TWI401837B - 燃料電池的再水合作用 - Google Patents

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Description

燃料電池的再水合作用
本發明乃關於燃料電池且特別是質子交換膜類型之燃料電池，其中氫氣係供應至燃料電池陽極側、氧氣係供應至燃料電池陰極側、而水副產物則係在燃料電池陰極側產生且從其中移除。
此燃料電池係含有一介於二多孔電極間的質子交換膜(PEM)、以及含有膜電極組(MEA)。MEA本身傳統上係介於：(i)具有鄰近MEA陰極表面的第一表面的陰極擴散結構、以及(ii)具有鄰近MEA陽極表面的第一表面的陽極擴散結構。陽極擴散結構的第二表面係與用於電流收集以及用於將氫氣分配至陽極擴散結構第二表面的陽極流場板接觸。陰極擴散結構的第二表面係與用於電流收集、用於將氧氣分配至陰極擴散結構第二表面、以及用於將過量水從MEA中取出的陰極流場板接觸。陽極與陰極流場板傳統上每一者皆含有剛性的導電物質，其在鄰近各個擴散結構的表面上係具有用於輸送反應氣體(例如為氫氣與氧氣)以及移除廢氣(例如為未用到的氧氣與水汽)的流體流動導管。
此燃料電池操作上的一重要考量是在MEA中水的管理。在PEM燃料電池的操作過程中，來自氫氣與氧氣間的反應的產物水係在MEA催化位置上形成。此水必須在氧氣輸送至MEA陰極表面的同時經由陰極擴散結構從MEA排出。不過亦重要的是MEA應維持適當的水合以確保電池的內電阻係保持在可容忍的限制中。對MEA濕度控制的失誤將導致熱點以及可能的電池故障及/或不良的電池性能。
燃料電池氫氣與氧氣間的電化學反應過程中的重要功能是質子經由PEM的移動程序。質子交換程序僅發生於固態PEM已充份水合時。當所存在的水量不足時，薄膜的水阻力特性將限制質子移動程序、而導致電池內電阻的提高。當PEM過飽和時，過量水將有可能會溢流MEA的電極部份、而限制氣體進入所謂的三相反應界面。這些事項對燃料電池的整體性能都同時會有不良的效應。
雖然水會由於燃料電池反應的一部份而在陰極處產生，不過其必須在整個MEA上維持水平衡。當乾燥空氣導入電池時，其將會有在橫過薄膜上產生不平衡水分佈的趨勢，而使入口附近區域較其他處更為乾燥。最後此將對薄膜產生機械應力而導致不均勻的電流分佈，其兩者皆會導致過早的失誤。為了克服此點，現存的作法是在氣流輸送至燃料電池的活化部份前先將其預先濕化。此將提高系統的複雜度且對某些燃料電池應用通常是不實際的。
在開放式陰極燃料電池中，陰極流場板係對環境空氣開放，其通常係藉例如為風扇的低壓空氣來源協助以提供電池堆冷卻與氧氣供應的雙重功能。此允許去設計非常簡單的燃料電池系統，以避免通常與使用加壓陰極與加濕次系統的燃料電池堆有關的高寄生損失(亦即燃料電池支援系統的電力排流)。不過，空氣流動的雙重目的(對氧氣輸送與空氣冷卻兩者)可能會導致空氣流動需求上的衝突。對冷卻而言，將需要非常高的化學計量空氣流過陰極電極、且取決於環境條件與電池堆溫度，其可能會造成低薄膜含水量(造成低性能)、或在極端的情況下造成水份隨著時間從燃料電池堆持續的淨損失，其最後將導致電池堆停止運作。此係因為對設定程度的電池堆動力輸出(電流密度)而言，將會在燃料電池聚合物薄膜的含水量與藉空氣流動以除水的速率間達成平衡。較低的電流、高空氣流動與較熱的電池堆將傾向於降低薄膜含水量，而相反地較高的電流、較低的空氣流動與較冷的電池堆將提高薄膜含水量。
本發明的目的係提供一種用於克服或至少減輕至少某些上述缺點的改良後的燃料電池設計以及控制策略。
根據一觀點，本發明係提供一種電化學燃料電池組，其含有：包含數個燃料電池的燃料電池堆，其每一者皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從電池堆輸送電流的電力出口；以及除了燃料電池組的外部獨立電流需求或加以替代外，一用於定期且暫時地提高燃料電池堆所輸出的電流、以在再水合作用的間隔期間提高燃料電池的水合程度的電池堆電力控制器。
根據另一觀點，本發明係提供一種電化學燃料電池組，其含有：包含數個燃料電池的燃料電池堆，其每一者皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從電池堆輸送電流的電力出口；一與燃料電池堆組的電流需求無關且基於週期基準調節流過燃料電池堆的空氣、以提供可提高燃料電池水合程度的再水合間隔的電池堆控制器；以及於再水合作用的間隔期間用於維持對燃料電池組外部負載的電流需求的裝置。
根據另一觀點，本發明係提供一種操作電化學燃料電池組的方法，其係具有包含數個燃料電池的燃料電池堆，其每一者皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從電池堆輸送電流的電力出口，該方法係包含步驟：於再水合作用的間隔期間、在與燃料電池組的外部電流需求無關之下，定期且暫時地提高燃料電池堆所輸出的電流、以提高燃料電池的水合程度，以及於再水合作用的間隔期間維持對燃料電池組的外部負載的電流需求。
根據另一觀點，本發明係提供一種操作電化學燃料電池組的方法，其係具有包含數個燃料電池的燃料電池堆，其每一者皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從電池堆輸送電流的電力出口，該方法係包含步驟：在與燃料電池堆組的電流需求無關之下且基於週期基準調節流過燃料電池堆的空氣、以提供可提高燃料電池水合程度的再水合間隔、同時於再水合作用的間隔期間維持對燃料電池組的外部負載的電流需求。
在一般的觀點中，本發明係提供一種燃料電池組，其中於再水合作用的間隔期間、像是電流從裝置中的燃料電池堆流出或空氣流入的一或多個操作參數係定期地調節以間歇地提高燃料電池堆的水合程度，其係與燃料電池組外部負載對燃料電池組的電流需求無關。於再水合作用間隔期間，仍維持輸送至外部負載的電流。
本發明提出暫時地破壞薄膜含水量與水移除速率間的平衡(應藉燃料電池堆的現行操作條件以決定)以達成較高的電池堆與系統效率。該程序包括在短時間內於燃料電池陰極處產生過量水、且隨後以較高的性能操作電池堆，同時與較低含水量的平衡將逐漸重建。該方法可視需要以特定的間隔頻率重複。
其間過量水被製造的一段短時間在本陳述中係稱為”再水合間隔”，該語句係用以表示一段時間，其中燃料電池組係積極地控制其操作環境以提高水合程度至高於另外以基於對燃料電池的外部電負載與其環境操作條件(例如為溫度)之下的所決定的程度。此再水合方法可藉下述技術的其中之一或兩者以達成：a)在較藉對燃料電池組的外部施加負載所決定的”正常”操作條件為高的動力輸出下操作燃料電池，因此可經由電化學反應以產生過量水，以及b)調節或短暫停止通過燃料電池的空氣量(流量)，以使水移除程序減至最小。
此程序的主要效益是由於較高的電池電壓而在正常操作條件過程中得到改良的性能，以提供改善的能源轉化效率。此將造成較低的電池堆操作溫度，其可延長薄膜的平均壽命。此處所描述的再水合程序的有利效應在燃料電池組的啟動過程中是最顯著的。此特別是在對新建燃料電池調理的情形，其中再水合方法可改善未調理過的燃料電池堆對即時高負載需求的回應。
次要的效益係允許空氣冷卻式(開放式陰極)燃料電池堆在範圍較寬廣的環境中操作，特別是較熱且較乾燥的周遭條件。在使用開放式陰極電池堆的燃料電池系統中，傳統上調整燃料電池薄膜含水量的唯一途徑是改變藉冷卻風扇所引導的氣流，其中氣流的提高將造成較低的電池堆溫度且相反地較低的氣流將使電池堆升溫。不過，取決於周遭空氣濕度，其中任何一此種作用實際上皆會造成水進一步從電池堆漏失。本發明建議將燃料電池堆整合至具有硬體與操作控制器的系統內，以提供不直接取決於操作環境與外部負載條件的再水合作用，從而維持更佳的性能。
定期且暫時地提高從燃料電池所輸出的電流至高於其基準負載的較高電流的效應係顯示於圖1中。於此，電池堆係以320毫安培/平方厘米的基準負載操作。基準負載可以認為是藉對燃料電池組的外部電流需求、以及燃料電池組本身在燃料電池堆上的任何連續寄生負載(亦即控制迴路、風扇等)所決定。對燃料電池堆的定期與暫時地提高電流需求係以電流脈衝的方式發生，其中對分別在2與5分鐘間隔下約5秒的再水合間隔的電池堆電流係提高至900毫安培/平方厘米。在效率上的整體改善係基於50℃下H2 的低燃燒熱值(LHV)，且假設在高負載下於5秒再水合脈衝過程中為零效率。
如圖1中的線10所示，320毫安培/平方厘米的穩態基準負載將產生正好超過0.65伏特的電池電壓與52.4%的LHV。當以每2分鐘持續5秒鐘的再水合間隔操作時，電池電壓係藉圖1的線11以顯示。此對應於約4.2%的再水合負荷週期且產生57.6%的LHV。當以每5分鐘持續5秒鐘的再水合間隔操作時，電池電壓係藉圖1的線12以顯示。此對應於約1.7%的再水合負荷週期且產生57.2%的LHV。
在再水合間隔後的電池電壓的立即提高與隨後的衰退規模係明示於圖1中。性能的改善係取決於燃料電池的保水係數、特別是聚合物薄膜以及與其合併的任何氣體擴散層、還有溫度與流過電池堆的空氣的特性。當連同靠近MEA的可用於輔助薄膜水量的控制與保留的先進擴散介質一起使用時，水合間隔係特別有效的。當連同多層擴散結構一起使用時，本發明因此係特別有利的，因其可有助於補獲水，例如為英國專利申請案第0501598.7號與對應的國際專利申請案第PCT/GB2006/000074中所描述的開放式陰極電池堆配置。圖5係顯示對在(i)具有單層陰極擴散器的燃料電池、與(ii)具有多層陰極擴散器的燃料電池內的脈衝電流操作、所觀察到在燃料電池性能改善間的比較。上方圖形係顯示組態(ii)的電池電壓，而下方圖形則顯示組態(i)的電池電壓。再水合脈衝係每10分鐘發生一次。
圖2係說明具有與不具有再水合電流脈衝對燃料電池的即時與平均電池電壓的效應。電池電壓軸係代表越過整個電池堆的平均電池電壓、亦即電池堆電壓除以電池堆的電池數目。上方直線20係顯示剛好超過0.69伏特的時間平均電池電壓、而上方圖形21則顯示即時電池電壓，兩者皆指電池堆係在具有再水合間隔下操作。下方直線22係顯示剛好超過0.65伏特的時間平均電池電壓、而下方圖形23則顯示即時電池電壓，兩者皆指電池堆係在不具有再水合間隔下操作。應注意的是下方圖形23較上方圖形21在不同頻率下展示某些週期性。此係因為在兩種情況下，會有週期性的陽極沖洗以清除否則會累積於閉端式陽極組態上的水份，且此將支配下方圖形23。閉端式陽極係定期地切換成開端式組態以在約1秒鐘內從陽極將水沖洗出。不過，從平均與即時電壓20、21較未具有再水合間隔的對等電壓22、23明顯提高可清楚地看出再水合間隔的效應。
為了在燃料電池系統上使用再水合間隔的效應，其將需要如圖3中所描述的額外控制系統。
電化學燃料電池組30係含有一燃料電池堆31，其具有數個串聯連接的燃料電池32。根據傳統的燃料電池堆設計，每一個燃料電池32係包括一用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板。電力輸出33係提供以從電池堆31輸出電流。例如為風扇的冷卻系統34係提供以同時冷卻送至流場板的空氣流與氧氣。來自燃料電池組30的電力係藉外部電力輸出端35、經由繼電器42與43以輸送至外部負載41。
內部電力負載36係在電力控制器38的控制下藉開關37切換以定期且暫時地提高從燃料電池堆31所輸出的電流。輔助或”儲器”電力來源39係經由繼電器43連接至輸出端35，以在當燃料電池堆31切換成供應內部負載36時、可將電力供應給電力輸出端35。負載控制迴路40與冷卻系統34亦可在電力控制器38的控制下。雖然儲器電力來源39較佳係充電電池，不過像是超高電容器的任何其他形式的適當電荷儲存裝置皆可使用。負載控制迴路40較佳係DC/DC轉換器。
在使用時，燃料電池堆31正常係切換至供應外部負載41、且內部負載36與儲器電力來源39兩者皆與燃料電池堆31與電力輸出端35電氣隔離。
不過，在再水合間隔期間，電力控制器38將開啟繼電器42且操作開關37，以使儲器電力來源39與燃料電池堆31隔離、且來自燃料電池堆31的電流係引導至內部負載36。為了避免至外部負載41的電力中斷，電力控制器38同時將保持繼電器43在關閉的狀況下，維持儲器電力來源39與電力輸出端35間的電力連通以藉此供應外部負載41。在再水合間隔結束時，控制器38將操作開關37與繼電器42以將內部負載36與燃料電池堆31加以隔離、且將燃料電池堆重新連接至輸出端41。此時，儲器電力來源39較佳係維持連接，以使其可藉來自燃料電池堆31的電流以充電。在適當的充電週期後，負載控制迴路40可操作以使用第三繼電器44來隔離儲器電力來源39。此外，儲器電力來源39可隨時總是保持連接。
因此，可以瞭解的是燃料電池堆31為主要的電力來源，但在再水合間隔期間，電池組39將是對外部負載41的唯一電力供給者。當燃料電池堆31接回線路時，其將能夠對電池39完全充電、且當電池接近完全充飽時，進入其中的電流將會減小。
各種不同的修改可用於進行此配置。例如，若在再水合間隔期間並不需要將燃料電池堆31以及內部負載36與外部負載41隔離，則開關37可以不須要是各種不同的雙切類型。換句話說，只要在再水合間隔期間所需的電力仍能夠輸送至外部負載41，則原則上內部負載36在再水合間隔期間可以只是以並聯的方式加入外部負載41。在此情況下，儲器電力來源39並不嚴格要求，此係因為即使在再水合間隔期間電流仍維持從燃料電池堆31輸送至外部負載41。同樣地，電力輸出端35可以直接連接至燃料電池堆31：內部負載36可根據需要在第一平行迴路內切進與切出；且儲器電力來源亦根據需要在第二平行迴路內藉充電控制以切進與切出。
如此，在一般的觀點上，於再水合間隔期間、除了燃料電池組的外部獨立電流需求或加以替代外，其承認電池堆電力控制器38可以使用內在負載36以定期且暫時地提高從燃料電池堆所輸出的電流。若有需要，可以使用電力控制裝置在內部負載36內以控制的方式切換以避免高開關暫態。
再水合間隔亦可以藉使用定期且暫時地降低送至燃料電池堆31陰極的空氣流以進行。因此，電力控制器38亦可以構建以在再水合間隔期間降低送至冷卻風扇34的電力。冷卻風扇較佳係在再水合間隔期間加以關閉。
如此，在一般的觀點上，電池堆電力控制器38係基於週期基準且與燃料電池堆的電流需求無關之下、調節流過燃料電池堆31的空氣、以提供可提高燃料電池水合程度的再水合間隔。在本文中用語”與...無關(independent)”係用於指出其係與對燃料電池組30的外部電力負載41的立即或短暫變化無關。
空氣流量調節與提高負載兩者皆可用於實施再水合間隔的目的。圖4之圖示係說明此操作的電流與電壓分佈。上方圖形50係代表為時間函數的電池堆電壓、而下方圖形51則代表為時間函數的電池堆電流。
在時間區間52(t＝0－6秒)中，其係說明燃料電池的正常操作。在下一個時間區間53(t＝6－10秒)中，將提供陰極氣流的冷卻風扇34關閉，以造成電池堆溫度的提高。在此時間區間結束時，將可觀察到電池電壓的稍微下降，以及對應的電流的少許提高以維持固定的電力，此係由於質傳限制所造成。在當輸入DC/DC轉換器40的電壓已接近電池39的終端電壓時，來自燃料電池的電流將下降至零。此時，輸送至輸出終端35的電力將藉電池39以補充。
來自燃料電池堆31的輸出然後係藉在最小電力負載下開啟繼電器42以隔離，以使電池39對應用(例如為外部負載41)提供連續的電力供應，證據為電流在時間區間54(t~10－11秒)會下降至零。在時間t＝11秒時，內部負載電阻36係切換越過燃料電池堆31的終端33，如尖峰波形55所顯示。此使燃料電池堆31將在亦即高電流間隔56(t~11－12秒)的一段控制時間內進一步承受電負載。
在此高電流間隔56期間，於燃料電池堆31的流體流動導管中所殘留的氧化劑將會耗盡、且電池堆終端電壓將朝0伏特下降。在沒有風扇34以將水副產物抽走的情況下，過量的水將停留在每一個電池31的MEA/氣體擴散層界面上。在高電流間隔56後，燃料電池堆31在隔離間隔57期間係與所有的電負載隔離(t＝12－16秒)。在此隔離間隔期間，電流流動為零、且電池堆電壓50將在點58(t＝16秒)恢復至高峰。在重連接時間間隔59期間(t~16－18秒)，來自電池堆31的電力係使用DC/DC轉換器40上的數位控制、以控制的方式回復成連線，以逐漸地提高電流限制設定點。在點60處，燃料電池係完全連線且開始對電池39充電(在t＝18秒)。在下個時間間隔61期間，燃料電池將對電池充電且同時提供電力給外部負載41。在電池39接近完全充飽後，電流將逐步地降低。
在例如為介於2與5分鐘間的適當時間間隔後，將開始下一個再水合操作(未示於圖4中)。可有效地提供電池電壓的有用平均升高的任何適當時間間隔皆可被使用。根據例如為溫度與濕度的環境條件、以及燃料電池是否在固定或可變負載下運轉，時間間隔例如可以是如1分鐘的短或如2小時的長。
再水合操作的最適頻率係取決於許多因素、其包括例如為溫度與濕度的大氣條件。當使用多層陰極氣體擴散層時，與單氣體擴散層配置相比，其在電化學性能上將會有顯著較高的提昇，且對燃料電池性能回至平衡程度將會是較長的一段時間。此係與使用具有與傳統加壓式陰極者不同的開放式陰極電池堆的技術相同的情況，在前者的情況中，強制空氣流動會迅速地引導過量水份的移除。
再水合操作較佳係基於固定的週期基準以自動執行。不過，可以瞭解的是可使用進一步的控制法則以在其中無再水合操作發生的正常模式、與其中定期與暫時的再水合操作有進行的再水合模式間切換燃料電池組30。再水合操作的週期性可根據某些可測量的電池堆操作參數以控制，其例如為平均溫度、濕度、電壓分佈、電流分佈與電力需求等。再水合間隔的負載循環可根據某些可測量的電池堆操作參數以控制，其例如為平均溫度、濕度、電壓分佈、電流分佈與電力需求等。在隔離間隔57期間，其較佳係輸出零電流，但可以瞭解的是亦可輸出低電流。在某些具體實例中，隔離間隔可能不需要。
其他的具體實例係意欲落於所附之請求項範疇中。
30．．．電化學燃料電池組
31．．．燃料電池堆
32．．．燃料電池
33．．．電力輸出
34．．．冷卻系統
35．．．外部電力輸出端
36．．．內部電力負載
37．．．開關
38．．．電力控制器
39．．．儲器電力來源
40．．．負載控制迴路
41．．．外部負載
42．．．繼電器
43．．．繼電器
44．．．第三繼電器
圖1所示者為燃料電池傳統穩態操作時的為時間函數的電池電位圖，其係與二種不同脈衝重複間隔的燃料電池的脈衝電流操作者相比；圖2所示者為燃料電池傳統穩態操作時的為時間函數的瞬時與平均電池電位圖，其係與脈衝電流操作者相比；圖3為用於實施脈衝電流操作方案的電化學燃料電池動力單元的示意圖；圖4所示者為在電池堆水合脈衝之前、過程中與其後時的為時間函數的電池堆電壓與電池堆電流圖；且圖5所示者為對脈衝電流操作在(i)具有單層陰極擴散器的燃料電池、與(ii)具有多層陰極擴散器的燃料電池上對燃料電池性能的相對改善。
30．．．電化學燃料電池組
31．．．燃料電池堆
32．．．燃料電池
33．．．電力輸出
34．．．冷卻系統
35．．．外部電力輸出端
36．．．內部電力負載
37．．．開關
38．．．電力控制器
39．．．儲器電力來源
40．．．負載控制迴路
41．．．外部負載
42．．．繼電器
43．．．繼電器
44．．．第三繼電器

Claims (15)

  1. 一種電化學燃料電池組，其含有：燃料電池堆，其包含數個燃料電池，各燃料電池皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從該燃料電池堆輸送電流的電力出口；以及電池堆電力控制器，其包含可切換負載裝置，除了該燃料電池組的外部獨立電流需求或加以替代外，該電池堆電力控制器係藉由使來自該燃料電池堆的電流通過該可切換負載裝置而用於定期且暫時地提高該燃料電池堆所輸出的電流、以在再水合作用的間隔期間提高燃料電池的水合程度。
  2. 如申請專利範圍第1項之電化學燃料電池組，其進一步包括與該燃料電池組的外部電力輸出端結合的儲器電力來源，其中該電池堆電力控制器係適用於在再水合間隔期間將該燃料電池堆的電力輸出與該外部電力輸出端加以電隔離。
  3. 如申請專利範圍第1項之電化學燃料電池組，其進一步包括與該燃料電池組的外部電力輸出端結合的儲器電力來源，以及用於控制從該儲器電力來源與該燃料電池堆的其中之一或兩者輸送電流至該外部電力輸出端的負載控制裝置。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之電化學燃料電池組，其中該儲器電力來源是充電電池。
  5. 如申請專利範圍第1項之電化學燃料電池組，其中該 電池堆電力控制器係適用於在固定的時間實施再水合間隔。
  6. 如申請專利範圍第1或5項之電化學燃料電池組，其中該電池堆電力控制器係用於回應已介於界限標準的燃料電池堆參數以實施再水合間隔。
  7. 如申請專利範圍第1項之電化學燃料電池組，其中該電池堆電力控制器係適用於實施再水合間隔，其每一間隔皆包括其中從該燃料電池堆所輸出的電流是高於正常操作電流需求的高電流間隔、以及其中從該燃料電池堆所輸出的電流是低於正常操作電流需求的隔離間隔。
  8. 如申請專利範圍第7項之電化學燃料電池組，其中該電池堆電力控制器係在隔離間隔期間適用於將該燃料電池堆加以電隔離。
  9. 如申請專利範圍第3項之電化學燃料電池組，其中該負載控制裝置係適用於在再水合間隔後將高起的電力從該燃料電池堆輸送至該外部電力輸出端。
  10. 如申請專利範圍第1項之電化學燃料電池組，其中該電池堆電力控制器係適用於在再水合間隔期間調節通過該燃料電池堆的流場板的空氣流。
  11. 一種電化學燃料電池組，其含有：燃料電池堆，其包含數個燃料電池，各燃料電池皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從該燃料電池堆輸送電流的電力出口；堆控制器，其適用於以該燃料電池堆組的電流需求無 關且基於週期基準調節流過該燃料電池堆的空氣、以提供可提高該些燃料電池水合程度的再水合間隔；以及於再水合作用的間隔期間適用於維持對該電化學燃料電池組外部負載的電流需求的裝置。
  12. 一種操作電化學燃料電池組的方法，該電化學燃料電池組具有包含數個燃料電池的燃料電池堆，各燃料電池皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從該燃料電池堆輸送電流的電力出口，該方法係包含步驟：於再水合作用的間隔期間、藉由使來自該燃料電池堆的電流通過在該燃料電池堆內的可切換負載裝置，在與該燃料電池組的外部電流需求無關之下，定期且暫時地提高該燃料電池堆所輸出的電流、以提高該些燃料電池的水合程度，以及於再水合作用的間隔期間維持對該電化學燃料電池組的外部負載的電流需求。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中於再水合間隔期間維持電流需求的步驟係含有使用儲器電力來源。
  14. 一種操作電化學燃料電池組的方法，該電化學燃料電池組具有包含數個燃料電池的燃料電池堆，各燃料電池皆具有用於將燃料與氧化劑輸送至其上的膜電極組與流場板、與用於從該燃料電池堆輸送電流的電力出口，該方法係包含步驟：與該燃料電池堆組的電流需求無關且基於週期基準調 節流過該燃料電池堆的空氣、以提供可提高該些燃料電池水合程度的再水合間隔、同時於再水合作用的間隔期間維持對該電化學燃料電池組的外部負載的電流需求。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中於再水合間隔期間維持電流需求的步驟係含有使用儲器電力來源。
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