindung ein Brennstoffzellen-Wasserstoffspülsystem aufweisen, das allgemein mit Bezugszeichen 10a gezeigt ist. Das System 10a ist zur Verwendung in einem Brennstoffzellenfahrzeug oder in nicht angetriebenen Anwendungen geeignet. Die Konstruktion des Systems 10a ist ähnlich der des Systems 10, das zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass die Wasserstoffabzweigleitung 26 und das Wasserstoffabzweigventil 28 weggelassen wurden. Ferner ist die Kathodenaustragsleitung 38 in Fluidverbindung mit dem Einlass eines Dreiwegeventils 56 vorgesehen. Eine Austragsablassleitung 54 führt von einem Auslass des Dreiwegeventils 56 weg, und eine Kathodenaustragsverteilungsleitung 50 führt von dem anderen Auslass des Dreiwegeventils 56 weg. Das Ablassende der Kathodenaustragverteilungsleitung 50 ist in Fluidverbindung mit dem Adsorber 16 vorgesehen. Eine Leitung 22a verbindet den Austritt des Adsorbers 16 mit einem Austrittsventil 41.
  • Im Betrieb des Systems 10a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Brennstoffzellenstapel 34 typischerweise so betrieben, wie bisher unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde. Im Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 sind das Adsorbereinlassventil 20 und das Adsorberauslassventil 24 geschlossen. Demgemäß strömt der Kathodenaustrag 52 von der Kathodenseite 36 des Brennstoffzellenstapels 34 durch die Kathodenaustragsleitung 38 bzw. das Dreiwegeventil 56 und wird durch die Austragsablassleitung 54 abgelassen.
  • Nach dem Abschalten des Brennstoffzellenstapels 34 kann ein Spülen von restlichem Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 34 ausgeführt werden, wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde, indem durch Öffnen des Adsorbereinlassventils 20 und des Adsorberauslassventils 24 und Schließen des Wasserstoffströmungsventils 15 der Luftstrom 12a durch den Adsorber 16 umgelenkt und der resultierende Stickstoffstrom 44 durch die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 geleitet wird. Das Adsorptionsmittelmaterial 17 in dem Adsorber 16 kann während des anschließenden Betriebs der Brennstoffzelle 34 regeneriert werden. Demgemäß blockiert, wenn ein Betrieb der Brennstoffzelle 34 wieder aufgenommen wird, das Dreiwegeventil 56 eine Strömung des Kathodenaustrags 52 an die Austragsablassleitung 54 und verteilt stattdessen den Kathodenaustrag 52 durch die Kathodenaustragsverteilungsleitung 50. Das Adsorberauslassventil 24 bleibt geschlossen, jedoch wird das Adsorberauslassventil 41 geöffnet, was eine Strömung des Kathoden austrags 52 durch den Adsorber 16 zur Folge hat. In dem Adsorber 16 wird der an dem Adsorptionsmittelmaterial 17 adsorbierte Sauerstoff in den Kathodenaustrag 52 desorbiert, der verschmutzte Luft oder im Wesentlichen Stickstoff ist. Ein gemischter Kathodenaustrag/Sauerstoffstrom 60 strömt dann von dem Adsorber 16 durch die Adsorberauslassleitung 22 und durch eine Entlüftungsleitung 22a und ein Austragsventil 41 in die Atmosphäre nach außen. Demgemäß ist das Adsorptionsmittelmaterial 17 für eine zusätzliche Spülung von restlichem Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 34 nach dessen Betrieb vorbereitet.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 1 kann ein Betrieb des Systems 10 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie folgt ausgeführt werden. Gemäß diesem Verfahren ist das Adsorptionsmittelmaterial 17 ein chemisorbierendes Material, wie beispielsweise Ceroxid (CeO). Ein Spülen des restlichen Wasserstoffs von dem Brennstoffzellenstapel 34 wird durch Öffnen des Adsorbereinlassventils 20 und des Adsorberauslassventils 24 erreicht. Dies erlaubt, dass der Luftstrom 12a von der Luftströmungsleitung 12 durch den Adsorber 16 strömt, was zur Folge hat, dass Sauerstoff in dem Luftstrom 12a mit dem festen CeO-Adsorptionsmittelmaterial 17 reagiert und festes CeO2 bildet. Der resultierende Stickstoffstrom 44 strömt aus dem Adsorber 16 und durch die Adsorberauslassleitung 22, die Wasserstoffströmungsleitung 14 bzw. die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34, wodurch der restliche Wasserstoff von dem Brennstoffzellenstapel 34 entfernt und durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen wird. Da die Umwandlung von CeO zu CeO2 eine exotherme Reaktion darstellt, muss der Adsorber 16 geeignet bemessen sein, so dass die erzeugte Wärme nicht auf einmal zu dem Brennstoffzellenstapel 34 gelangt.
  • Eine Regenerierung des Adsorptionsmittelmaterials 17 wird durch Schließen des Adsorptionsmitteleinlassventils 20 und des Wasserstoffströmungsventils 15 und Öffnen des Wasserstoffabzweigventils 28 und des Adsorberauslassventils 24 ausgeführt, wodurch eine Strömung des Wasserstoffstroms 14a durch die Wasserstoffabzweigleitung 26, die Adsorptionsmitteleinlassleitung 18 bzw. den Adsorber 16 erleichtert wird. In dem Adsorber 16 reduziert Wasserstoff von dem Wasserstoffstrom 14a das CeO2 zurück zu CeO, wodurch Wasserdampf gebildet wird. Diese Reaktion kann über den Einschluss eines Katalysators, wie beispielsweise Pt, durch das Adsorptionsmittel-CeO-Bett hindurch beschleunigt werden. Wärme 31 für diese endotherme Reaktion kann durch den Adsorptionsmittelheizer 30 bereitgestellt werden. In dem Fall, wenn der Brennstoffzellenstapel 34 während des Adsorptionsmittelregenerierungsschritts in Betrieb bleibt, wird der Wasserdampf von dem Adsorber 16 durch die Adsorberauslassleitung 22, die Wasserstoffströmungsleitung 14 und die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 verteilt und durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen. Andererseits umgeht in dem Fall, wenn der Brennstoffzellenstapel 34 während des Adsorptionsmittelregenerierungsschritts nicht in Betrieb ist, der Wasserdampf den Brennstoffzellenstapel 34 und wird durch einen alternativen Ablassauslass, ähnlich dem Entlüftungsventil 41 in 2, abgelassen.
  • Wiederum Bezug nehmend auf 1 erleichtert ein Betrieb des Systems 10 gemäß einer anderen Ausführungsform eine Erzeugung eines Stickstoffstroms 44 während eines anfänglichen Starts (typischerweise wenige Sekunden) des Brennstoffzellenstapels 34. Demgemäß werden das Adsorbereinlassventil 20 und das Adsorberauslassventil 24 geöffnet, während das Wasserstoffströmungsventil 15 und das Wasserstoffabzweigventil 28 geschlossen werden. Daher strömt der Luftstrom 12a aus der Luftströmungsleitung 12 und durch den Adsorber 16. Der resultierende Stick stoffstrom 44 strömt aus dem Adsorber 16, durch die Adsorberauslassleitung 22 bzw. die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34, während der Stickstoffstrom 44 restlichen Sauerstoff, der in die Anode 40 eingetreten ist, während der Brennstoffzellenstapel abgeschaltet wurde, aus dem Brennstoffzellenstapel 34 spült und durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen wird. Im Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 werden das Adsorbereinlassventil 20, das Wasserstoffabzweigventil 28 und das Adsorberauslassventil 24 geschlossen und das Wasserstoffströmungsventil 15 geöffnet, wodurch eine Strömung des Luftstroms 12a in die Kathodenseite 36 und eine Strömung des Wasserstoffstroms 14a in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 erleichtert wird.
  • Nach dem Start des Brennstoffzellenstapels 34 wird der Adsorber 16 durch Öffnen des Wasserstoffabzweigventils 28 und des Adsorberauslassventils 24 und Schließen des Wasserstoffströmungsventils 15 regeneriert. Demgemäß strömt der Wasserstoffstrom 14a aus der Wasserstoffströmungsleitung 14 durch die Wasserstoffabzweigleitung 26 bzw. die Adsorptionsmitteleinlassleitung 18 und in den Adsorber 16, in dem Sauerstoff von dem Adsorptionsmittelmaterial 17 in den Wasserstoffstrom 14a desorbiert wird. Der gemischte Wasserstoff/Sauerstoffstrom 44 strömt von dem Adsorber 16 durch die Adsorberauslassleitung 22 bzw. die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34. Die niedrige Konzentration von Sauerstoff in dem gemischten Wasserstoff/Sauerstoffstrom wird an dem Anodenkatalysator im Wesentlichen verbraucht. Jegliches Abgas wird von dem Brennstoffzellenstapel 34 durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen. Wenn diese Regenerierung während des Abschaltens durchgeführt wird, sind eine Entlüftungsleitung 22a und ein Ventil 41 wie in 2 erforderlich. Die Entlüftungsleitung 22a leitet den Wasserstoff durch das Ventil 41 an die Atmosphäre. In einem solchen Fall müsste eine Wasserstoffreinigungsstrategie in Betracht gezogen werden.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 ist ein Wasserstoffspülsystem bei der Ausführung einer anderen Ausführungsform der Erfindung allgemein mit Bezugszeichen 10b gezeigt. Das System 10b ist zur Verwendung in einem Brennstoffzellenfahrzeug oder in nicht angetriebenen Anwendungen geeignet. Die Konstruktion des Systems 10b ist ähnlich der des Systems 10, das vorher bezüglich 1 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass das System 10b den Zusatz einer Adsorbereinlassleitung 72 aufweist, die ein Adsorbereinlassventil 74 besitzt und von der Luftströmungsleitung 12 wegführt. Zusätzlich zu dem ersten Adsorber 16 ist ein zweiter Adsorber 68, der ein Adsorptionsmittelmaterial 70 enthält, in Fluidverbindung mit der Adsorbereinlassleitung 72 vorgesehen. Eine Adsorberauslassleitung 76, die ein Adsorberauslassventil 78 besitzt, ist in Fluidverbindung mit dem Adsorber 68 vorgesehen. Das Ablassende der Adsorberauslassleitung 76 ist in Fluidverbindung mit der Wasserstoffströmungsleitung 14 verbunden. Eine Wasserstoffabzweigleitung 80 führt von dem Wasserstoffabzweigeinlassventil 28 weg und ist in Fluidverbindung mit der Adsorbereinlassleitung 72 verbunden. Wenn es die Systemdynamik erfordert, können zwei Wasserstoffabzweigventile auf jeweiligen Seiten der Leitung 26 anstelle eines einzelnen Wasserstoffabzweigventils 28 verwendet werden.
  • Im Betrieb des Systems 10b gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Brennstoffzellenstapel 34 typischerweise betrieben, wie vorher unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde. Im Betrieb des Brennstoffzellenstapels 34 werden das Adsorbereinlassventil 20, das Adsorberauslassventil 24, das Adsorbereinlassventil 74, das Adsorberauslassventil 78 und das Wasserstoffabzweigventil 28 geschlossen, während das Wasserstoffströmungsventil 15 geöffnet wird. Dies erlaubt, dass ein Luftstrom 12a durch die Luftströmungsleitung 12 in die Kathodenseite 36 des Brennstoffzellenstapels 34 strömen kann und ein Wasserstoffstrom 14a durch die Wasserstoffströmungsleitung 14 in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 strömen kann.
  • Nach einem Abschalten des Brennstoffzellenstapels 34 werden das Adsorbereinlassventil 20 und das Adsorberauslassventil 24 geöffnet, und das Wasserstoffströmungsventil 15 wird geschlossen, wodurch ermöglicht wird, dass der Luftstrom 12a aus der Luftströmungsleitung 12 und durch den ersten Adsorber 16 strömen kann. Dies erzeugt einen Stickstoffstrom 44, der von dem Adsorber 16 durch die Adsorberauslassleitung 22 bzw. die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 strömt. Der Stickstoffstrom 44 spült restlichen Wasserstoff aus der Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34 und wird durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen.
  • Für eine kurze Zeitperiode (typischerweise einige Sekunden) während des anschließenden Starts des Brennstoffzellenstapels 34 werden das Adsorbereinlassventil 20 und das Auslassventil 24 geschlossen, wodurch eine Strömung des Luftstroms 12a durch den ersten Adsorber 16 blockiert wird. Das Adsorbereinlassventil 74 und das Adsorberauslassventil 78 werden geöffnet und das Ventil 15 wird geschlossen, wodurch eine Strömung des Luftstroms 12a aus der Luftströmungsleitung 12 und durch den zweiten Adsorber 68 und eine Strömung des resultierenden Stickstoffstroms 44 aus dem Adsorber 68 in die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 ermöglicht und durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen wird. Nachdem der Sauerstoff im Wesentlichen aus der Anode 40 verdrängt worden ist, werden das Ventil 74 und das Ventil 78 geschlossen, wodurch die Strömung durch den Adsorber 68 gestoppt wird. Das Wasserstoffströmungsventil 15 wird geöffnet, wodurch ermöglicht wird, dass Wasserstoff in den Stapel strömen kann.
  • Der erste Adsorber 16 und der zweite Adsorber 68 werden typischerweise während eines nachfolgenden Betriebs des Brennstoffzellenstapels 34 regeneriert. Demgemäß werden das Adsorbereinlassventil 20, das Adsorbereinlassventil 74 und das Wasserstoffströmungsventil 15 geschlossen, während das Adsorberauslassventil 24, das Wasserstoffabzweigventil 28 und das Adsorberauslassventil 78 geöffnet werden. Dies erleichtert eine Strömung des Wasserstoffstroms 14a aus der Wasserstoffströmungsleitung 14 durch die Wasserstoffabzweigleitung 26. Ein erster Anteil des Wasserstoffstroms 14b strömt an den ersten Adsorber 16, während ein zweiter Anteil des Wasserstoffstroms 14c durch die Wasserstoffabzweigleitung 80 bzw. die Adsorbereinlassleitung 72 an den zweiten Adsorber 68 strömt. In dem ersten Adsorber 16 wird Sauerstoff von dem Adsorptionsmittelmaterial 17 desorbiert und strömt mit dem Wasserstoffstrom 14b durch die Adsorberauslassleitung 22 bzw. die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34. Das Sauerstoff/Wasserstoffstromgemisch wird von dem Brennstoffzellenstapel 34 durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen. Ähnlicherweise wird in dem zweiten Adsorber 68 Sauerstoff von dem Adsorptionsmittelmaterial 70 desorbiert und strömt mit dem Wasserstoffstrom 14c durch die Adsorberauslassleitung 76 bzw. die Wasserstoffströmungsleitung 14 und in die Anodenseite 40 des Brennstoffzellenstapels 34, von dem das Sauerstoff/Wasserstoffstromgemisch durch die Anodenaustragsleitung 42 abgelassen wird. Während der Regenerierung kann Wärme 31 an das Adsorptionsmittelmaterial 17 und das Adsorptionsmittelmaterial 70 aufgebracht werden, um den Sauerstoffdesorptionsprozess zu unterstützen.
  • Während beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben worden sind, sei zu erkennen und zu verstehen, dass verschiedene Abwandlungen bezüglich der Erfindung durchgeführt werden können und die angefügten Ansprüche dazu bestimmt sind, alle derartigen Abwandlungen abzudecken, die in den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang der Erfindung fallen können.

Claims (30)

  1. Prozess zur Reduzierung einer Kathodendegradation eines Brennstoffzellenstapels, umfassend, dass: ein Fahrzeug mit einem Brennstoffzellenstapel vorgesehen wird, der einen darin definierten Anodenreaktandengasströmungspfad und einen darin definierten Kathodenreaktandengasströmungspfad aufweist und wobei sich ein Recktand in dem Anodenreaktandengasströmungspfad befindet; ein System an Bord des Fahrzeugs zur Bereitstellung eines stickstoffreichen Gasstroms vorgesehen wird; der Recktand in dem Anodenreaktandengasströmungspfad gespült wird, wobei das Spülen umfasst, dass der stickstoffreiche Gasstrom durch den Anodenreaktandengasströmungspfad geleitet wird.
  2. Prozess nach Anspruch 1, wobei der stickstoffreiche Strom im Wesentlichen sauerstofffrei ist.
  3. Prozess nach Anspruch 1, wobei der stickstoffreiche Strom weniger als 2 Gewichtsprozent Sauerstoff aufweist.
  4. Prozess nach Anspruch 1, wobei die Erzeugung eines stickstoffreichen Stroms umfasst, dass ein Luftstrom durch ein Sauerstoffadsorptionsmittelmaterial geleitet wird, um zumindest einen wesentlichen Anteil des Sauerstoffs von der Luft zu entfernen und die Stickstoffkonzentration zu erhöhen.
  5. Verfahren zum Spülen von Restwasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel, umfassend, dass: ein Luftstrom vorgesehen wird; ein Stickstoffstrom durch Entfernen von Sauerstoff von dem Luftstrom vorgesehen wird; und der Stickstoffstrom durch die Brennstoffzellenstapelanode geführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Entfernen von Sauerstoff von dem Luftstrom umfasst, dass ein Adsorptionsmittelmaterial vorgesehen wird und der Sauerstoff auf dem Adsorptionsmittelmaterial adsorbiert wird, indem der Luftstrom durch das Adsorptionsmittelmaterial geführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, dass das Adsorptionsmittelmaterial regeneriert wird, indem ein Wasserstoffstrom bereitgestellt wird und der Wasserstoffstrom durch das Adsorptionsmittelmaterial geführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Führen des Stickstoffstroms durch die Brennstoffzellenstapelanode umfasst, dass der Stickstoffstrom durch die Brennstoffzellenstapelanode nach einem Abschalten des Brennstoffzellenstapels geführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Führen des Wasserstoffstroms durch das Adsorptionsmittelmaterial umfasst, dass der Wasserstoffstrom durch das Adsorptionsmittelmaterial nach einem Abschalten des Brennstoffzellenstapels geführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend, dass ein das Adsorptionsmittelmaterial verlassender Strom durch den Brennstoffzellenstapel geleitet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend, dass das Adsorptionsmittelmaterial während des Führens des Wasserstoffstroms durch das Adsorptionsmittelmaterial erhitzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Führen des Luftstroms durch das Adsorptionsmittelmaterial umfasst, dass der Luftstrom durch das Adsorptionsmittelmaterial während des Starts des Brennstoffzellenstapels geführt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Regenerieren des Adsorptionsmittelmaterials umfasst, dass das Adsorptionsmittelmaterial nach einem Start des Brennstoffzellenstapels regeneriert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Adsorptionsmittelmaterial umfasst: eine Kohlenstoffstruktur, einen Kohlenstoffmolekularsieb, einen Zeolith, CeO und/oder ein Sauerstoff adsorbierendes Material.
  15. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Adsorptionsmittelmaterial reversibel oxidierbare Oxidmaterialien umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend, dass das Adsorptionsmittelmaterial während des Führens des Wasserstoffstroms durch das Adsorptionsmittelmaterial erhitzt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Adsorptionsmittelmaterial CeO und einen Katalysator umfasst.
  18. Verfahren zum Spülen von restlichem Wasserstoff von einer Brennstoffzellenstapelanode, umfassend, dass: ein Luftstrom vorgesehen wird; ein Adsorptionsmittelmaterial vorgesehen wird; ein Stickstoffstrom vorgesehen wird, indem der Luftstrom durch das Adsorptionsmittelmaterial geführt wird; der Stickstoffstrom durch den Brennstoffzellenstapel geführt wird; und das Adsorptionsmittelmaterial regeneriert wird, indem ein Kathodenaustrag von dem Brennstoffzellenstapel bereitgestellt wird und der Kathodenaustrag vor einer Entlüftung des Kathodenaustrags durch das Adsorptionsmittelmaterial geführt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Adsorptionsmittelmaterial eine Kohlenstoffstruktur, einen Kohlenstoffmolekularsieb, einen Zeolith, CeO und/oder ein Sauerstoff adsorbierendes Material umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, ferner umfassend, dass das Adsorptionsmittelmaterial während des Führens des Kathodenaustrags durch das Adsorptionsmittelmaterial erhitzt wird.
  21. Verfahren zum Spülen von restlichem Wasserstoff von einer Brennstoffzellenstapelanode, umfassend, dass: ein Luftstrom vorgesehen wird; ein erstes Adsorptionsmittelmaterial und ein zweites Adsorptionsmittelmaterial vorgesehen werden; ein erster Stickstoffstrom vorgesehen wird, indem der Luftstrom durch das erste Adsorptionsmittelmaterial geführt wird und der erste Stickstoffstrom durch den Brennstoffzellenstapel während des Abschaltens des Brennstoffzellenstapels geführt wird; ein zweiter Stickstoffstrom vorgesehen wird; indem der Luftstrom durch das zweite Adsorptionsmittelmaterial geführt wird und der zweite Stickstoffstrom durch den Brennstoffzellenstapel während des Starts des Brennstoffzellenstapels geführt wird; und das erste Adsorptionsmittelmaterial und das zweite Adsorptionsmittelmaterial regeneriert werden, indem ein Wasserstoffstrom bereitgestellt wird und der Wasserstoffstrom durch das erste Adsorptionsmittelmaterial bzw. das zweite Adsorptionsmittelmaterial geführt wird.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Wasserstoffstrom von dem ersten Adsorptionsmittelmaterial und dem zweiten Adsorptionsmittelmaterial durch den Brennstoffzellenstapel entlüftet wird.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das erste Adsorptionsmittelmaterial und das zweite Adsorptionsmittelmaterial jeweils eine Kohlenstoffstruktur, einen Kohlenstoffmolekularsieb, einen Zeolith, CeO und/oder ein Sauerstoff adsorbierendes Material umfassen.
  24. Verfahren nach Anspruch 21, ferner umfassend, dass das erste Adsorptionsmittelmaterial und das zweite Adsorptionsmittelmaterial während des Führens des Wasserstoffstroms durch das erste Adsorptionsmittelmaterial und das zweite Adsorptionsmittelmaterial erhitzt werden.
  25. Spülsystem zum Spülen von Restwasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel, mit: einer Luftströmungsleitung und einer Wasserstoffströmungsleitung zur Lieferung eines Luftstroms bzw. eines Wasserstoffstroms in den Brennstoffzellenstapel; und einem Adsorber mit einem Adsorptionsmittelmaterial, das in Fluidverbindung mit der Luftströmungsleitung vorgesehen ist, um Sauerstoff von dem Luftstrom selektiv aufzunehmen und zu entfernen und einen Stickstoffstrom in den Brennstoffzellenstapel zu liefern.
  26. Spülsystem nach Anspruch 25, wobei die Wasserstoffströmungsleitung in Fluidverbindung mit dem Adsorber vorgesehen ist, um den Wasserstoffstrom selektiv in den Adsorber zu liefern und das Adsorptionsmittelmaterial zu regenerieren.
  27. Spülsystem nach Anspruch 26, ferner mit einem Adsorptionsmittelheizer, der in thermischem Kontakt mit dem Adsorber zum Heizen des Adsorptionsmittelmaterials vorgesehen ist.
  28. Spülsystem nach Anspruch 25, ferner mit einer Kathodenaustragsverteilungsleitung, die in Fluidverbindung mit dem Adsorber vorgesehen ist, um das Adsorptionsmittelmaterial selektiv zu regenerieren, indem ein Kathodenaustrag von dem Brennstoffzellenstapel zu dem Adsorber geliefert wird.
  29. Spülsystem nach Anspruch 25, ferner mit einem zweiten Adsorber, der ein zweites Adsorptionsmittelmaterial umfasst, das in Fluidverbindung mit der Luftströmungsleitung vorgesehen ist, um Sauerstoff von dem Luftstrom selektiv aufzunehmen und zu entfernen und einen Stickstoffstrom in die Brennstoffzellenstapelanode zu liefern.
  30. Spülsystem zum Spülen von Restwasserstoff von einem Brennstoffzellenstapel, mit: einer Luftströmungsleitung und einer Wasserstoffströmungsleitung zur Lieferung eines Luftstroms bzw. eines Wasserstoffstroms in den Brennstoffzellenstapel; einem Adsorber, der ein Adsorptionsmittelmaterial umfasst, das in Fluidverbindung mit der Luftströmungsleitung und der Wasserstoffströmungsleitung vorgesehen ist, um Sauerstoff selektiv von dem Luftstrom aufzunehmen und zu entfernen und einen Stickstoffstrom in den Brennstoffzellenstapel zu liefern; und einer Wasserstoffabzweigleitung, die in Fluidverbindung mit der Wasserstoffströmungsleitung und dem Adsorber vorgesehen ist, um den Wasserstoffstrom von der Wasserstoffströmungsleitung selektiv an den Adsorber zu liefern und das Adsorptionsmittelmaterial zu regenerieren.
DE102007044639.1A 2006-09-22 2007-09-19 Spülverfahren bei Stapelabschaltung Expired - Fee Related DE102007044639B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/534,272 US8445145B2 (en) 2006-09-22 2006-09-22 Stack shutdown purge method
US11/534,272 2006-09-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007044639A1 true DE102007044639A1 (de) 2008-04-17
DE102007044639B4 DE102007044639B4 (de) 2014-02-27

Family

ID=39185146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007044639.1A Expired - Fee Related DE102007044639B4 (de) 2006-09-22 2007-09-19 Spülverfahren bei Stapelabschaltung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8445145B2 (de)
JP (1) JP2008078140A (de)
CN (1) CN101162785B (de)
DE (1) DE102007044639B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013203310A1 (de) * 2013-02-27 2014-08-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5120593B2 (ja) * 2006-10-18 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US20090023040A1 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Ford Motor Company Oxygen removal systems during fuel cell shutdown
DE102008037664A1 (de) * 2008-08-14 2010-02-18 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Inertisierung von Brennstoffzellensystemen
KR101060282B1 (ko) 2009-02-12 2011-08-29 (주)퓨얼셀 파워 연료 전지 시스템의 퍼지 방법
CA2763526C (en) * 2009-06-03 2017-06-27 Bdf Ip Holdings Ltd. Methods of operating fuel cell stacks and systems
US8597841B2 (en) * 2009-09-04 2013-12-03 Lg Fuel Cell Systems Inc. Method for generating a gas which may be used for startup and shutdown of a fuel cell
US8802305B2 (en) * 2010-09-29 2014-08-12 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell system and processes
JP2013089352A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム及びその停止方法
NL2009391C2 (en) * 2012-08-30 2014-03-03 Cooll Sustainable Energy Solutions B V Adsorption cell, adsorption cluster and adsorption compressor as well as a method of operating an adsorption compressor.
FR3008235A1 (fr) * 2013-07-04 2015-01-09 Michelin & Cie Procede d'arret d'un systeme a pile a combustible, et systeme a pile a combustible
KR101534920B1 (ko) 2013-09-05 2015-07-07 현대자동차주식회사 연료전지 시동 장치 및 방법
EP3009186A1 (de) 2014-10-15 2016-04-20 Haldor Topsøe A/S Reaktorsystem mit Mitteln für Katalysatorschutz während Reisen oder Abschaltung
GB2582359B (en) 2019-03-21 2022-01-19 Intelligent Energy Ltd Fuel cell startup/shutdown degradation mitigation by removal of oxygen ad/absorption media
CN110854415B (zh) * 2019-10-23 2022-02-11 中国第一汽车股份有限公司 一种燃料电池吹扫装置及其吹扫方法
WO2023155982A1 (en) * 2022-02-16 2023-08-24 Volvo Truck Corporation A fuel cell system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0622154B2 (ja) 1983-09-20 1994-03-23 三洋電機株式会社 空冷式燃料電池の窒素パージ方法
JPH06203864A (ja) * 1993-01-06 1994-07-22 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池システム
JP4094689B2 (ja) * 1996-04-05 2008-06-04 阿南化成株式会社 酸素吸収放出能を有する複合酸化物の製造法
US20020076583A1 (en) 2000-12-20 2002-06-20 Reiser Carl A. Procedure for shutting down a fuel cell system using air purge
US20020076582A1 (en) 2000-12-20 2002-06-20 Reiser Carl A. Procedure for starting up a fuel cell system using a fuel purge
US20020102443A1 (en) 2001-01-25 2002-08-01 Deliang Yang Procedure for shutting down a fuel cell system having an anode exhaust recycle loop
US6514635B2 (en) 2001-01-25 2003-02-04 Utc Fuel Cells, Llc Procedure for shutting down a fuel cell system having an anode exhaust recycle loop
JP2003163024A (ja) * 2001-11-26 2003-06-06 Nissan Motor Co Ltd 改質型燃料電池システム
US6913845B2 (en) 2002-10-28 2005-07-05 Utc Fuel Cells, Llc Reducing fuel cell cathode potential during startup and shutdown
JP4259203B2 (ja) * 2002-10-29 2009-04-30 トヨタ自動車株式会社 燃料改質装置および燃料電池システム
JP4547868B2 (ja) 2003-06-04 2010-09-22 パナソニック株式会社 固体高分子電解質型燃料電池
US6991864B2 (en) * 2003-09-23 2006-01-31 Utc Fuel Cells, Llc Storage of fuel cell energy during startup and shutdown
JP2005267898A (ja) 2004-03-16 2005-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム
US20060035122A1 (en) 2004-08-13 2006-02-16 Weissman Jeffrey G Method for cooling oxygen sensitive components

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013203310A1 (de) * 2013-02-27 2014-08-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle

Also Published As

Publication number Publication date
CN101162785B (zh) 2013-07-17
JP2008078140A (ja) 2008-04-03
DE102007044639B4 (de) 2014-02-27
CN101162785A (zh) 2008-04-16
US8445145B2 (en) 2013-05-21
US20080075986A1 (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007044639B4 (de) Spülverfahren bei Stapelabschaltung
DE10394016B4 (de) Anfahr-System und -Verfahren für eine Brennstoffzellen-Stromerzeugungsanlage, welche eine Kathodenelektroden-Brennstoffspülung verwendet
DE10295887B4 (de) Verfahren zum Abschalten eines Brennstoffzellensystems mit einer Anodenabgas-Rückführungsschleife
DE10065459B4 (de) Ein Entlüftungssystem und ein Verfahren zur gestuften Entlüftung eines Brennstoffzellensystems bei Schnellabschaltung
DE102010005294B4 (de) Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Spülen von Wasser aus einem Brennstoffzellenstapel bei Systemabschaltung
DE102007059999A1 (de) Verfahren zum Mindern von Brennstoffzellen-Verschlechterung aufgrund von Einschalten und Abschalten mittels Wasserstoff-/Stickstoffspeicherung
DE10085063B4 (de) Verfahren und Vorrichtung für die Entfernung von Kontaminanten aus dem Kühlmittelvorrat eines Brennstoffzellenkraftwerks
DE102008024233A1 (de) Rückgewinnung von Inertgas aus einem Brennstoffzellen-Abgasstrom
DE10115336A1 (de) Brennstoffzellensystem sowie Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems
DE102014210511A1 (de) Brennstoffzellenverwaltungsverfahren
DE19727588C1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines wasserstoffreichen und kohlenmonoxidarmen Gases
DE102010048253B4 (de) Verfahren zur Rekonditionierung eines Brennstoffzellenstapels
DE112004002565T5 (de) Verfahren zum Starten einer Brennstoffzelle mittels einer Brennstoffspülung
DE102020104043A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE10347138B4 (de) Brennstoffzellensystem
DE102004010165A1 (de) Gerät zur Wasserstoffseparation und Brennstoffzellensystem
DE102019209767A1 (de) Verfahren zum Abstellen einer Brennstoffzellenvorrichtung, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE112006000730T5 (de) Wasserstofferzeugungsvorrichtung und eine solche einschliessendes Brennstoffzellensystem
DE102020102398A1 (de) Verfahren zur Regeneration einer Brennstoffzellenvorrichtung sowie eine Brennstoffzellenvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzellenvorrichtung
DE102013203310A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle
DE102015205508A1 (de) Verfahren zum Starten eines Brennstoffzellensystems
EP1481436B1 (de) Verfahren zur inertisierung der anoden von brennstoffzellen
WO2008083706A1 (de) Brennstoff zellensystem mit emissionsminderung
DE102006056377A9 (de) Vorrichtung für ein Brennstoffzellenfahrzeug zum Verhindern der Bildung einer Wasserstoff/Sauerstoff-Grenzfläche an der Anodenseite
WO2006072291A2 (de) Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer brennstoffzelle

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC , ( N. D. , US

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US

Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, MICH., US

Effective date: 20110323

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141128

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0008040000

Ipc: H01M0008042230