FR2985611A1 - Method for interruption of operation of stack of proton exchange membrane fuel cell, involves providing air supply in cathode compartment with flow rate of air between specific percent during operation of stack of elementary cells - Google Patents

Method for interruption of operation of stack of proton exchange membrane fuel cell, involves providing air supply in cathode compartment with flow rate of air between specific percent during operation of stack of elementary cells Download PDF

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Abstract

The method involves providing a stack (2) of elementary cells, where each cell includes an anode and a cathode. The anodes form an anode compartment (3) that is supplied with hydrogen, and the cathodes form a cathode compartment (4) that is supplied with air. A cooling circuit (5) comprising a pump (8) is utilized for selectively exchanging heat with a cooling liquid. Temperature of the cells is maintained between 40 and 120 degrees Celsius. An air supply is provided in the cathode compartment with a flow rate of air between 50 and 150 percent during operation of the stack of cells.

Description

La présente invention concerne un procédé d'interruption du fonctionnement d'une pile à combustible. L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'interruption du fonctionnement d'une pile à combustible notamment d'une pile à combustible du 5 type à membrane échangeuse de protons (« PEMFC »), la pile comprenant au moins un empilement de cellules élémentaires pour produire un courant électrique déterminé selon les conditions de fonctionnement de la pile, chaque cellule élémentaire comprenant une anode et une cathode, les anodes de l'empilement formant un compartiment anodique alimenté sélectivement en hydrogène, les 10 cathodes de l'empilement formant un compartiment cathodique alimenté sélectivement en air, la pile comprenant un circuit de liquide refroidissement comprenant une pompe pour sélectivement mettre en échange thermique le liquide de refroidissement avec au moins une partie de l'empilement de cellules, le circuit de liquide de refroidissement comprenant un organe de réchauffage sélectif 15 du liquide de refroidissement. Classiquement, après une phase de fonctionnement, les piles à combustibles contiennent de l'eau liquide qui produite en son sein par réaction chimique ou amenée par un éventuel système d'humidification. Dans le cas d'une pile du type à membrane échangeuse de proton 20 notamment (« PEMFC ») cette eau liquide remplit plus ou moins partiellement les pores de la couche active des Assemblages Membrane-Electrodes (AME), les pores de la couche de diffusion des gaz ainsi que les canaux de distribution des gaz des plaques de cellules. A température négative, l'eau se transforme en glace et obstrue les canaux et les pores. Lors d'un démarrage de la pile à température 25 négative, dans le cas où l'accès des réactifs aux électrodes est impossible, la pile ne peut pas être démarrée. Dans le cas où l'accès n'est que partiellement obstrué par la glace, le démarrage peut être possible mais la répétition de cette situation a un effet de dégradation important des Assemblages Membrane-Electrodes AME. L'invention concerne notamment le redémarrage des piles à combustible 30 dans des conditions de température ambiante négative sans préchauffage de la pile, ni chauffage de l'enceinte où la pile est installée. Pour assurer un démarrage fiable et sans impact notable sur l'intégrité des AME, il est donc nécessaire de réduire la quantité d'eau présente dans les pores 2 9 8 5 6 1 1 2 et les canaux lors de l'arrêt de la pile qui précède la phase de stockage à température négative. L'élimination de l'eau présente dans les canaux peut être faite assez facilement en les purgeant. Classiquement, le compresseur d'alimentation en air est actionné sur une durée longue, soit par à-coups soit de manière continue. L'élimination de l'eau des pores de la couche de diffusion des gaz et des électrodes est plus difficile. En effet, souffler de l'air ne suffit pas, la pile doit être arrêtée (pour ne pas produire d'eau). Il est en pratique difficile de sécher la pile en maintenant un débit d'air élevé, même sur une longue durée. Une fois arrêtée, la pile se refroidit rapidement par échange avec l'extérieur, mais surtout sous effet du flux d'air froid du compresseur et de l'évaporation de l'eau que ce flux génère. Les compresseurs d'air d'alimentation des piles sont choisis généralement pour leur bons rendements 40 %). L'échauffement de l'air du à la compression est de l'ordre de 5 à 10°C. Ainsi, dans le cas où la température ambiante est - 20°C, la température de l'air en entrée de pile ne dépassera pas -10°C. De plus, ce refroidissement se produit de manière hétérogène sur la surface des cellules à combustible : l'entrée d'air est plus vite refroidie que la sortie. Le niveau d'assèchement résultant sera aussi hétérogène. Même dans le cas où le redémarrage serait possible, il sera asymétrique et aura un effet de dégradation des AME. Pour résoudre ce problème, le document US2008003465A décrit un procédé de purge du compartiment anodique de la pile avec de l'air après que la température de la pile ait baissé. The present invention relates to a method of interrupting the operation of a fuel cell. The invention more particularly relates to a method for interrupting the operation of a fuel cell, in particular a proton exchange membrane type ("PEMFC") fuel cell, the cell comprising at least one stack of elementary cells. to produce an electric current determined according to the operating conditions of the cell, each cell comprising an anode and a cathode, the anodes of the stack forming an anode compartment selectively fed with hydrogen, the cathodes of the stack forming a compartment cathode selectively supplied with air, the cell comprising a cooling liquid circuit comprising a pump for selectively heat exchanging the cooling liquid with at least a portion of the cell stack, the coolant circuit comprising a reheating member selective coolant. Conventionally, after an operating phase, the fuel cells contain liquid water that is produced within it by chemical reaction or brought by a possible humidification system. In the case of a proton exchange membrane type (PEMFC) type cell, this liquid water more or less partially fills the pores of the active layer of Membrane-Electrode Assemblies (AME), the pores of the membrane layer. gas diffusion as well as the gas distribution channels of the cell plates. At a negative temperature, the water turns to ice and clogs the channels and pores. When starting the negative temperature battery, in the case where reagent access to the electrodes is impossible, the battery can not be started. In the case where the access is only partially obstructed by the ice, the start may be possible but the repetition of this situation has a significant degradation effect of the Membrane-Electrode Assemblies AME. The invention particularly relates to the restarting of fuel cells 30 under negative ambient temperature conditions without preheating the battery, nor heating the enclosure where the battery is installed. To ensure a reliable start without significant impact on the integrity of the MEAs, it is necessary to reduce the amount of water in the pores 2 9 8 5 6 1 1 2 and the channels when stopping the battery which precedes the storage phase at negative temperature. Elimination of the water present in the channels can be done quite easily by purging them. Conventionally, the air supply compressor is operated for a long time, either jerkily or continuously. Removal of water from the pores of the gas diffusion layer and the electrodes is more difficult. Indeed, blowing air is not enough, the battery must be stopped (not to produce water). In practice, it is difficult to dry the cell while maintaining a high airflow, even over a long period of time. Once stopped, the cell cools quickly by exchange with the outside, but especially under the effect of the cold air flow of the compressor and the evaporation of the water that this flow generates. Battery air compressors are generally chosen for their good performance 40%). The heating of the air due to compression is of the order of 5 to 10 ° C. Thus, in the case where the ambient temperature is -20 ° C, the inlet air temperature will not exceed -10 ° C. In addition, this cooling occurs heterogeneously on the surface of the fuel cells: the air inlet is cooled faster than the outlet. The resulting drying level will also be heterogeneous. Even in the event that the restart is possible, it will be asymmetric and will have an effect of degradation of MEAs. To solve this problem, the document US2008003465A describes a method of purging the anode compartment of the cell with air after the temperature of the battery has dropped.

Le document EP1691439 décrit une procédure d'arrêt d'une pile dans laquelle il est réalisé un arrêt du courant produit par la pile puis une baisse de température en dessous des conditions normales puis enfin une purge de la pile avec de l'air ou de l'azote. Cette solution réalise cependant un séchage incomplet et non-homogène de la pile. The document EP1691439 describes a procedure for stopping a battery in which it is realized a stopping of the current produced by the battery then a temperature drop below normal conditions then finally a purge of the cell with air or nitrogen. This solution, however, performs an incomplete and non-homogeneous drying of the stack.

D'autres solutions réalisent un chauffage de la pile lors du démarrage. Ceci augmente considérablement le temps de démarrage de la pile (jusqu'à plusieurs dizaines de minutes). Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. Other solutions provide heating of the battery during startup. This significantly increases the boot time of the stack (up to several tens of minutes). An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above.

A cette fin, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le procédé d'interruption comprend une phase de séchage de la pile comprenant : - une étape de régulation de la température de l'empilement de cellules entre 40°C et 120°C via le liquide de refroidissement, et, simultanément, - une étape d'alimentation en air du compartiment cathodique avec un débit d'air compris entre 50% et 150% du débit d'air maximal fourni au compartiment cathodique lors du fonctionnement de la pile. To this end, the method according to the invention, moreover in accordance with the generic definition given in the preamble above, is essentially characterized in that the interruption method comprises a drying phase of the cell comprising: a step of regulating the temperature of the stack of cells between 40 ° C. and 120 ° C. via the cooling liquid, and, simultaneously, a step of supplying the cathode compartment with an air flow rate between 50% and 150% of the maximum airflow supplied to the cathode compartment during battery operation.

Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la phase de séchage est précédée d'une phase de fonctionnement dit « sec » comprenant une régulation du fonctionnement de la pile dans lequel : - le compartiment anodique est alimenté en hydrogène, - le compartiment cathodique est alimenté avec un débit d'air compris entre 50% et 100% et de préférence 75% à 100% du débit d'air maximal qui peut être fourni au compartiment cathodique lors du fonctionnement de la pile et, - la température de l'empilement de cellules est régulée entre 40°C et 120°C et de préférence entre 55°C et 100°C par le liquide de refroidissement chauffé et/ou par la chaleur produite par la réaction, et le courant électrique produit par la pile est fixé à une valeur comprise entre zéro et 50% du courant maximal que peut produire la pile, et notamment le courant électrique produit par la pile comprenant des électrodes est compris entre 25 zéro et 0,2A/cm2 de surface active des électrodes, - la phase de fonctionnement dit « sec » a une durée comprise entre une minute et trente minutes et de préférence entre deux minutes et dix minutes, - la pile comprend un compresseur pour l'alimentation sélective en air du compartiment cathodique, l'étape d'alimentation en air du compartiment 30 cathodique de la phase de séchage étant réalisée via le compresseur selon un débit d'air correspondant à un fonctionnement du compresseur compris entre 50% et 100% de la capacité maximale du compresseur et préférentiellement 75% à 100% de la capacité maximale du compresseur, - la phase de séchage de la pile comprend, simultanément ou non à l'étape de régulation de la température de l'empilement, une étape d'alimentation en air du compartiment anodique, - l'étape d'alimentation en air du compartiment anodique de la phase de séchage de la pile est réalisé via le compresseur d'alimentation en air du compartiment cathodique, simultanément ou non à l'étape d'alimentation en air du compartiment cathodique, - la phase de séchage de la pile comprend, simultanément ou non à l'étape de régulation de la température de l'empilement, une étape d'alimentation en 10 hydrogène gazeux du compartiment anodique, - l'étape d'alimentation en hydrogène gazeux du compartiment anodique est réalisée via un compresseur d'hydrogène selon un débit correspondant à un fonctionnement dudit compresseur compris entre 50% et 100% de la capacité maximale du compresseur et préférentiellement 75% à 100% de la capacité dudit 15 compresseur, - la pile comprend un humidificateur sélectif de l'air d'alimentation du compartiment cathodique et éventuellement de l'air sortant du compartiment cathodique, lors de l'étape de d'alimentation en air du compartiment cathodique de la phase de séchage, l'humidificateur étant by-passé dans le sens de l'entrée d'air 20 dans le compartiment cathodique, - la phase de séchage est déclenchée par une logique électronique de commande de la pile : - automatiquement en réponse à un signal d'arrêt de la pile, et/ou - automatiquement en réponse à un signal de commande manuel à 25 distance ou non, automatiquement en fonction d'une situation météorologique déterminée en fonction de l'un au moins parmi : la situation géographique de la pile, une prévision météorologique à proximité de la pile, une mesure de température à proximité de la pile, une mesure d'une variation de température à proximité de la 30 pile, - la phase de séchage a une durée comprise entre une minute et une heure et de préférence entre deux minutes et vingt minutes. Alternativement l'invention peut concerner un procédé d'interruption du fonctionnement d'une pile à combustible, le pile à combustible, notamment du type à membrane échangeuse de protons (« PEMFC »), comprenant au moins un empilement de cellules élémentaires pour produire un courant électrique déterminé selon les conditions de fonctionnement de la pile, chaque cellule comprenant une anode et une cathode, les anodes de l'empilement formant un compartiment anodique alimenté sélectivement en hydrogène, les cathodes de l'empilement formant un compartiment cathodique alimenté sélectivement en air, la pile comprenant un circuit de liquide refroidissement comprenant une pompe pour sélectivement mettre en échange thermique le liquide de refroidissement avec au moins une partie de l'empilement de cellules, le circuit de liquide de refroidissement comprenant un organe de réchauffage sélectif du liquide de refroidissement, le procédé d'interruption comprenant une phase de fonctionnement dite « sec » comprenant une régulation du fonctionnement de la pile dans lequel : - le compartiment anodique est alimenté en hydrogène, - le compartiment cathodique est alimenté avec un débit d'air compris entre 50% et 100% et de préférence 75% à 100% du débit d'air maximal qui peut être fourni au compartiment cathodique lors du fonctionnement de la pile et, - la température de l'empilement de cellules est régulée entre 40°C et 120°C et de préférence entre 55°C et 100°C via le liquide de refroidissement chauffé et/ou par la chaleur produite par réaction à une température comprise entre 40°C et 120°C, et de préférence entre 55°C et 100°C et le courant électrique produit par la pile est régulé à une valeur comprise 25 entre zéro et 50% du courant maximal que peut produire la pile, et notamment le courant électrique produit par la pile est compris entre zéro et 0,2A/cm2 de surface active des électrodes. Les particularités ci-dessus ou ci-après peuvent également être combinées à cette alternative. 30 L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence à la figure unique qui représente de façon 2 9 8 5 6 1 1 6 schématique et partielle la structure et le fonctionnement possible d'un exemple de réalisation de l'invention. La pile 1 à combustible illustrée à la figure est par exemple du type à membrane échangeuse de protons (« PEMFC »). La pile 1 comprend au moins un 5 empilement 2 de cellules élémentaires (« Stack » en anglais) pour produire un courant électrique déterminé par les conditions de fonctionnement de la pile. Chaque cellule comprenant une anode et une cathode séparées par un Assemblage Membrane Electrodes (AME). Les anodes de l'empilement 2 forment un compartiment anodique 3 alimenté sélectivement en hydrogène H2. 10 Les cathodes de l'empilement 2 forment un compartiment cathodique 4 alimenté sélectivement en air, de préférence via un compresseur 7 d'air. Un humidificateur 9 et un circuit 10 de by-pass de l'humidificateur 9 peuvent être prévus sur le trajet de l'air entre le compresseur 7 et le compartiment cathodique 4. L'air sortant du compartiment cathodique 4 peut être contraint à passer dans 15 l'humidificateur 9. Classiquement, la pile 1 comprend un circuit 5 de liquide refroidissement comportant une pompe 8 pour sélectivement mettre en échange thermique le liquide de refroidissement avec au moins une partie de l'empilement 2 de cellules. Le circuit 5 de liquide de refroidissement comprend un organe 6 de 20 réchauffage sélectif du liquide de refroidissement. Ci-dessous sera décrit un procédé permettant de réduire la quantité d'eau contenue dans la pile lors de son arrêt avant stockage à température négative. Ceci permet de préparer un redémarrage normal de la pile 1 à une température négative. Le démarrage ainsi obtenu ne cause pas de dégradation particulière des AME. Selon une particularité avantageuse, lors de la phase d'arrêt, la pile 1 est maintenue en température relativement élevée en utilisant le circuit 5 de refroidissement (et notamment l'organe 6) de réchauffage. Le liquide de refroidissement est chauffé à une température déterminée, 30 comprise par exemple entre 40°C et 120°C et notamment entre 55°C et 100°C. La pompe 8 du circuit 5 de refroidissement est mise en action de manière à maintenir la pile 1 à la température souhaitée (de préférence supérieure à 0°C). Furthermore, embodiments of the invention may include one or more of the following features: the drying phase is preceded by a so-called "dry" operating phase comprising a regulation of the operation of the stack in which: the anode compartment is supplied with hydrogen, the cathode compartment is supplied with an air flow rate of between 50% and 100% and preferably 75% to 100% of the maximum air flow rate that can be supplied to the cathode compartment during of the operation of the battery and, - the temperature of the cell stack is regulated between 40 ° C and 120 ° C and preferably between 55 ° C and 100 ° C by the heated coolant and / or heat produced by the reaction, and the electric current produced by the battery is set to a value between zero and 50% of the maximum current that can produce the battery, and in particular the electric current produced by the battery comprising the cells. ctrodes is between zero and 0.2A / cm 2 of active surface area of the electrodes, the so-called "dry" operating phase has a duration of between one minute and thirty minutes and preferably between two minutes and ten minutes, comprises a compressor for the selective supply of air to the cathode compartment, the step of supplying air to the cathode compartment of the drying phase being carried out via the compressor according to an air flow rate corresponding to a compressor operation between 50% and 100% of the maximum capacity of the compressor and preferably 75% to 100% of the maximum capacity of the compressor, - the drying phase of the battery comprises, simultaneously or not with the step of regulating the temperature of the compressor. stacking, an air supply step of the anode compartment, - the step of supplying air to the anode compartment of the drying phase of the battery is carried out via the compressor of feeding n in the cathode compartment air, simultaneously or not at the cathodic compartment air supply step, - the drying phase of the stack comprises, simultaneously or not with the step of regulating the temperature of the stack, a hydrogen gas supply step of the anode compartment, the step of supplying gaseous hydrogen to the anode compartment is carried out via a hydrogen compressor at a rate corresponding to an operation of said compressor of between 50% and 100% of the maximum capacity of the compressor and preferably 75% to 100% of the capacity of said compressor, the cell comprises a humidifier that selects the feed air for the cathode compartment and possibly air leaving the cathode compartment, when the step of supplying air to the cathode compartment of the drying phase, the humidifier being bypassed in the direction of the air inlet 20 into the compartment cathodic, - the drying phase is triggered by an electronic control logic of the battery: - automatically in response to a signal stopping the battery, and / or - automatically in response to a remote manual control signal or no, automatically according to a weather situation determined according to at least one of: the geographical location of the battery, a weather forecast near the battery, a temperature measurement near the battery, a measurement of In the case of a temperature variation near the battery, the drying phase has a duration of between one minute and one hour and preferably between two minutes and twenty minutes. Alternatively, the invention may relate to a method of interrupting the operation of a fuel cell, the fuel cell, in particular of the proton exchange membrane type ("PEMFC"), comprising at least one stack of elementary cells to produce a electric current determined according to the operating conditions of the battery, each cell comprising an anode and a cathode, the anodes of the stack forming an anode compartment fed selectively with hydrogen, the cathodes of the stack forming a cathode compartment which is selectively supplied with air the cell comprising a coolant circuit comprising a pump for selectively heat exchanging the coolant with at least a portion of the stack of cells, the coolant circuit comprising a selective coolant heating member , the interruption method comprising a phase of so-called "dry" operation comprising a regulation of the operation of the battery in which: the anode compartment is supplied with hydrogen, the cathode compartment is supplied with an air flow rate of between 50% and 100% and preferably 75% at 100% of the maximum air flow rate that can be supplied to the cathode compartment during operation of the battery and, the temperature of the cell stack is regulated between 40 ° C. and 120 ° C. and preferably between 55 ° C. and 100 ° C via the heated coolant and / or the heat produced by reaction at a temperature between 40 ° C and 120 ° C, and preferably between 55 ° C and 100 ° C and the electric current produced by the battery is regulated to a value between zero and 50% of the maximum current that can produce the battery, and in particular the electric current produced by the battery is between zero and 0.2A / cm 2 of active surface of the electrodes. The features above or hereafter can also be combined with this alternative. The invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the above or below features. Other features and advantages will appear on reading the following description, made with reference to the single figure which schematically and partially shows the structure and the possible operation of an example of embodiment of the invention. The fuel cell 1 illustrated in the figure is for example of the proton exchange membrane type ("PEMFC"). The battery 1 comprises at least one stack 2 of elementary cells ("Stack" in English) to produce an electric current determined by the operating conditions of the battery. Each cell includes an anode and a cathode separated by an Electrode Membrane Assembly (AME). The anodes of the stack 2 form an anode compartment 3 selectively fed with hydrogen H 2. The cathodes of the stack 2 form a cathode compartment 4 selectively supplied with air, preferably via an air compressor 7. A humidifier 9 and a bypass circuit 10 of the humidifier 9 may be provided in the path of air between the compressor 7 and the cathode compartment 4. The air leaving the cathode compartment 4 may be forced to pass through In conventional manner, the cell 1 comprises a cooling liquid circuit 5 comprising a pump 8 for selectively heat exchanging the cooling liquid with at least a portion of the stack 2 of cells. The coolant circuit 5 comprises a selector member 6 for selectively heating the coolant. Below will be described a method for reducing the amount of water contained in the battery during its shutdown before storage at negative temperature. This makes it possible to prepare a normal restart of the battery 1 at a negative temperature. The boot thus obtained does not cause any particular degradation of the MEAs. According to an advantageous feature, during the stopping phase, the battery 1 is maintained at a relatively high temperature by using the cooling circuit 5 (and in particular the reheating member 6). The cooling liquid is heated to a predetermined temperature, for example between 40 ° C and 120 ° C and especially between 55 ° C and 100 ° C. The pump 8 of the cooling circuit 5 is actuated so as to maintain the battery 1 at the desired temperature (preferably greater than 0 ° C.).

Pendant ce temps, le compresseur 7 d'air peut purger et sécher le compartiment cathodique 4 de la pile 1 (et éventuellement aussi le compartiment anodique 3). Le débit d'air de purge peut être fixé à une valeur prédéterminée pouvant 5 correspondre au maximum de la capacité de soufflage du compresseur 7 d'air. De préférence le compartiment anodique 3 n'est pas alimenté en hydrogène ni en air pendant cette phase de séchage. Cependant, en variante, et de façon analogue, le compartiment anodique 3 peut aussi être vidé de son eau par l'action de purges via de l'hydrogène gazeux. 10 Alternativement ou cumulativement à ce qui précède, la pile 1 peut être maintenue dans une phase de fonctionnement « sec » avant son arrêt. C'est-à-dire que la pile 1 est alimentée en hydrogène et en air, mais les conditions de régulation de la pile sont celles qui favorisent au maximum l'assèchement de la pile 1. Par exemple, la pile 1 reçoit un débit d'air réactif maximum, une 15 température de pile maximum pour un courant de pile produit minimum. Ceci correspond à un fonctionnement produisant un minimum d'eau dans la pile 1. Ces deux méthodes peuvent être combinées. Le cas le plus favorable en terme d'assèchement consiste à utiliser d'abord la phase de fonctionnement « sec » et ensuite la première méthode décrite précédemment. 20 Par exemple, la phase de fonctionnement « sec » est utilisée d'abord jusqu'au niveau d'assèchement maximum qu'elle permet d'atteindre, puis ensuite la phase de séchage de la pile (purge par un flux d'air et réchauffement de la pile 1) est mise en oeuvre. Cet ordre préféré permet d'atteindre un résultat avantageux en consommant le moins possible d'énergie autre que l'énergie produite par la 25 pile. L'action de débits de gaz de purge couplé à une température relativement haute de la pile 1 permet d'évacuer non seulement l'eau des canaux mais aussi une grande partie de l'eau contenue dans les couches de diffusion des gaz et des électrodes. Le maintien d'une température relativement élevée et homogène sur la 30 surface des cellules de la pile 1 permet un redémarrage homogène de la pile sans dégradation des AME. Dans le cas où un humidificateur 9 est présent du côté de la cathode (cf. figure), l'humidificateur 9 peut être by passé lors de l'introduction d'air dans le compartiment cathode 4. During this time, the air compressor 7 can purge and dry the cathode compartment 4 of the battery 1 (and possibly also the anode compartment 3). The purge air flow rate can be set to a predetermined value which can correspond to the maximum of the blowing capacity of the air compressor 7. Preferably the anode compartment 3 is not supplied with hydrogen or air during this drying phase. However, alternatively, and analogously, the anode compartment 3 can also be drained of its water by the action of purges via hydrogen gas. Alternatively or cumulatively to the above, the battery 1 can be maintained in a "dry" operating phase before stopping. That is to say that the battery 1 is supplied with hydrogen and air, but the conditions of regulation of the battery are those that maximize the drying of the battery 1. For example, the battery 1 receives a flow maximum reactive air, a maximum battery temperature for a minimum product battery current. This corresponds to an operation producing a minimum of water in the cell 1. These two methods can be combined. The most favorable case in terms of dewatering consists of using the "dry" operating phase first and then the first method described above. For example, the "dry" operating phase is first used up to the maximum level of drying it achieves, then the drying phase of the cell (purge by a flow of air and heating of the battery 1) is implemented. This preferred order makes it possible to achieve an advantageous result by consuming as little energy as possible other than the energy produced by the cell. The action of purge gas flows coupled to a relatively high temperature of the cell 1 makes it possible to evacuate not only the water from the channels but also a large part of the water contained in the diffusion layers of the gases and the electrodes. . Maintaining a relatively high and homogeneous temperature on the cell surface of the cell 1 allows a homogeneous restart of the cell without degradation of the MEAs. In the case where a humidifier 9 is present on the cathode side (see FIG.), The humidifier 9 may be passed by during the introduction of air into the cathode compartment 4.

Une solution avantageuse possible consiste à by-passer l'humidificateur 9 uniquement dans le sens de l'entrée d'air dans la cathode. Dans ce cas, le flux d'air sortant de la cathode 4, après avoir séché la pile 1 asséchera aussi l'humidificateur 9. Ceci permet d'éviter que l'humidificateur 9 se bouche sous l'action du gel en présence d'eau. Ceci permet ainsi l'utilisation de l'humidificateur 9 dès les premiers instants du démarrage de la pile 1 à température négative. Il est également possible de purger uniquement l'humidificateur 9 lors de la phase d'arrêt (purge des deux cotés de l'humidificateur 9). Le liquide du circuit de refroidissement peut être chauffé à partir d'énergie stockée dans des batteries, à partir d'un réseau électrique et/ou à partir de l'énergie produite par la pile 1 elle-même. La décision de réaliser une phase d'arrêt selon la ou les méthodes ci- dessus peut être déclenchée par exemple : - systématiquement à chaque arrêt de la pile 1, et/ou - vie une commande manuelle (à distance ou non), et/ou - en réponse à une situation prédéterminée dans la zone de stockage de la pile 1 tel que : la situation géographique de la pile 1 et/ou une prévision météorologique et/ou au moins une mesure de température ou de variation de température... A possible advantageous solution is to bypass the humidifier 9 only in the direction of the air inlet into the cathode. In this case, the air flow leaving the cathode 4, after drying the battery 1 will also dry the humidifier 9. This prevents the humidifier 9 is clogged under the action of the gel in the presence of water. This allows the use of the humidifier 9 from the first moments of starting the battery 1 at negative temperature. It is also possible to purge only the humidifier 9 during the stopping phase (purging both sides of the humidifier 9). The cooling circuit liquid can be heated from energy stored in batteries, from an electrical grid and / or from the energy produced by the battery 1 itself. The decision to carry out a stopping phase according to the method or methods above can be triggered for example: - systematically at each stop of the battery 1, and / or - life a manual control (remote or not), and / or - in response to a predetermined situation in the storage zone of the stack 1 such as: the geographical location of the stack 1 and / or a weather forecast and / or at least one measurement of temperature or of temperature variation ...

Ce procédé peut également être déclenché durant une période de stockage et/ou d'arrêt de la pile. This method can also be triggered during a period of storage and / or stopping of the stack.

Claims (11)

REVENDICATIONS1. Procédé d'interruption du fonctionnement d'une pile REVENDICATIONS1. Procédé d'interruption du fonctionnement d'une pile (1) à combustible notamment d'une pile (1) à combustible du type à membrane échangeuse de protons (« PEMFC »), la pile (1) comprenant au moins un empilement (2) de cellules élémentaires pour produire un courant électrique déterminé selon les conditions de fonctionnement de la pile (1), chaque cellule élémentaire comprenant une anode et une cathode, les anodes de l'empilement (2) formant un compartiment anodique (3) alimenté sélectivement en hydrogène, les cathodes de l'empilement (2) formant un compartiment cathodique (4) alimenté sélectivement en air, la pile (1) comprenant un circuit (5) de liquide refroidissement comprenant une pompe (8) pour sélectivement mettre en échange thermique le liquide de refroidissement avec au moins une partie de l'empilement (2) de cellules, le circuit (5) de liquide de refroidissement comprenant un organe (6) de réchauffage sélectif du liquide de refroidissement, le procédé d'interruption comprenant une phase de séchage de la pile (1) comprenant : - une étape de régulation de la température de l'empilement (2) de cellules entre 40°C et 120°C via le liquide de refroidissement, et, simultanément, - une étape d'alimentation en air du compartiment cathodique (4) avec un débit d'air compris entre 50% et 150% du débit d'air maximal fourni au compartiment cathodique lors du fonctionnement de la pile (1). REVENDICATIONS1. Method of interrupting the operation of a battery CLAIMS1. Method for interrupting the operation of a fuel cell (1), in particular a proton exchange membrane type ("PEMFC") fuel cell (1), the battery (1) comprising at least one stack (2 ) of elementary cells to produce an electric current determined according to the operating conditions of the battery (1), each elementary cell comprising an anode and a cathode, the anodes of the stack (2) forming an anode compartment (3) selectively powered in hydrogen, the cathodes of the stack (2) forming a cathode compartment (4) selectively supplied with air, the battery (1) comprising a cooling liquid circuit (5) comprising a pump (8) for selectively heat exchange the coolant with at least a portion of the stack (2) of cells, the coolant circuit (5) comprising a coolant selective heating member (6), the method of interrupt comprising a drying phase of the battery (1) comprising: a step of regulating the temperature of the stack (2) of cells between 40 ° C. and 120 ° C. via the cooling liquid, and, simultaneously, a step of supplying air to the cathode compartment (4) with an air flow rate of between 50% and 150% of the maximum air flow delivered to the cathode compartment during operation of the battery (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de séchage est précédée d'une phase de fonctionnement dit « sec » comprenant une régulation du fonctionnement de la pile (1) dans lequel : - le compartiment anodique (3) est alimenté en hydrogène, - le compartiment cathodique (4) est alimenté avec un débit d'air compris entre 50% et 100% et de préférence 75% à 100% du débit d'air maximal qui peut être fourni au compartiment cathodique lors du fonctionnement de la pile (1) et, - la température de l'empilement (2) de cellules est régulée entre 40°C et 120°C et de préférence entre 55°C et 100°C par le liquide de refroidissement chauffé et/ou par la chaleur produite par la réaction, et le courant électrique produit par la pile est fixé à une valeur comprise entre zéro et 50% du courant maximal que peut produire la pile (1), et notamment le courant électrique produit par la pile comprenant des électrodes est compris entre zéro et 0,2A/cm2 de surface active des 5 électrodes. 2. Method according to claim 1, characterized in that the drying phase is preceded by a so-called "dry" operating phase comprising a regulation of the operation of the cell (1) in which: the anode compartment (3) is supplied with hydrogen, - the cathode compartment (4) is supplied with an air flow rate of between 50% and 100% and preferably 75% to 100% of the maximum air flow rate that can be supplied to the cathode compartment during operation of the stack (1) and, - the temperature of the stack (2) of cells is regulated between 40 ° C and 120 ° C and preferably between 55 ° C and 100 ° C by the heated coolant and / or by the heat produced by the reaction, and the electric current produced by the battery is set to a value between zero and 50% of the maximum current that can produce the battery (1), and in particular the electric current produced by the battery comprising electrodes is between zero and 0.2A / c m2 of active area of the 5 electrodes. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la phase de fonctionnement dit « sec » a une durée comprise entre une minute et trente minutes et de préférence entre deux minutes et dix minutes. 3. Method according to claim 2, characterized in that the so-called "dry" operating phase has a duration between one minute and thirty minutes and preferably between two minutes and ten minutes. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 10 caractérisé en ce que la pile (1) comprend un compresseur (7) pour l'alimentation sélective en air du compartiment cathodique (4), l'étape d'alimentation en air du compartiment cathodique (4) de la phase de séchage étant réalisée via le compresseur (7) selon un débit d'air correspondant à un fonctionnement du compresseur (7) compris entre 50% et 100% de la 15 capacité maximale du compresseur et préférentiellement 75% à 100% de la capacité maximale du compresseur (7). 4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the stack (1) comprises a compressor (7) for the selective supply of air to the cathode compartment (4), the feeding step in the air of the cathode compartment (4) of the drying stage being carried out via the compressor (7) according to an air flow rate corresponding to an operation of the compressor (7) between 50% and 100% of the maximum capacity of the compressor and preferably 75% to 100% of the maximum capacity of the compressor (7). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la phase de séchage de la pile (1) comprend, simultanément ou non à l'étape de régulation de la température de 20 l'empilement (2), une étape d'alimentation en air du compartiment anodique (3). 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the drying phase of the stack (1) comprises, simultaneously or not with the step of regulating the temperature of the stack (2) , an air supply step of the anode compartment (3). 6. Procédé selon les revendications 4 et 5 prises en combinaison, caractérisé en ce que l'étape d'alimentation en air du compartiment anodique (3) de la phase de séchage de la pile (1) est réalisé via le compresseur (7) 25 d'alimentation en air du compartiment cathodique (4), simultanément ou non à l'étape d'alimentation en air du compartiment cathodique (4). 6. Method according to claims 4 and 5 taken in combination, characterized in that the air supply step of the anode compartment (3) of the drying phase of the battery (1) is performed via the compressor (7) 25 of the cathode compartment (4), simultaneously or not at the cathodic compartment air supply stage (4). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la phase de séchage de la pile (1) comprend, simultanément ou non à l'étape de régulation de la température de 30 l'empilement (2), une étape d'alimentation en hydrogène gazeux du compartiment anodique (3). 7. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the drying phase of the stack (1) comprises, simultaneously or not with the step of regulating the temperature of the stack (2) , a step of supplying gaseous hydrogen to the anode compartment (3). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape d'alimentation en hydrogène gazeux du compartiment anodique (3) est réalisée via un compresseur d'hydrogène selon un débit correspondant à unfonctionnement dudit compresseur (8) compris entre 50% et 100% de la capacité maximale du compresseur et préférentiellement 75% à 100% de la capacité dudit compresseur. 8. Method according to claim 7, characterized in that the step of supplying hydrogen gas to the anode compartment (3) is performed via a hydrogen compressor at a rate corresponding to a functioning of said compressor (8) between 50% and 100% of the maximum capacity of the compressor and preferably 75% to 100% of the capacity of said compressor. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pile (1) comprend un humidificateur (9) sélectif de l'air d'alimentation du compartiment (4) cathodique et éventuellement de l'air sortant du compartiment (4) cathodique, caractérisé en ce que, lors de l'étape de d'alimentation en air du compartiment cathodique (4) de la phase de séchage, l'humidificateur (9) est by-passé dans le sens de l'entrée d'air dans le compartiment cathodique (4). 9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the battery (1) comprises a humidifier (9) selective supply air compartment (4) cathodic and possibly outgoing air of the compartment (4) cathodic, characterized in that, during the step of supplying air to the cathode compartment (4) of the drying phase, the humidifier (9) is bypassed in the direction of the air inlet in the cathode compartment (4). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la phase de séchage est déclenchée par une logique électronique de commande de la pile (1) : - automatiquement en réponse à un signal d'arrêt de la pile, et/ou - automatiquement en réponse à un signal de commande manuel à distance ou non, - automatiquement en fonction d'une situation météorologique déterminée en fonction de l'un au moins parmi : la situation géographique de la pile (1), une prévision météorologique à proximité de la pile (1), une mesure de température à proximité de la pile (1), une mesure d'une variation de température à proximité de la pile (1). 10. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the drying phase is triggered by an electronic control logic of the battery (1): - automatically in response to a stopping signal of the battery , and / or - automatically in response to a remote manual control signal or not, - automatically according to a weather situation determined according to at least one of: the geographical location of the battery (1), a weather forecast near the stack (1), a temperature measurement near the stack (1), a measurement of a temperature variation near the stack (1). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la phase de séchage a une durée comprise entre une minute et une heure et de préférence entre deux minutes et vingt minutes.25 11. Method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the drying phase has a duration of between one minute and one hour and preferably between two minutes and twenty minutes.
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