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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf das Wiederherstellen der Leistung von
PEM Brennstoffzellen nach Leistungsverlust auf Grund von z.B. Einfrier/Auftau-Zyklen
und/oder plötzliches
Anfahren ("boot
strap" startup) von
gefrorenen Brennstoffzellen.
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Stand der
Technik
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Im
US Patent
4,294,892 wird
die Regeneration oder Wiederherstellung einer Brennstoffzelle (Wiederherstellen
der Brennstoffzelle zur vollen Leistungsfähigkeit nach einem Leistungsverlust)
erreicht durch Reduzieren der Sauerstoffkonzentration an der Kathode
während
der Gesamtgasdruck im Kathodenoxidationsmittelreaktanten-Strömungsfeld
erhalten wird, entweder durch Ersetzen von Sauerstoff mit einer
Argonströmung oder
durch Abschalten des Luftauslasses. Die Spannung an den Anschlussstellen
wird vorzugsweise auf 10% ihres ursprünglichen Werts reduziert. Andere
bekannte Verfahren zum Regenerieren einer Brennstoffzelle umfassen
das Reduzieren oder Beenden der Luftströmung und Ersetzen der Oxidationsmittelströmung durch
eine Inertgasströmung.
In den meisten Fällen
wird die Brennstoffströmung
fortgesetzt, um mit Sauerstoff zu reagieren und ihn dadurch aus
dem System zu entfernen. In manchen Fällen bleibt die Last angeschlossen
und in anderen Fällen
wird die Hauptlast durch eine Hilfslast ersetzt.
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Ein
bekanntes Verfahren zum Regenerieren der Leistung einer Brennstoffzelle,
genannt "hydrogen pumping" ist in der am 22.
Juni 2000 ein gereichten US Patentanmeldung mit der Seriennr. 09/602,361
offenbart. Die Last wird von der Brennstoffzelle getrennt und eine
Stromversorgung mit umgekehrter Polarität wird über den Brennstoffzellenstapel-Output
angeschlossen. Dann wird Wasserstoff durch sowohl das Anoden- als auch
das Kathoden-Strömungsfeld
geleitet. Dies bewirkt, dass Wasserstoffionen, bzw. Protonen oder
Hydroniumionen, von der Kathode zur Anode strömen, und reduziert das Kathodenpotenzial
typischerweise auf unter 0,1 Volt. Die Strömung von Hydroniumionen von
der Kathode zur Anode überträgt Wasser
von der Kathode zur Anode und wird als Protonenverschleppung (proton
drag) bezeichnet. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis es bekannt
ist, dass der Brennstoffstapel zur normalen Leistung zurückkehrt,
wenn der normale Betrieb des Brennstoffzellenstapels wieder aufgenommen
wird. In einer weiteren Ausführungsform
wird die Luft ersetzt durch Inertgas, wobei der Brennstoffzellenstapel-Output
an einem offenen Stromkreis ist (keine Last). Ansteigender Strom
kann auch verwendet werden, um dabei zu helfen, die Spannung über die
Zellen zu reduzieren und die Leistung zu regenerieren.
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Die
Verwendung von Brennstoffzellenstromerzeugungsanlagen in Fahrzeugen
erfordert, dass sie in Umgebungstemperaturen bei bis zu –30° C betrieben
werden können
und dass sie in ein paar Minuten oder weniger angefahren werden
können.
Ein Verfahren zum Starten einer gefrorenen Brennstoffzelle ist es,
Wasserstoff und Luft zu den Anoden bzw. Kathoden zu führen und
sofort Strom von der Brennstoffzelle zu ziehen, wobei das normale
Brennstoffzellenkühlmittel
um die Zelle umgeleitet wird. Das wird als plötzliches Anfahren ("boot strap start") bezeichnet. Die
in der Zelle produzierte Abwärme
als Nebenprodukt der Brennstoffzellenreaktionen bewirkt ein schnelles
Ansteigen der Temperatur des Stapels. Es wurde jedoch gefunden,
dass eine wiederholte Verwendung dieses Verfahrens die Brennstoffzellenstapelleistung
im Wesentlichen auf die gleiche Weise verringert wie sich wiederholende
Einfrier-/Auftau-Zyklen.
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Beschreibung der Erfindung
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Ziele
der Erfindung umfassen das Wiederherstellen der Leistung von Brennstoffzellenstapeln
nach Leistungsverlust z. B. auf Grund sich wiederholender Einfrier/Auftau-Zyklen
oder sich wiederholender plötzlich Anfahr-Zyklen;
ein Brennstoffzellenstapel-Regenerationsverfahren, dessen Effektivität überwacht
werden kann; und eine verbessertes Verfahren zum Wiederherstellen
der Brennstoffzellenstapelleistung.
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Es
ist bekannt, dass der Wiederstand einer Protronenaustauschmembran,
z. B. einer in PEM Brennstoffzellen häufig verwendeten Perfluorsulfonsäuremembran,
zunimmt, wenn der Wassergehalt der Membran abnimmt. Diese Erfindung
basiert auf der Entdeckung, dass teilweises Austrocknen der in der
Protronenaustauschmembran, bzw. in dem Ionomer der Katalysatorschicht
benachbart zur Membran vorhandenen Poren die Leistung der Brennstoffzelle
im Wesentlichen wiederherstellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Leistung eines Brennstoffzellenstapels wiederhergestellt durch
Austrocknen der Brennstoffzellen bis zu dem Grad, bei welchem der
Widerstand über
jede Zelle signifikant zugenommen hat, z.B. um mindestens 5 zu 1
und bevorzugt um 10 zu 1 im Vergleich zum normalen Widerstand der
Zelle. Gemäß der Erfindung
wird Wasser aus allen Makroporen (Poren welche größer als
ca. 100 bis 200 Nanometer im Durchmesser sind) in der Zellenstruktur
verdampft, einschließlich
Poren in den Wassertransportplatten, falls vorhanden, den Substraten,
den Diffusionsschichten und den Katalysatorschichten. Wenn sämtliches
Wasser aus den Makroporen verdampft ist, werden die Mi kroporen,
welche in der Protronenaustauschmembran bzw. im Ionomer innerhalb
der Katalysatorschicht vorhanden sind (welche ca. 4 Nanometer im
Durchmesser sein können),
teilweise ausgetrocknet. Die vollständige Austrocknung wird festgestellt durch
Messen des Widerstands der Brennstoffzellen. Der Widerstand kann über jede
Zelle einzeln gemessen werden oder kann in einem ansonsten geeignet
konstruierten Brennstoffzellenstapel in gutem Zustand kollektiv über den
gesamten Brennstoffzellenstapel gemessen werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein wasserabsorbierendes Gas fließen gelassen in mindestens
eine von: (1) den brennstoffreaktenten Gas-Strömungsfeldern, (2) den Oxidationsmittelreaktanten-Strömungsfeldern
und (3) den Wassermanagement-Strömungsfeldern
(falls vorhanden) von sämtlichen
Brennstoffzellen. In manchen Zellenkonstruktionen dienen die Wasserströmungsfelder
auch als Kühlmittelströmungsfelder.
Das wasserabsorbierende Gas kann Umgebungsluft, Stickstoff oder
anderes Inertgas, oder irgendein anderes Gas sein, welches Wasser
in geeigneter Weise absorbiert und ansonsten nicht schädlich für die vorhandenen
Bedingungen und Verfahren ist. Das Gas kann bei Umgebungstemperatur
oder erhöhter Temperatur
sein. Das Gas kann bei Umgebungsdruck oder bei erhöhtem Druck
sein.
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Weiterhin
wird gemäß der Erfindung
Wasser aus einer Brennstoffzelle entfernt durch Evakuieren von mindestens
einem von: (1) den Brennstoffreaktantengas-Strömungsfeldern, (2) den Oxidationsmittelreaktanten-Strömungsfeldern
und (3) Wassermanagement-Strömungsfeldern
(falls vorhanden) sämtlicher
Brennstoffzellen. Weiterhin können
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein oder mehrere Strömungsfelder
zeitgleich mit dem zur Verfügung
stellen eines wasserabsorbierenden Gases zu diesen Strömungsfeldern
evakuiert werden.
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Die
vorliegende Erfindung bietet nicht nur Verfahren, welche die Brennstoffzellenleistung
wiederherstellt, welche entweder als Ergebnis von wiederholtem Einfrieren
oder wiederholtem plötzlichen
Anfahren verloren gegangen ist, aber es wird auf eine Weise getan,
welche mittels des Widerstands überwacht
werden kann, so dass man weiss, wann das Verfahren vollständig und
erfolgreich ist.
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Andere
Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anschaulich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der
beispielhaften Ausführungsformen,
sowie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine vereinfachte Perspektivansicht einer Brennstoffzelle mit Einrichtungen
für normalen
Betrieb und für
Wiederherstellung der Leistung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung.
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2 ist
eine Leistungskurve für
eine Brennstoffzelle im Verlauf von Einfrier-/Auftauzyklen und nach Regeneration
gemäß der Erfindung.
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3 ist
eine vereinfachte Ansicht einer Brennstoffzelle mit Einrichtungen
für normalen
Betrieb und Wiederherstellen der Leistung gemäß dem zweiten und dritten Aspekt
der Erfindung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Es
wird Bezug genommen auf 1. Ein Brennstoffzellenstapel 4 umfasst
eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 5, welche zwischen Druckplatten 6 durch
Schrauben 7 zusammengepresst sind. Brennstoff wird von einer
Quelle 10 zu dem Stapel durch ein Ventil 11, welches
in seinem normalen Betriebszustand gezeigt ist, einem Brennstoffeinlass 12 und
einem Brennstoffeinlassverzweigungssystem 13 geliefert.
Der Brennstoff strömt
durch die oberen Hälften
der Zellen 5 nach rechts, wie in 1 gesehen,
und wird in einem Verzweigungssystem 18 umgekehrt, wonach
er durch die untere Hälfte
der Zellen nach links strömt,
wie in 1 gesehen, und zu einem Brennstoffauslassverzweigunssystem 19 strömt, von
wo aus er durch einen Brennstoffauslass 20 entweder in
die Umgebung oder in irgendeinen bekannten Brennstoffwiederverwertungskreislauf (nicht
gezeigt) strömt.
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Im
Beispiel von 1 ist das Oxidationsmittel Luft,
welches von der Umgebung durch eine Pumpe 23 bezogen wird,
welches dann durch ein Ventil 24, in seinem normalen Betriebszustand
gezeigt, durch einen Lufteinlass 25 zu einem Lufteinlassverzweigungssystem 26 strömt. Der
Brennstoff strömt
aufwärts
(wie in 1 gesehen) in der rechten Hälfte der
Brennstoffzellen 5, wird in einem Verzweigungssystem 29 umgekehrt und
strömt
dann abwärts
(wie in 1 gesehen) durch die linke Hälfte der
Brennstoffzellen 5 und durch ein Luftauslassverzweigungssystem 30 beim
Luftauslass 31, entweder in die Atmosphäre, oder zu einer Wasserrückgewinnungseinrichtung,
je nach Wunsch.
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In
der Ausführungsform
von 1 wird Wasser durch eine Pumpe 33 von
einem Reservoir 34 durch einen Druckregulator 36 geliefert,
welcher ermöglicht,
dass der Druck der Wasserströmungsfelder
unterhalb des Drucks der Brennstoff-und Luftströmungsfelder ist, durch ein
Ventil 35, in seiner normalen Betriebsposition gezeigt,
zu einem Wassereinlass 36. In der Ausführungsform von 1 weist
ein internes Wassereinlassverzweigungssystem Löcher auf, welche durch jede
der Brennstoffzellen, wie in 1 gesehen
von vorne nach hinten reichen, mit Passagen, um zu ermöglichen,
dass Wasser in die Wassermanagement-Strömungsfelder der Brennstoffzellen
strömt,
welche in Fluidverbindung mit den Brennstoff und Luft- und oder
Luftströmungsfeldern
sind. In ähnlicher
Weise umfasst ein Wasserauslassverzweigungssystem Löcher, welche
durch alle Brennstoffzellen von vorne nach hinten reichen, mit Passagen
zur Aufnahme von Wasser aus jeder Brennstoffzelle, wobei das interne
Wasserauslassverzweigungssystem am Wasserauslass 39 endet.
Das Wasser gelangt dann durch ein Ventil 40, in seiner
normalen Betriebsposition gezeigt, ein Ventil 42 in seiner
normalen Betriebsposition gezeigt, einem Wärmetauscher 43 zum
Kühlen
des Wassers und dann zurück
zum Wasserreservoir 34. Das Reservoir kann einen Wasserauslass
haben, was bekannt ist, falls erwünscht (nicht gezeigt).
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Die
Erfindung ist auch anwendbar auf Brennstoffzellenstapel, welche
feste Kühler
nutzen, welche nicht in Fluidverbindung mit den reaktanten Strömungsfeldern
sind. Solche festen Kühler
können
eine Frostschutzlösung
enthalten; das Frostschutzmittel kann erwärmt werden, um das Austrocknungsverfahren
zu beschleunigen. Aber das Verfahren umfasst nicht Austrocknen von
Kühlmittelkanälen, welche
von den reaktanten Gasströmungsfeldern
isoliert sind.
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Bevor
das Trocknungsverfahren der Erfindung durchgeführt werden kann durch Strömenlassen
eines wasserabsorbierernden Gases durch ein oder mehrere Strömungsfelder,
muss man die Zellen ablaufen lassen, was erreicht werden kann durch
ein geeignetes Verfahren, z.B. das in der ebenfalls anhängigen von
der gleichen Anmelderin gehaltenen US Patentanmeldung mit Seriennr.
09/826739 offenbarte Verfahren, welche am 5. April 2001 angemeldet
wurde.
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Um
ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Wiederherstellung von
Brennstoffzellenleistung durchzuführen, z.B. nach mehrfachem
Einfrieren, mehrfachen plötzlichen
Starts oder nach anderer leistungsmindernder Aktivität, wird
das Ventil 11 im Uhrzeigersinn eine viertel Drehung gedreht
und die Ventile 24 und 35 werden gegen den Uhrzeigersinn
eine viertel Drehung gedreht, um somit ein wasserabsorbierendes
Gas von einer Leitung 46 zum Brennstoffeinlass 12,
dem Wassereinlass 36 und dem Lufteinlass 25 zu
führen.
Das Ventil 40 wird um eine viertel Drehung im Uhrzeigersinn
gedreht, um das Wasserströmungsfeld
zu entlüften. Wie
in 1 gezeigt, ist das wasserabsorbierende Gas in
der Leitung 46 Stickstoff aus einer Leitung 47,
welches durch ein Paar Ventile 48 und 49 strömt, um damit
eine Heizung 50 zu umgehen. Das wasserabsorbierende Gas
in der Leitung 46, auf bis zu 100° C erwärmt, kann verwendet werden
durch Drehen des Ventils 49 um eine viertel Drehung gegen
den Uhrzeigersinn, in welchem Fall die Zeit, die zum Erreichen des
Zwecks der vorliegenden Erfindung benötigt wird, auf unter die Zeit
reduziert wird, die im Folgenden beschrieben wird. Stickstoff mit
Umgebungs- bzw. Raum temperatur kann verwendet werden, durch Bewirken,
dass das Ventil 49 in der gezeigten Position bleibt. Falls
es bevorzugt ist Luft und nicht Stickstoff zu verwenden, kann das
Ventil 48 gegen den Uhrzeigersinn um eine viertel Drehung
gedreht werden, so dass das wasserabsorbierende Gas in der Leitung 46 von
der Luftpumpe 23 anstatt von der Stickstoffquelle 47 geleitet
wird. Falls gewünscht
können
andere Gase, welche in der Lage sind, Wasser zu absorbieren anstatt
der Luft oder des Stickstoffs verwendet werden. Es ist nicht notwendig,
das wasserabsorbierende Gas durch alle der Brennstoff-Oxidationsmittel-
und Wassermanagement-Strömungsfelder
(falls vorhanden) strömen
zu lassen, aber es ist bevorzugt, weil das schneller ist. In Brennstoffzellen,
welche feste Kühler
enthalten kann das Kühlmittel
erhitzt werden und durch den Stapel geleitet werden, um den Prozess
des Austrocknens der Brennstoffzellen zu beschleunigen.
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In 2 ist
der Leistungsabfall einer einzelnen Brennstoffzelle nach 30, 40
und 50 Einfrier/Auftau-Zyklen gezeigt, wobei jeder Einfrierzyklus
bis –30° C geht.
Die Brennstoffzelle hatte eine aktive Fläche von 0,4 square feet, eine
Gore 5561 Membranelektrodenanordung mit benetzbaren Kathoden- und
Anodensubstraten, keine Diffusionsschicht auf dem Anodensubstrat,
eine 25 μm,
Diffusionsschicht mit 10% Teflon auf dem Kathodensubstrat und sowohl
Anoden- als auch Kathodenwassertransportplatten. Die Brennstoffzelle
wurde bei 80% Verwertung von im Wesentlichen reinem Wasserstoff
und 60% Verwertung von Luft bei 65° C betrieben. Das Trocknen,
bzw. Austrocknen gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde erreicht mit Stickstoff bei Raumtemperatur (Ventile 48 und 49 wie
in 1 gezeigt) bei einer Strömungsrate von 4 l/min für jeweils
die Brennstoff, -Oxidationsmittel- und Kühlmittelströmungsfelder, mit einer Gesamtströmung von
12 l/min. Nach 50 Einfrier/Auftau-Zyklen war der Zellenwiderstand
bei 0,05 Milliohm gemessen mit einem 1 kHz Milliohmmeter. Nach Durchführen des
Trocknungsverfahren für
ca. 20 Std. hatte sich der Zellenwiderstand auf 27 Milliohm erhöht. Nachdem
das Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfindung vervollständigt war,
wurden die Zellen wieder gefüllt
durch Strömen
lassen von Wasser durch die Verzweigungssysteme vom Wassereinlass 36 zum
Wasserauslass 39 und Verstreichen lassen von ausreichend
viel Zeit, damit Wasser durch Dochtwirkung in die anderen Zellenkomponenten
auf eine normale Weise gelangen kann. Die Zellenleistung war im
Wesentlichen wiederhergestellt auf die Leistung vor dem Einfrieren.
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Eine ähnliche
Brennstoffzelle war mehreren plötzlichen
Anfahrvorgängen
ausgesetzt, beginnend bei 5° C
und endend bei 0° C.
Nach 10 plötzlichen
Anfahrvorgängen
hatte die Leistung bedeutsam abgenommen. Die Zelle wurde dann ausgetrocknet,
gemäß der Erfindung,
für ca.
25 Std. und der Zellenwiderstand erhöhte sich von 0,32 Milliohm
auf 4,7 Milliohm. Die Leistung war dann nahezu gleich der Anfangsleistung
(vor den plötzlichen
Anfahrvorgängen).
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Ein
Brennstoffzellenstapel, welcher 20 Zellen des allgemeinen hier beschriebenen
Typs aufwies, wurde einem Ablassverfahren unterzogen, um Wasser
aus den Wasserströmungskanälen in den
Wassertransportplatten wie auch von dem Kühlmittelverzweigungssystem
in der Zellenstapelanordnung zu entfernen. Diese Ablassverfahren
war ähnlich
zu dem, das in der vorher erwähnten
Patentanmeldung mit Seriennr. 09/826 739 beschrieben wurde. Nach
Ablassen wurde der Brennstoffzellenstapel auf- 20° C
abgekühlt.
Man ließ ihn anschließend bei
Raumtemperatur auftauen. Diese Abfolge wurde für insgesamt drei Einfrier/Auftau-Zyklen wiederholt
und die Zellenleistung wurde gemessen. Die Leistungstests zeigten, dass
Zellen 1–5
beträchtlich an
Leistung verloren hatten als Ergebnis der drei Einfrier/Auftau-Zyklen.
In dem Brennstoffzellenstapel waren der Wassereinlass und der Wasserauslass
auf der gleichen Seite des Brennstoffzellenstapels und die fünf in der
Tabelle bezeichneten Zellen waren die am weitesten vom Wassereinlass
und Wasserauslass entfernten Zellen, was die Wahrscheinlichkeit
erhöht,
dass sie vor dem Einfrieren nicht vollständig abgelassen waren. Der Brennstoffzellenstapel
wurde dann einem Trocknungsverfahren der vorliegenden Erfindung
unterzogen unter Verwendung von Stickstoffströmung bei Raumtemperatur, wobei
der Widerstand jeder einzelnen Zelle von innerhalb eines Bereichs
von 0,15 Milliohm und 0,02 Milliohm sich auf einen Bereich von zwischen
0,8 Milliohm und 0,27 Milliohm erhöhte. Wie hier verwendet, bedeutet
der Ausdruck "Widerstand
jeder Brennstoffzelle" entweder
den eigentlichen Widerstand jeder separat gemessenen Brennstoffzelle,
oder den Widerstand des Brennstoffzellenstapels pro Zelle. Danach
war die Leistung der Zellen 1 bis 5 ähnlich der Leistung der verbleibenden
Zellen des Stapels. Die einzelnen Zellenspannungen bei 800 A/m2
sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
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Die
Erfindung kann mit Brennstoffzellenstapeln verwendet werden, welche
keine Wassertransportplatten haben. Die Erfindung kann in manchen
Fällen
beschränkt
sein auf Strömenlassen
eines wasserabsorbierenden Gases durch ausschließlich die Brennstoffströmungsfelder
des Stapels oder nur durch die Luftströmungsfelder des Stapels. In
einem Brennstoffzellenstapel mit Wassertransportplatten kann das
wasserabsorbierende Gas durch alle oder weniger als alle diese Strömungsfelder
strömen
gelassen werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung, dargestellt in 3, ist eine
Vakuumpumpe 61 durch eine Leitung 62 mit einer
Mehrzahl von Ventilen 65 bis 67 am Brennstoffauslass 20,
dem Luftauslass 66 und dem Auslass des Ventils 40 am
Wasserauslass 39 verbunden. Das System wird betrieben wie
oben beschrieben in Bezug auf 1, wobei
die Ventile 11, 24, 35 und 40 um
eine viertel Umdrehung aus ihrer gegenwärtigen Position, wie oben in
Bezug auf 1 beschrieben, gedreht werden,
um die Einlässe
für Brennstoff,
Wasser und Luft mit der Leitung 66 zu verbinden und den
Wasserauslass zu entlüften,
und wobei die Ventile 65 bis 67 in der in 3 gezeigten
Position sind. Wenn andererseits die Ventile 65 bis 67 um
eine viertel Umdrehung gedreht werden, um den Brennstoffauslass 20,
den Luftauslass 31 und den Wasserauslass 39 mit
der Wasserleitung 62 zu verbinden, und die Vakuumpumpe 61 in
Betrieb genommen wird, werden die Strömungsfelder in Brennstoffzellenstapel 4 alle
bis zu einem gewissen Grad evakuiert, abhängig von den Eigenschaften
der Vakuumpumpe 61 und der Einstellung eines Ventils 70.
Das Ventil 70 ist vorgesehen, um die Leitung 46 mit dem
Ventil 49 durch eine Leitung 46' zu verbinden, und somit die Menge
an Strömung
zu den Strömungsfeldern
zu regulieren; falls das Ventil geschlossen ist, können die
Strömungsfelder
durch die Pumpe 61 evakuiert werden bis zu dem Grad, zu
dem die Pumpe in der Lage ist; durch leichtes Öffnen des Ventils 70 wird
eine beträchtliche
Menge an Wasser in die Luft oder den Stickstoff verdampft aufgrund
des sehr niedrigen Drucks und von den Brennstofffeldern durch die
Vakuumpumpe 61 abgeleitet, wodurch das Wasser von dem Brennstoffzellenstapel 4 entfernt
wird.
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Weiterhin
gemäß der Erfindung
können
ein oder mehrere Strömungsfelder
evakuiert werden, wobei möglicherweise
das Ventil 70 vollständig
geschlossen ist, um eine Maximalmenge an Verdampfung von Wasser
in das Gas in den Strömungsfeldern
zu erzeugen, nachdem das Wasser-enthaltende
Gas von der Brennstoffzelle entfernt werden kann durch Öffnen des
Ventils 70 bis zu einem gewissen Grad und Zuführen von
Luft oder Stickstoff bei Raumtemperatur oder erwärmt zu den Strömungsfeldern,
um das Wasser-enthaltende Gas zu entfernen.
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Die
oben genannten Patent und Patentanmeldungen werden hiermit durch
Bezugnahme inkorporiert.
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Zusammenfassung
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Wiederherstellung
der Leistung einer PEM Brennstoffzelle wird erreicht durch Evakuieren
(61,62), bzw. Durchströmenlassen mit einem wasserabsorbierenden
Gas (46), oder beides, des Brennstoffströmungsfelds
(12,13,19,20), Luftströmungsfelds
(25,26,30,31) und Wassermanagementströmungsfelds
(36, 39), während
der Widerstand der einzelnen Zellen oder des Stapels gemessen wird;
das Austrocknen wird fortgesetzt bis der Widerstand der Zellen (oder
pro Zelle, gemessen an dem gesamten Brennstoffzellenstapel) sich
um mindestens 5 zu 1 (vorzugsweise 10 zu 1) gegenüber dem
normalen Widerstand der Zellen erhöht hat. Das wasserabsorbierende
Gas kann Luft (23) oder Stickstoff (47) sein;
es kann bei Umgebungstemperatur oder erwärmt (50) sein.