JP2005531916A - 凍結した燃料電池のバッテリ促進迅速始動 - Google Patents
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Abstract
Description
2H++2e- → H2、
によって水素を発生するだけなので、負のカソード電圧の結果として水は、まったく生成されない。従って、ブートストラップ始動の場合のように、反応は、水/氷の形成によって妨げられない。さらに、任意の水素含有燃料について、アノード反応は、カソード反応:
1/2O2+2H++2e- → H2O、
よりも相当に高速な反応である。このように、目的は、始動中に電池スタックアッセンブリに多くの水素を供給することである。さらに、電池が負電圧に駆動される時に発生する水素は、カソード内の触媒上で電池内を流れている空気と反応をして電池温度を迅速に上昇させ得る。電池が可熱するにつれて電池電圧は、より正になり始め、最終的に電池は、代表的な動作可能性能レベルに到達する。
Claims (16)
- 各電池が、燃料流れ区域を備えるアノードを有する、複数の隣接する燃料電池を含む燃料電池スタック(7)と、
燃料の供給源(13)と、
主負荷(24)と、
を備える燃料電池システムであって、
補助負荷(30)と直列にDC電源(29)を備える直列回路であって、前記電源および前記負荷が、始動中に前記燃料電池スタック内で少なくとも所定の大きさの初期電流密度を生成するように選択される、直列回路と、
前記燃料電池スタック端間に前記主負荷または前記直列回路のどちらか一方を交互に電気的に接続するためのスイッチ(25)と、
前記供給源から前記燃料流れ区域に燃料を施し、その後、前記スイッチに前記直列回路を前記燃料電池スタック端間に接続させるための制御装置(26)と、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 前記燃料電池システムは、酸化剤の供給源(17)をさらに含み、
前記燃料電池の各々は、酸化剤流れ区域を備えるカソードを含み、
前記制御装置(26)は、前記直列回路が前記燃料電池スタック端間に接続される前に、前記酸化剤の供給源から前記酸化剤流れ区域に酸化剤を施すことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記燃料電池システムは、
酸化剤の供給源(26)と、
前記燃料電池スタック内の電圧レベルを指示する手段(33,26)と、
をさらに含み、
前記燃料電池の各々は、酸化剤流れ区域を備えるカソードをさらに含み、
前記制御装置は、時間または前記電圧レベル指示手段に応答して、(1)前記直列回路が前記燃料電池スタック端間に接続された後既定の時間だけ、または(2)前記燃料電池スタック端間の電圧レベルがしきい値電圧レベルを超えた後にのみ、のどちらか一方で、前記酸化剤供給源から前記酸化剤流れ区域に酸化剤を施すことを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記DC電源は、バッテリとスーパーキャパシタのうちの一方であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 各電池が、燃料流れ区域を備えるアノードを有する、複数の隣接する電池を含む燃料電池スタック(7)と、
前記燃料流れ区域に燃料を施す手段(13,14)と、
を備える、凍結した際に始動する燃料電池システムであって、
前記電池内で少なくとも所定の大きさの電流密度を初期に付与するように前記燃料電池スタック内に電流を外部的に強制的に流す手段(29,30)を備えることを特徴とする燃料電池システム。 - 各電池が、燃料流れ区域を備えるアノードを有する、複数の隣接する電池を含む凍結した燃料電池スタック(7)の始動方法であって、該方法は、
前記燃料流れ区域に燃料を施す(13,14)、
ことを含んでおり、
その後、前記電池内で少なくとも所定の大きさの電流密度を初期に付与するように前記燃料電池スタック内に電流を外部的に強制的に流す(29,30)ことを含むことを特徴とする始動方法。 - 前記燃料電池スタック端間の電圧(33)を監視し(26)、
前記燃料流れ区域に過剰燃料を、また前記酸化剤流れ区域に過剰空気(17)を供給し、
前記電圧が、平均電池電圧が正であることを指示した時に、前記燃料電池スタック内に電流を外部的に強制的に流す代わりに、通常負荷(24)を前記燃料電池スタックに接続する(25)、
ことをさらに含むことを特徴とする、各電池が、酸化剤流れ区域を備えるカソードを有する凍結した燃料電池スタックのための請求項6記載の始動方法。 - 前記通常負荷を前記燃料電池スタックに接続している短時間内に前記電圧が低下した場合には、前記通常負荷の接続を解除し(25)、前記燃料電池スタック内に電流を外部的に強制的に流すことを再開することをさらに含むことを特徴とする請求項7記載の方法。
- (1)前記の強制的に流すことを開始した後の時間間隔または(2)前記燃料電池スタック端間の電圧(33)のどちらか一方を監視し(36)、
(1)前記の強制的に流すことを開始した後の所定の時間後または(2)前記電圧が所定の電圧を超えた時、のどちらか一方で、前記酸化剤流れ区域に過剰酸化剤(17)を供給し、
前記電圧が、平均電池電圧が正であることを指示した時に、前記燃料電池スタック内に電流を外部的に強制的に流す代わりに、通常負荷(24)を前記燃料電池スタックに接続する(25)、
ことをさらに含むことを特徴とする、各電池が、酸化剤流れ区域を備えるカソードを有する凍結した燃料電池スタックのための請求項6記載の始動方法。 - 前記通常負荷を前記燃料電池スタックに接続している短時間内に前記電圧が低下した場合には、前記通常負荷の接続を解除し(25)、前記燃料電池スタック内に電流を外部的に強制的に流すことを再開することをさらに含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記所定の大きさは、100mASCと500mASCの間であることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 前記燃料電池スタック内の温度(31)を監視し(26)、
前記温度が、前記燃料電池スタックが凍結温度を上回っていることを指示した時に、前記燃料電池スタック内に冷却剤を循環させることをさらに含むことを特徴とする請求項6記載の方法。 - 冷却剤を加熱し、
前記温度が、前記燃料電池スタックが凍結温度を上回っていることまたは前記冷却剤が凍結温度を上回っていることを指示した時に、前記燃料電池スタック内に冷却剤を循環させることをさらに含むことを特徴とする請求項12記載の方法。 - 凍結した燃料電池スタック(7)を始動するための方法であって、該方法は、
前記電池スタックに燃料を供給し(13,14)、
その後、DC電源(29)を前記燃料電池スタック端間に補助負荷(30)と直列に電気的に接続する(25)、
ことを含み、
前記電源および前記負荷は、前記燃料電池スタック内で所定の電流密度を初期に付与するように選択されることを特徴とする方法。 - 前記燃料電池スタック内の温度(31)を監視し(26)、
前記温度が、前記燃料電池スタックが凍結温度を上回っていることを指示した時に、前記燃料電池スタック内に冷却剤を循環させることをさらに含むことを特徴とする請求項14記載の方法。 - 冷却剤を加熱し、
前記温度が、前記燃料電池スタックが凍結温度を上回っていることまたは前記冷却剤が凍結温度を上回っていることを指示した時に、前記燃料電池スタック内に冷却剤を循環させることをさらに含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
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