CN103259030A - 用于简化的燃料电池系统的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于简化的燃料电池系统的操作方法。具体提供了一种用于减小燃料电池堆中空气/氢气峰面的腐蚀效果的系统和方法。该方法包括关闭燃料电池堆然后启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段。该方法确定氢气维持过程已结束，然后在氢气维持过程已结束后且电池堆仍然关闭时用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧。

Description

用于简化的燃料电池系统的操作方法

技术领域

本发明总体上涉及一种用于减小燃料电池堆中有害的空气/氢气峰面（air/hydrogen front）的频率和影响的系统和方法，更具体地，涉及一种在电池堆关闭期间定期地把氢气注入电池堆的过程已结束之后在燃料电池系统关闭的情况下用空气吹扫燃料电池堆的阴极侧和阳极侧的系统和方法。

背景技术

氢是一种非常有吸引力的燃料，因为它是可再生燃料并且可以用于在燃料电池中高效率地产生电力且不产生有害的排放。氢燃料电池是一种电化学装置，该装置包括：阳极和阴极以及在这两个电极之间的电解质。阳极接收氢气，阴极接收氧气或空气。氢气在阳极催化剂处被分解生成自由的质子和电子。质子经过电解质到达阴极。在阴极催化剂处质子与氧气和电子发生反应而生成水。来自阳极的电子不能经过电解质，因此在送到阴极之前被引导经过负载以执行工作。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种普遍使用的车辆用燃料电池。PEMFC通常包括固体聚合物电解质质子传导膜，例如全氟磺酸膜。阳极和阴极电极或者催化剂层通常包含细碎的催化颗粒，通常为铂(Pt)，这些催化颗粒被支撑在碳颗粒上并且与离子聚合物混合。催化混合物沉积在相反的膜两侧。阳极催化混合物、阴极催化混合物以及膜的组合限定了膜电极组件(MEA)。通常把每个MEA夹在两片多孔材料（即气体扩散层(GDL)）之间，气体扩散层保护膜的机械完整性并且也有助于获得均匀的反应剂和湿度分布。MEA的制造成本相对较高并且为了有效运行要求具备某些条件。

通常在燃料电池堆中把若干个燃料电池加以组合，以便产生期望的电力。例如，典型的车辆用燃料电池堆可具有2百或更多的堆叠的燃料电池。燃料电池堆接收阴极输入气体，通常是被压缩机强制经过电池堆的空气流。燃料电池堆也接收流入电池堆阳极侧的阳极氢气输入气体。电池堆并不消耗全部的氧气，部分空气以阴极排气的方式被输出，阴极排气中可包含作为电池堆中所发生化学反应的副产物的水。

燃料电池堆包括位于电池堆中若干个MEA之间的一系列双极板，其中双极板和MEA位于两个端板之间。双极板包括用于电池堆中相邻燃料电池的阳极侧和阴极侧流量分配器或流场。在双极板的阳极侧设置有阳极气流通道，该通道允许阳极反应气体流到相应的MEA。在双极板的阴极侧设置有阴极气流通道，该通道允许阴极反应气体流到相应的MEA。一个端板包括阳极气流通道，另一个端板包括阴极气流通道。双极板和端板是由导电材料(例如不锈钢或者导电复合材料）制成。端板把燃料电池产生的电传导出电池堆。双极板还包括冷却流体所流经的流动通道。

当关闭了燃料电池系统时，未反应的氢气仍然停留在燃料电池堆的阳极侧。该氢气能够扩散经过或穿越膜而在电池堆阴极侧与氧气反应。随着氢气扩散到阴极侧，电池堆阳极侧的总压力降低。部分氧气将留在阴极管道中，并且将在对流力或扩散力的作用下缓慢地重新进入阴极流场。大部分的氧气将与局部地存在于电池中的氢气反应。最终，局部的氢气将被消耗，并且氧气将开始变浓。最终，氧气将局部地渗透经过膜而到达阳极。

当空气进入电池堆的阳极侧时形成造成阳极侧电势升高的空气/氢气峰面，从而导致氢离子从阳极侧的充斥着氢气的部分到阳极侧的充斥着空气的部分的横向流动。该横向电流与膜的高横向离子电阻结合产生显著的膜两侧横向电势差(大约0.5 V)。在填充空气的阴极侧与阳极侧的相对的填充空气的部分之间产生局部高电势。与电解质膜相邻的高电势导致快速的碳腐蚀，从而导致电极碳层变薄。这会减小对催化剂颗粒的支撑，从而降低燃料电池的性能。

在汽车应用中，存在大量的在燃料电池系统使用寿命期间所要求的启动-停止循环，每次循环会产生空气/氢气峰面，如上所述。40,000次启动-停止循环的目标将被认为是合理的。关闭时使电池堆处在富氧气氛中会导致关闭和启动时均发生有害的空气/氢气事件，其中每次启动-停止循环2至5 μV的电压退化（degradation）似乎是合理的。因此，40,000次启动-停止循环事件后的总电压退化大约为100 mV或以上。如果在关闭时电池堆中留下氢气/氮气混合物并且在蓄积起明显浓度的氧气之前使该系统再起动，则可避免在关闭和随后再起动期间发生电池腐蚀。

在本领域已知，在系统关闭时通过从压缩机在高压下迫使空气进入阳极侧而把氢气吹扫出燃料电池堆的阳极侧。然而，空气吹扫仍然形成空气/氢气峰面，如上所述，空气/氢气峰面会导致碳载体至少部分腐蚀，即使它的持续时间较短。本领域中的另一个已知方法是提供阴极再循环以减小系统关闭时的碳腐蚀，如2006年8月10日提交的标题为“Method for Mitigating Cell Degradation Due to Startup and Shutdown Via Cathode Re-Circulation Combined with Electrical Shorting of Stack(通过阴极再循环并结合电池堆的电短路而缓解由于启动和关闭所导致电池退化的方法)”的、转让给本申请的受让人的、共同拥有的序列号为11/463,622的美国专利申请中所描述的，该专利申请以参考的方式并入本文中。特别是，已知在系统关闭时把空气与少量氢气的混合物泵送经过电池堆的阴极侧使得氢气与氧气在阴极侧结合以减少氧气的量，由此减小导致碳腐蚀的电势。

也已知，在关闭时中断阴极空气流同时维持阳极侧的正氢气压力，然后使电池堆电短路从而让氢气消耗氧气，接着关闭阳极侧和阴极侧的进气阀和排气阀，如2006年12月18日提交的转让给本申请的受让人的、标题为“Method for Mitigating Fuel Cell Degradation Due to Startup and Shutdown Via Hydrogen/Nitrogen Storage（利用氢气/氮气储存缓解由于启动和关闭所导致燃料电池退化的方法）”的、共同拥有的序列号为11/612,120的美国专利申请中所描述的，该专利申请以参考的方式并入本文中。

在本领域已提出通过在电池堆关闭后定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧而降低上述空气/氢气峰面的频率。例如，2009年12月11日提交的、转让给本申请的受让人的、标题为“Fuel Cell Operation Methods for Hydrogen Addition After Shutdown(用于关闭后添加氢气的燃料电池操作方法)”的序列号为12/636,318的美国专利申请公开了这种在系统关闭期间把氢气注入燃料电池堆阳极侧的方法，该专利申请以参考的方式并入本文中。然而，在某一时刻，需停止氢气注入过程，此时空气开始扩散入电池堆中。必须在某一时刻终止氢气维持技术，从而节省氢气或低电压蓄电池功率，以便延长车辆停驶时间。在这些情况下，氧气缓慢扩散回到电池堆中会导致上述催化腐蚀。因此，已知在空气扩散期间提供限制电压和电极损伤的电池-电池短路正温度系数电阻。然而，由于电池-电池电阻（cell-to-cell resistor）的费用的原因，为了降低系统成本理想的是取消电池-电池电阻。

发明内容

根据本发明的教导，公开了一种用于减小燃料电池堆中空气/氢气峰面的腐蚀效果的系统和方法。该方法包括关闭燃料电池堆然后启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段。该方法确定氢气维持过程已结束，然后在氢气维持过程已结束后并且电池堆仍然关闭的情况下用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧。

本发明还涉及以下技术方案。

方案1. 一种用于在电池堆关闭时吹扫燃料电池堆的方法，所述方法包括：

关闭燃料电池堆；

启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段；

确定氢气维持过程已结束；以及

在氢气维持过程已结束之后且电池堆仍然关闭时，用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧。

方案2. 如方案1所述的方法，其中，用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧包括：首先吹扫阳极侧或阴极侧中的一个然后吹扫阴极侧或阳极侧中的另一个。

方案3. 如方案2所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧中的一个包括：首先吹扫阳极侧。

方案4. 如方案3所述的方法，其中，吹扫阳极侧包括通过如下操作提供电池堆吹扫：关闭阴极排气管路中的阴极背压阀；打开用于把来自阳极再循环管路的阳极排气释放入阴极输入的阳极放气阀并且打开用于排出设置在阳极再循环管路中的水分离器中水的排水阀；以及运行压缩机使得空气流经放气阀、流经水分离器、流经用于把氢气注入燃料电池堆的阳极侧的注入组件、流经电池堆中的阳极流场、流入阳极再循环管路，并且流经排水阀。

方案5. 如方案4所述的方法，其中，吹扫阳极侧还包括：通过使空气流经放气阀、流经水分离器并流经排水阀，而提供再循环吹扫。

方案6. 如方案4所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧包括：在阳极侧吹扫已完成后通过关闭放气阀、关闭排水阀并且打开背压阀，使得来自所述压缩机的空气流经燃料电池堆中的阴极流场，来吹扫阴极侧。

方案7. 如方案2所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧中的一个包括：首先吹扫阴极侧。

方案8. 如方案7所述的方法，其中，吹扫阴极侧包括：打开阴极排气管路中的阴极背压阀，以及运行压缩机使得空气流入燃料电池堆的阴极侧并经过背压阀而流出阴极侧。

方案9. 如方案8所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧包括：在阴极侧吹扫已完成后通过以下操作吹扫阳极侧：打开用于把来自阳极再循环的阳极排气释放入阴极输入并且把来自设置在阳极再循环管路中的水分离器的水排入阴极输入的放气/排水阀；部分地关闭阴极背压阀从而在阳极侧和阴极侧均产生压力；然后完全地打开阴极背压阀从而经过放气/排水阀、注入组件和背压阀吹扫阳极侧。

方案10. 如方案9所述的方法，其中，部分地关闭阴极背压阀然后完全地打开阴极背压阀以吹扫阳极侧包括：执行多次部分地关闭阴极背压阀然后完全地打开阴极背压阀的操作以便从阳极侧完全地去除氢气。

方案11. 一种用于在电池堆关闭时吹扫燃料电池堆的方法，所述电池堆包括阳极侧和阴极侧，所述电池堆是燃料电池系统的一部分，所述燃料电池系统包括：压缩机，用于把阴极空气提供给电池堆阴极侧；注入组件，用于把氢气注入燃料电池堆阳极侧；背压阀，设置在来自燃料电池堆的阴极排气管路中；水分离器，用于分离阳极再循环管路中的水，其中阳极再循环管路使来自电池堆的阳极排气再循环回到注入组件；放气阀，用于把来自再循环管路的阳极排气释放入阴极侧；以及排水阀，用于排出来自水分离器的水，所述方法包括：

关闭燃料电池堆；

启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段；

确定氢气维持过程已结束；

在氢气维持过程已结束之后且电池堆仍然关闭时，吹扫燃料电池堆的阳极侧；以及

在阳极侧已被吹扫后，吹扫燃料电池堆的阴极侧。

方案12. 如方案11所述的方法，其中，吹扫阳极侧包括：通过关闭背压阀，打开放气阀，打开排水阀，运行压缩机使得空气流经放气阀、流经水分离器、流经注入组件、流经电池堆中的阳极流场、流入阳极再循环管路、并且流经排水阀，而提供电池堆吹扫。

方案13. 如方案12所述的方法，其中，吹扫阳极侧还包括：通过使空气流经放气阀、流经水分离器并流经排水阀，而提供再循环吹扫。

方案14. 如方案12所述的方法，其中，吹扫阴极侧包括：关闭放气阀，关闭排水阀并打开背压阀，使得来自压缩机的空气流经燃料电池堆中的阴极流场。

方案15. 一种用于在电池堆关闭时吹扫燃料电池堆的方法，所述电池堆包括阳极侧和阴极侧，所述电池堆是燃料电池系统的一部分，所述燃料电池系统包括：压缩机，用于把阴极空气提供给电池堆的阴极侧；注入组件，用于把氢气注入燃料电池堆阳极侧；背压阀，设置在来自燃料电池堆的阴极排气管路中；水分离器，用于分离阳极再循环管路中的水，其中阳极再循环管路使来自电池堆的阳极排气再循环回到注入组件；放气/排水阀，用于把来自再循环管路的阳极排气释放入阴极输入并且用于把来自水分离器的水排入阴极输入；

所述方法包括：

关闭燃料电池堆；

启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段；

确定氢气维持过程已结束；

在氢气维持过程已结束之后并且电池堆仍然关闭时，吹扫燃料电池堆的阴极侧；以及

在阴极侧已被吹扫后，吹扫燃料电池堆的阳极侧。

方案16. 如方案15所述的方法，其中，首选吹扫阴极侧包括：打开背压阀并且运行压缩机，使得空气流入燃料电池堆的阴极侧并经过背压阀流出阴极侧。

方案17. 如方案16所述的方法，其中，吹扫阳极侧包括：打开放气/排水阀；部分地关闭阴极背压阀从而在阳极侧和阴极侧均产生压力；然后完全地打开阴极背压阀以便通过放气/排水阀、注入组件和背压阀吹扫阳极侧。

方案18. 如方案17所述的方法，其中，部分地关闭阴极背压阀然后完全地打开阴极背压阀以便吹扫阳极侧包括：执行多次部分地关闭阴极背压阀然后完全地打开阴极背压阀的操作以便从阳极侧完全地除去氢气。

基于下面的说明和所附权利要求并结合附图，本发明的其它特征将变得显见。

附图说明

图1是燃料电池系统的示意方框图。

图2是显示在系统关闭时吹扫图1中所示燃料电池系统的阳极侧和阴极侧的过程的流程图。

图3是另一燃料电池系统的示意方框图。

图4是显示在系统关闭期间吹扫图3中所示燃料电池系统的阳极侧和阴极侧的过程的流程图。

具体实施方式

以下针对涉及在系统关闭期间在电池堆的氢气维持过程已结束后用空气吹扫燃料电池堆阳极侧和阴极侧的系统和方法的本发明实施例的描述在本质上只是示例性的，绝非意图限制本发明或者其应用或使用。

如下面的详细说明，本发明提出了减小燃料电池堆关闭和启动期间空气/氢气峰面的腐蚀效果。如上所述，已知的是，在电池堆关闭后定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧以防止空气进入电池堆达电池堆已关闭后某一时段，有时称为“停车中加氢(hydrogen-in-park)”。在各电池中阳极侧的氢气将扩散经过膜，从而导致在“停车中加氢”过程中阴极侧也被氢气填充。一旦该时段已结束并且把氢气注入电池堆不再有利，本发明提出用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧从而使空气快速流入电池堆，这与让空气缓慢地扩散入电池堆相比对催化剂具有较小的有害作用。在本领域中在系统关闭时实施空气吹扫是已知的，但这些空气吹扫过程是在关闭后立即实施而不是在“停车中加氢维持过程（hydrogen-in-park sustaining process）”已结束之后。通过在“停车中加氢维持过程”后用空气吹扫电池堆，可以取消短路电阻，短路电阻是有时为了降低如果让空气缓慢地进入电池堆会出现的电压势而设置在电池堆的电池中。

当氢气维持过程已超过所允许的持续时间或者氢气更新循环的次数时，就启动空气吹扫，其中首先对阳极侧或阴极侧中的一个或另一个进行吹扫。由于与空气相反的氢气/空气峰面是有害的，而相反的氢气峰面是无害的，因此另一阳极或阴极流场的吹扫是更重要的，因为被吹扫的第一流场将会含有空气。因此，理想的是更快速地吹扫第二流场以便限制由于吹扫所造成的电极损伤。同样理想的是不向该系统中添加额外的部件，因为吹扫的目的是降低成本。一般来说，可以更块地吹扫阴极流场，因为阳极阀通常是限制性的，阳极流场具有更小的流动面积并且阳极子系统可具有并行的用于阳极再循环的流动路径。

图1是包括燃料电池堆12的燃料电池系统10的示意性方框图。系统10还包括压缩机14，该压缩机14把压缩的阴极空气经过阴极输入管路16 提供给燃料电池堆12中的阴极侧流场。从燃料电池堆12中经过阴极排气管路18输出阴极排气，阴极排气管路18包括阴极背压阀20，阴极背压阀20用于控制电池堆12中的阴极侧压力或者当关闭了阀20时防止阴极气流流经电池堆12。然后，把阴极排气管路18上的阴极排气提供至系统排气管路22而从系统10中输出。在系统排气管路22中设置有阴极旁通阀24，从而允许部分或全部的来自压缩机14的阴极空气绕过电池堆12直接流入系统排气管路22。

系统10还包括氢气源26，氢气源26给注入器/排出器组件28提供氢气，注入器/排出器组件28可包括注入器、排出器、喷嘴等的适当组合(这些都是本领域技术人员所熟知的)，其中组件28中的注入器以预定的注入器占空比工作，以便提供经过阳极输入管路30向燃料电池堆12中的阳极侧流场提供氢气脉冲。对于某个电池堆功率输出密度，用于组件28中的注入器的脉冲的宽度和频率控制多少氢气被输入电池堆12。从燃料电池堆12 经过再循环管路32输出阳极排气，再循环管路32把阳极排气提供至从阳极排气中除去水的水分离器34。然后把干燥的阳极排气送回注入器/排出器组件28，在阳极输入管路30中与来自氢气源26的新鲜氢气混合。设置放气阀36，用于定期地放出阳极排气以便以本领域技术人员所熟知的技术从其中除去氮气。在此非限制性设计中，从阀36中放出的阳极排气在阴极输入管路16中与空气混合并被送至电池堆12的阴极侧，其中，它从电池堆12经过阴极排气管路18输出，并且其中，放出的阳极排气中的氢气能够在阴极催化剂上与空气反应从而消除来自系统10的氢气排气排放。排水阀38联接到水分离器34，用于由于排出水分离过程而蓄积在水分离器34中的水，该水然后被提供至系统排气管路22以从系统10中去除。

用于阳极空气吹扫的技术或过程取决于阳极系统机械化。对于这些相对于阴极背压阀20具有上游放气阀和下游排水阀的系统，例如系统10，首先用稳定气流吹扫阳极侧。当背压阀20关闭且放气阀36和排水阀38打开时，空气将从压缩机14流经阳极子系统。特别是，如果背压阀20被关闭且压缩机14正在工作，则来自压缩机14的在管路16中的空气将在与放出的氢气排气流相反的方向上流动经过放气阀36，然后流经两个并行的路径。第一路径是经过水分离器34，经过排水阀38并经过管路22离开系统10从而提供阳极再循环侧吹扫；第二路径是经过注入器/排出器组件28、阳极输入管路30、电池堆12的阳极侧和再循环管路32、然后与第一路径会合，也流经水分离器34、排水阀38并在系统排气管路22中离开系统10，从而提供阳极侧吹扫。在吹扫期间，打开或部分地打开阴极旁通阀24，从而维持期望的压力并提供对来自电池堆12阳极侧的氢气流的稀释。用至少一个电池堆体积的空气吹扫阳极侧，其中基于阳极流动阻力和压力差来估计空气流量。就用于带阳极再循环的阳极子系统的并行流动路径而言，必须对流经各路径的体积加以估计使得吹扫持续时间对于各路径是充分的。当阳极侧吹扫完成时，关闭放气阀36和排水阀38，通过打开背压阀20而用空气吹扫电池堆12的阴极侧。当阴极侧已被空气充斥时空气吹扫完成，然后可以关闭压缩机14并且关闭阴极阀20和24。

上述操作示于图2中的流程图50。在方框52，算法打开放气阀36和排水阀38，关闭背压阀20，打开旁通阀24并且启动压缩机14。然后，在方框54，空气既流经燃料电池堆12的阳极侧，即流经放气阀36、水分离器34和注入器/排出器组件28，也流经系统10的阳极再循环侧。然后，在决定菱形框56，算法基于气流的体积确定阳极侧的空气吹扫是否完成。如果阳极侧的空气吹扫未完成，那么算法返回至方框54而继续使空气流经阳极侧。如果在决定菱形框56阳极侧的空气吹扫完成，那么在方框58算法关闭放气阀36和排水阀38，在方框 60打开背压阀20。在方框62，当压缩机14仍然运行时，空气流经燃料电池堆12的阴极侧。然后，在决定菱形框64，算法确定阴极空气吹扫是否完成，如果未完成则返回至方框62而继续使空气流经电池堆12的阴极侧。如果在决定菱形框64阴极侧吹扫完成，那么在方框66算法关闭压缩机14并且关闭背压阀20和旁通阀24。

图3是类似于燃料电池系统10的燃料电池系统40的示意方框图，其中相同的附图标记表示相同的元件。在此系统设计中，已取消排水阀38，并且用放气/排水阀42替代了放气阀36，放气/排水阀42既用于阳极放气又用于水分离器排水。从水分离器34中经过阀42输出的水流经电池堆12的阴极侧。

对于使用组合式放气排水阀的燃料电池系统(例如系统40)，利用空气加压然后降压的多次循环对阳极空间进行吹扫。因为此加压循环也将会从阴极侧释放氢气，所以首先通过使空气流经阴极侧而吹扫阴极侧并且调整旁通阀24和背压阀20的位置以满足排放要求。为了释放阳极侧氢气，而通过部分地关闭背压阀20而用空气对阴极侧进行加压，进而当通过打开的放气/排水阀42和注入器/排出器组件28把阳极侧连接到阴极侧时，用空气对阳极侧加压。然后通过打开阴极背压阀20而减小压力，由此也从阳极侧释放出含氢气体。重复此加压/降压循环直到从电池堆12的阳极侧释放出充分量的氢气。当空气吹扫完成时，关闭放气/排水阀42，关闭压缩机14并且关闭背压阀20和旁通阀24。应注意，为了让此方法奏效，放气/排水阀42必须在背压阀20的上游，通常是这种情况，因此可以把放出的气体用于给阴极侧提供氢气，用于电池堆预热期间的催化加热。

图4是显示用于吹扫系统40的上述操作的流程图70。在方框72，算法打开旁通阀24和背压阀20并且启动压缩机14。在方框74，空气流经燃料电池堆12的阴极侧，在决定菱形框76算法确定阴极侧是否耗尽氢气以及阴极侧吹扫是否完成。如果在决定菱形框76阴极侧未耗尽氢气，那么算法返回到方框74以允许空气流经阴极侧。如果在决定菱形框76阴极侧耗尽氢气，那么在方框78算法打开放气/排水阀42并且在方框80部分地关闭背压阀20以产生阴极侧和阳极侧压力。然后，在方框 82算法完全打开背压阀20以释放阳极侧，并且决定菱形框84基于释放的次数来确定阳极侧的空气吹扫是否完成。如果在决定菱形框84阳极侧吹扫未完成，那么算法返回至方框80而产生另一个压力循环。如果在决定菱形框84阳极侧的空气吹扫已完成，那么在方框 86算法关闭放气/排水阀42，关闭压缩机14，并且关闭背压阀20和旁通阀24。

一种用于阳极氢气吹扫的不合适方法是基于电负载和膜两侧的氧气接收（oxygen takeover），该方法仅消耗阳极的活性区域内的氢气而不解决阳极子系统剩余部分中的氢气。理想的是，用空气充斥整个阳极子系统使得阳极子系统内的剩余氢气不扩散回到填充有空气的电池堆并导致电池电压升高和电碳腐蚀。

正如本领域技术人员将会理解的，本文中用来描述本发明的若干和各种步骤和过程可指代由计算机、处理器或者利用电学现象操作并且/或者转换数据的其它电子计算装置所执行的操作。这些计算机和电子装置可使用包括非暂时性计算机可读取介质的各种易失性和/或非易失性存储器，所述计算机可读取介质中具有存储在其中的可执行程序(包括可由计算机或处理器执行的各种代码或可执行指令)，其中存储器和/或计算机可读取介质可包括所有形式及类型的存储器和其它计算机可读取介质。

前面所公开的论述仅仅描述了本发明的示例性实施例。基于这种论述和附图以及权利要求，本领域技术人员将容易地认识到：在不背离所附权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下，可对本发明做出各种变化、修改和变更。

Claims (10)

1.一种用于在电池堆关闭时吹扫燃料电池堆的方法，所述方法包括：

关闭燃料电池堆；

启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段；

确定氢气维持过程已结束；以及

在氢气维持过程已结束之后且电池堆仍然关闭时，用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧。

2.如权利要求1所述的方法，其中，用空气吹扫燃料电池堆的阳极侧和阴极侧包括：首先吹扫阳极侧或阴极侧中的一个然后吹扫阴极侧或阳极侧中的另一个。

3.如权利要求2所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧中的一个包括：首先吹扫阳极侧。

4.如权利要求3所述的方法，其中，吹扫阳极侧包括通过如下操作提供电池堆吹扫：关闭阴极排气管路中的阴极背压阀；打开用于把来自阳极再循环管路的阳极排气释放入阴极输入的阳极放气阀并且打开用于排出设置在阳极再循环管路中的水分离器中水的排水阀；以及运行压缩机使得空气流经放气阀、流经水分离器、流经用于把氢气注入燃料电池堆的阳极侧的注入组件、流经电池堆中的阳极流场、流入阳极再循环管路，并且流经排水阀。

5.如权利要求4所述的方法，其中，吹扫阳极侧还包括：通过使空气流经放气阀、流经水分离器并流经排水阀，而提供再循环吹扫。

6.如权利要求4所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧包括：在阳极侧吹扫已完成后通过关闭放气阀、关闭排水阀并且打开背压阀，使得来自所述压缩机的空气流经燃料电池堆中的阴极流场，来吹扫阴极侧。

7.如权利要求2所述的方法，其中，首先吹扫阳极侧或阴极侧中的一个包括：首先吹扫阴极侧。

8.如权利要求7所述的方法，其中，吹扫阴极侧包括：打开阴极排气管路中的阴极背压阀，以及运行压缩机使得空气流入燃料电池堆的阴极侧并经过背压阀而流出阴极侧。

9.一种用于在电池堆关闭时吹扫燃料电池堆的方法，所述电池堆包括阳极侧和阴极侧，所述电池堆是燃料电池系统的一部分，所述燃料电池系统包括：压缩机，用于把阴极空气提供给电池堆阴极侧；注入组件，用于把氢气注入燃料电池堆阳极侧；背压阀，设置在来自燃料电池堆的阴极排气管路中；水分离器，用于分离阳极再循环管路中的水，其中阳极再循环管路使来自电池堆的阳极排气再循环回到注入组件；放气阀，用于把来自再循环管路的阳极排气释放入阴极侧；以及排水阀，用于排出来自水分离器的水，所述方法包括：

关闭燃料电池堆；

启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段；

确定氢气维持过程已结束；

在氢气维持过程已结束之后且电池堆仍然关闭时，吹扫燃料电池堆的阳极侧；以及

在阳极侧已被吹扫后，吹扫燃料电池堆的阴极侧。

10.一种用于在电池堆关闭时吹扫燃料电池堆的方法，所述电池堆包括阳极侧和阴极侧，所述电池堆是燃料电池系统的一部分，所述燃料电池系统包括：压缩机，用于把阴极空气提供给电池堆的阴极侧；注入组件，用于把氢气注入燃料电池堆阳极侧；背压阀，设置在来自燃料电池堆的阴极排气管路中；水分离器，用于分离阳极再循环管路中的水，其中阳极再循环管路使来自电池堆的阳极排气再循环回到注入组件；放气/排水阀，用于把来自再循环管路的阳极排气释放入阴极输入并且用于把来自水分离器的水排入阴极输入；

所述方法包括：

关闭燃料电池堆；

启动氢气维持过程，在该过程中在电池堆关闭的情况下定期地把氢气注入燃料电池堆的阳极侧达预定的时段；

确定氢气维持过程已结束；

在氢气维持过程已结束之后并且电池堆仍然关闭时，吹扫燃料电池堆的阴极侧；以及

在阴极侧已被吹扫后，吹扫燃料电池堆的阳极侧。

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