專利名稱：停止運行和重新啟動時控制燃料電池系統(tǒng)的控制組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)，特別涉及停止運行和重新啟動時控制 燃料電池系統(tǒng)的控制組件。
背景技術：
燃料電池為一種通過電化學反應把存儲在碳氫燃料中的化學能直 接轉換成電能的裝置。 一般來說，燃料電池包括由電解質隔開的陽極 和陰極，電解質用來傳導帶電荷的離子。為了產生可使用的電力，多 個單燃料電池串聯堆疊，燃料電池彼此之間有導電隔板。通過使反應劑燃料氣體流過燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的陽極，同 時使氧化氣體流過燃料電池系統(tǒng)的燃料電池的陰極，熔融碳酸鹽燃料電池("MCFC")系統(tǒng)運行。供應給MCFC系統(tǒng)的燃料一般為碳氫燃 料，該燃料進入燃料電池陽極前通常需要通過添加汽化的水或蒸汽來 加濕。MCFC運行時，氧化氣體把燃料電池的陰極保持在氧化氣氛中， 同時加濕的燃料氣體把燃料電池的陽極保持在還原氣氛中。MCFC系統(tǒng)停止運行時，也即燃料電池處于其運4亍溫度并且不再 向該系統(tǒng)供應燃料和氧化劑氣體時，必須做一些事來保護該系統(tǒng)。首 先，燃料電池的陰極必須保持在氧化氣氛中，并且燃料電池的陽極必 須保持在還原氣氛中。其次，需要吹掃MCFC系統(tǒng)的燃料輸送管路中 的加濕燃料，以防止由液態(tài)水造成的凝結、羰基鎳的可能生成以及對 燃料電池中的催化劑的損害。MCFC系統(tǒng)重新啟動時，也即停止運行后在系統(tǒng)中重新建立流動 時，為確保系統(tǒng)連續(xù)運行又必須提供一定的條件。重新啟動時，在啟 動燃料流之前建立氧化劑流。因此，在尚未有正常燃料流時需要在燃 料電池的陽極保持還原氣氛，以防止陽極氧化。此外，此時需要向陽極氣流和燃料電池的陰極供應二氧化碳，這是需要的，以防止燃料電 池電解質的分解以及防止燃料電池基體-陽極界面上燃料電池基體粒 子的生長。在停止運行時控制燃料電池系統(tǒng)公知有若干方法。日本專利申請公開No.04004570 7>開了一種燃料電池系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)停止 運行期間且系統(tǒng)處于其正常運行溫度時向燃料電池的陽極供應主要含 氫的備用氣體，這防止陽極氧化。另一日本專利申請公開No.04324253 公開了 一種有備用氣體的燃料電池系統(tǒng)，該備用氣體在系統(tǒng)停止運行 時防止燃料電池的陽極氧化。在該例中，備用氣體由還原氣體與氮氣 混合而制備。日本專利申請公開No.10289724公開了在燃料電池系統(tǒng)停止運行 時使用的另一種方法。在該方法中，由氮氣或氬氣構成并含有1~10 % 二氧化碳的惰性化氣體供應給燃料電池陰極，以減少電解質板中 LiA102粒子的生長。歐洲專利申請7>開No.EP01481436涉及燃料電池 系統(tǒng)停止運行時使用的另一種惰性化方法，在該方法中，向燃料電池 陽極供應水蒸汽，同時把外部電壓加到燃料電池上進行電解反應。最 后，日本專利申請公開No.10032013公開了用于在停止運行后控制燃 料電池系統(tǒng)的一種吹掃方法，在該方法中，通過分別再循環(huán)陽極流和 陰極流以及分別惰性化陽極流和陰極流來實現吹掃。但是，上述各系統(tǒng)沒有提供能在停止運行和重新啟動時實現 MCFC系統(tǒng)所要求的前述條件的一種整體系統(tǒng)。因此，燃料電池系統(tǒng) 的有效運行需要有一種滿足這些條件的裝置。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種在停止運行和/或重新啟動時 能滿足系統(tǒng)有效運行所需條件的燃料電池系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種一體化燃料電池系統(tǒng)，停止運行 時該系統(tǒng)的燃料電池的陽極和陰極保持在適當氣氛中，陽極與陰極不 物理隔離。本發(fā)明的另一個目的是提供一種簡單、性價比高的上述類型的裝 置和方法。發(fā)明內容在下述本發(fā)明各實施例中，用這樣的燃料電池系統(tǒng)和方法實現上 述和其他目的，其中，該燃料電池系統(tǒng)接收輸入的氧化劑氣體和輸入的燃料氣體；該燃料電池系統(tǒng)設有燃料處理組件，其適于至少加濕供 應給該系統(tǒng)的燃料電池的陽極的輸入的燃料氣體，該燃料電池的陰極 經陽極氧化組件接收輸入的氧化劑氣體，該陽極氧化組件適于在該燃 料電池系統(tǒng)的正常運行、停止運行和重新啟動時將燃料電池的陽極的輸出與燃料電池的陰極的進口連接；該燃料電池系統(tǒng)還設有適于響應燃料電池系統(tǒng)的停止運行的控制組件，在停止運行時，至少輸入的燃 料氣體停止被燃料電池系統(tǒng)接收，該控制組件在燃料電池系統(tǒng)停止運 行時還適于控制燃料電池系統(tǒng)，使得吹掃氣體能流過燃料處理組件而 從該處理組件驅除加濕的.燃料氣體且使吹掃氣體能流過燃料電池的陽 極。這樣，在停止運行時，從燃料處理組件和燃料電池中把加濕燃料 (燃料和汽化水或蒸汽)吹掃走，同時燃料電池的陽極保持在還原氣 氛中。燃料電池的陰極也保持在氧化劑氣氛中。在本發(fā)明另一方面中，控制組件還適于響應燃料電池系統(tǒng)的重新 啟動，在重新啟動時，氧化劑氣體開始重新被燃料電池系統(tǒng)接收，這 之后 一 定時間燃料氣體開始重新被燃料電池系統(tǒng)接收且在燃料電池系 統(tǒng)中以預定流量流動，此外控制組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重 新啟動到燃料氣體在燃料電池系統(tǒng)中以預定流量時控制燃料電池系 統(tǒng)，使得含有二氧化碳的還原保護氣體能流過燃料電池的陽極。這樣， 重新啟動時，流過燃料電池的陽極時保護氣體中的二氧化碳防止基體-陽極界面上粒子的生長。此外，在此期間，陽極廢氣當用輸入的氧化 劑氣體氧化時導致燃料電池陰極生成反應氣體，其含有足以防止陰極 中電解質損耗的二氧化碳。在下述本發(fā)明第一實施例中，控制組件將燃料電池與燃料處理組 件隔離，同時吹掃氣體分別供應給燃料電池和燃料處理組件，并且吹掃氣體和加濕的燃料從燃料處理組件排放。在該實施例中，使用高溫 閥進行隔離和排放。在第二實施例中，控制組件將燃料處理組件與其 上游部件隔離，同時保持燃料電池和燃料處理組件的連接，并同時把 吹掃氣體供應給燃料處理組件，使得吹掃氣體流過燃料處理組件后流 過燃料電池陽極。在該例中，吹掃氣體和加濕的燃料氣體從燃料電池 清除，同時使用低溫電磁岡進行隔離。在上述兩實施例中，控制組件在燃料電池系統(tǒng)重新啟動時使用類 似的部件向燃料電池陽極供應還原保護氣體。


從下面結合附圖的詳細說明中可清楚看出本發(fā)明的上述和其它特征和方面，附圖中圖1示出本發(fā)明MCFC系統(tǒng)第一實施例； 圖2示出本發(fā)明MCFC系統(tǒng)第二實施例；圖3A和3B分別示出系統(tǒng)停止運行和重新啟動時圖1系統(tǒng)的控制 組件的控制功能；以及圖4A和4B分別示出系統(tǒng)停止運行和重新啟動時圖2系統(tǒng)的控制 組件的控制功能。
具體實施方式
下面討論的本發(fā)明的圖1和圖2的實施例涉及一體化MCFC系 統(tǒng)，其中，停止運行時該系統(tǒng)的燃料電池的陽極和陰極保持適當氣氛， 陽極與陰極不物理隔離。在輸入燃料再次以預定水平在系統(tǒng)中開始流 動前重新啟動時陽極和陰極也保持適當氣氛。兩實施例的不同之處在 于停止運行后加濕的輸入燃料(輸入的燃料和蒸汽)是如何吹掃和排 放的。圖1示出本發(fā)明MCFC系統(tǒng)100第一實施例，包括向系統(tǒng)的燃料 進口 102a供應燃料氣體的燃料供應102;可包括脫硫器的燃料凈化系 統(tǒng)103;用于供水的供水系統(tǒng)132;燃料處理組件104;包括陽極108和陰極110的燃料電池106;空氣供應系統(tǒng)124;在系統(tǒng)100正常運行、 停止運行和重新啟動時將燃料電池106的陽極108的輸出與燃料電池 的陰極110的輸入連接的陽極氣體氧化器("AGO") 126;以及用于 隔離陽極108、把還原保護氣體從保護氣體供應128供應給陽極以及 把用作吹掃氣體的氮氣從氮氣供應116供應給陽極和燃料處理組件 104的輸入燃料管路的控制組件101。在圖1所示例示性裝置中，燃料 處理組件104包括至少一個加熱單元，例如熱交換器，該加熱單元用 于至少通過把來自供水系統(tǒng)132的水汽化成蒸汽而提供加濕的燃料并 且把來自燃料進口 102a的燃料預熱到所需溫度。但是，應該理解，燃 料處理組件104可包括用于在燃料氣體進入陽極108前處理燃料氣體 的其它單元，包括但不限于預轉化器。燃料供應進口 102a通過連接管路105與燃料處理組件104的進口 104a連接，供水進口 132a通過連接管路133將供水系統(tǒng)132與燃料 處理組件104的進口 104c連接，并且燃料處理組件104的出口 104b 通過連接管路107與陽極108的進口 108a連接。陽極出口 108b通過 連接管路123與AG0126連接?？諝夤到y(tǒng)124通過連接管路125 與AG0126連接，AG0126通過連接管路127與陰極110連接。來自 燃料進口 102a的燃料供應由控制閥112控制，該控制閥112在MCFC 運行時打開，在停止運行時關閉。控制組件101包括連接管路107上陽極108與燃料處理組件104 之間的高溫電動隔離閥114;通過連接管路109連接到連接管路107 上隔離閥114與陽極進口 108a之間的氮氣供應116,連接管路109由 氮氣供應進口 116a供氣；通過連接管路129連接到連接管路107上隔 離閥114與陽極進口 108a之間的保護氣體供應128，連接管路129由 保護氣體進口 128a供氣；通過連接管路117連接到連接管路105上燃 料控制閥112與燃料處理組件進口 104a之間的氮氣供應116,連接管 路117由氮氣供應進口 116b供氣；以及通過連接管路lll連接到連接 管路107上燃料處理組件104與隔離閥114之間的排放口 ll8。該控 制組件101還設有在連接管路111上用于打開和關閉排放口 118的高溫電動排放閥120、連接管路129上用于控制從保護氣體供應進口 128a 供應給陽極108的保護氣體的電磁閥130、連接管路109上用于控制 從氮氣供應進口 116a供應給陽極108的氮氣的電磁岡122以及連接管 路117上用于控制從氮氣供應進口 116b供應到連接管路105上燃料控 制閥112與燃料處理組件進口 104a之間的氮氣的電磁閥119?？刂平M件101還包括程控控制器501，控制器501的運行由存儲 在計算機可讀存儲介質中的權件程序或產品控制。圖3A和3B分別示 出停止運^亍和重新啟動時控制器501實施的控制。系統(tǒng)100正常運4亍 產生電力時，控制器501控制系統(tǒng)100，使得燃料供應102、空氣供應 124和供水系統(tǒng)132打開?？刂崎y112和隔離閥114也被控制而打開， 同時排放閥120和電磁閥119、 122和130被控制而關閉。打開的閥 112和114允許加濕的燃料氣體可流到陽極108。系統(tǒng)100停止運行時，控制器501控制系統(tǒng)，以執(zhí)行圖3A所示 的停止運行動作。特別是，在停止運行期間，響應停止運行警報的控 制器501受其程序控制，而執(zhí)行包括停止運行操作503的停止運行過 程502。確切說，燃料供應102、空氣供應124和供水系統(tǒng)132關閉。 控制閥112和隔離閥114也關閉，從而將燃料電池106與燃料處理組 件104隔離以及將燃料處理組件104與燃料供應102隔離。另一方面， 電磁操縱閥122打開，使得預定量的氮氣、例如約lscfm的氮氣可從 氮氣供應116供應給陽極108。供應給陽極108的氮氣把陽極保持在 還原氣氛中，并將剩余的加濕燃料經陽極攜帶到AG0126，在AG0126 中，使用AGO中剩余的氧氣氧化加濕燃料。氧化的燃料然后流入陰 極。電磁操縱閥119也打開，使得另外預定量的氮氣、例如約10scfm 的氮氣可供應給燃料處理組件104。排放閥120也同樣地打開。因此， 流過燃料處理組件104的氮氣可經打開的排放閥120吹掃燃料處理組 件和相關的燃料管路中的剩余加濕燃料(燃料和蒸汽)。系統(tǒng)100重新啟動時，控制器501控制系統(tǒng)，以執(zhí)行圖3B所示 動作。響應操作者發(fā)出的系統(tǒng)啟動信號，受其控制程序控制的控制器執(zhí)行第一過程504,在該過程中，空氣供應124、隔離閥114和電》茲閥 130打開。在此過程中，排放閥120和電磁閥119和122關閉。電磁閥130的打開允許預定量的還原保護氣體、例如約9scfm的 保護氣體(一般主要為氮氣)流入陽極108。保護氣體含有一定量氫 氣(即約至少3%的氫氣)，以便在陽極108保持還原氣體氣氛。保護 氣體還含有一定量二氧化碳，以防止電解質基體-陽極界面上碳粒子生 長。保護氣體流過陽極108后經連接管路123流入陽極氣體氧化器 126。來自新鮮空氣供應124的新鮮空氣在流入陰極110前在陽極氣體 氧化器126中與保護氣體混合。為確保氧化的空氣-保護氣體混合物中 的二氧化碳減小陰極IIO中電解質的分解，保護氣體中的二氧化碳為 一定的量，以使得氧化的空氣-保護氣體混合物中的二氧化碳在陰極中 保持約300ppm的二氧化碳濃度?；氐綀D2A，控制器501從過程504進到過程505，在該過程505 中，供水系統(tǒng)132打開。在過程506中，檢測是否存在水流，如不存 在，過程進到507，發(fā)出停止運行警報，如果水流在一定時間段如5 分鐘不存在，則啟動圖2A的停止運行操作。如果水流存在，過程進到508，在此過程中，打開燃料供應102 和控制閥112，以根椐水流來控制輸入燃料氣體的流量。過程然后進 到509,判斷燃料流是否大于所需點或設定點燃料流的50%，如果是， 過程進到510，在此過程中關閉電磁閥130。這樣就停止保護氣體的流 動，系統(tǒng)的重新啟動511得以完成。如果在過程509中燃料流量小于 設定點的50%,過程進到512，在過程512中，在該狀況持續(xù)預定時 間例如30分鐘后開始停止運行。因此，在重新啟動過程中，首先開始輸入氧化劑氣體(空氣)的 流動，這之后的某個時間開始輸入燃料氣體的流動。此外，隨著輸入 氧化劑氣體的流動而開始還原保護氣體的流動，并且還原保護氣體的 流動一直持續(xù)到開始輸入燃料氣體的流動且輸入燃料氣體達到預定流 量。此時，停止保護氣體的流動。從而，在整個重新啟動過程中把陽極108保持在還原氣氛中，并且向陰極IIO供應預定量的二氧化碳。如圖1所示，控制組件101還可包括在保護氣體流入陽極108前 對保護氣體預熱的加熱系統(tǒng)134。該加熱系統(tǒng)可為電加熱器，或使用 陰極廢氣的熱量加熱保護氣體的熱交換器?？墒褂妙愃泼绹鴮＠?4，917，971所述的構造，以使用陰極廢氣加熱流入陽極108前的保護氣 體。圖1還示出連接管路109上的加熱系統(tǒng)136,該加熱系統(tǒng)136可 包括在控制組件IOI中，該加熱系統(tǒng)在系統(tǒng)停止運行時預熱從氮氣供 應進口 116a經連接管路109流到陽極108的吹掃氣體。如上所述，加 熱系統(tǒng)136可使用陰極廢氣的熱量。系統(tǒng)停止運行時在連接管路117中流動、從氮氣供應進口 116b供 應到連接管路105上燃料控制閥112與燃料處理組件進口 104a之間的 吹掃氣體由燃料處理組件104加熱?？梢岳斫?，在圖1系統(tǒng)中，系統(tǒng)100運行時排^t閥120必須在連 接管路107與排放口 118之間提供緊密的密封，以防止燃料氣體漏入 排放口 118。同樣，系統(tǒng)停止運行時隔離閥114必須提供緊密密封， 以有效隔離陽極108并防止氣體空氣從排^t口 118漏回陽極108。但是，閥114、 120打開后無法重新緊密密封會在系統(tǒng)IOO運行時 造成流到陽極108的燃料氣體的減少，從而降低系統(tǒng)效率和電力生產。 此外，高溫電動閥114、 120價格昂貴，需要來自電源例如不間斷電源 的另外電力以供它們的操作。在圖l實施例的一變型中，為減輕對兩高溫閥的需要，可除去連 接管路107上的隔離閥114。此外，可調節(jié)將燃料處理組件104與排 放口 118相連的連接管路107和111的長度和直徑(長度較長和直徑 較小)，從而減小排放到足夠低的溫度(例如，15英尺長不絕熱1/4 英寸直徑的不銹鋼管道可把氣體溫度降低到約150° F)的加濕的氣體 的流率，從而可用低溫閥例如電磁閥取代閥120。因此，使用該變型， 只需要一個閥，且該閥可為價格便宜的低溫電磁閥。圖2示出根據本發(fā)明第二實施例使用控制組件201的燃料電池系統(tǒng)200。燃料電池系統(tǒng)200也包括用于從供應202向系統(tǒng)200供應氣 態(tài)或其它形態(tài)的燃料的燃料進口 202a;可包括脫硫器的燃料凈化系統(tǒng) 203;用于處理燃料氣體的燃料處理組件204;從供水系統(tǒng)232向燃料 處理組件204供應水流的供水進口 232a;包括陽極208和陰極210的 燃料電池206;空氣供應系統(tǒng)224;在系統(tǒng)200正常運行、停止運行和 重新啟動時將燃料電池206的陽極208的輸出與燃料電池的陰極210 的輸入連接的陽極氣體氧化器("AGO") 226;以及保護氣體供應系 統(tǒng)228。在圖2所示例示性裝置中，燃料處理組件204包括至少一個 加熱單元，例如熱交換器，該加熱單元用于至少通過把水汽化成蒸汽 來提供加濕燃料且把來自燃料進口 202a的燃料預熱到所需溫度。但 是，應該理解，燃料處理組件204還可包括用于在燃料氣體流入陽極 208前處理燃料氣體的其它單元，包括但不限于預轉化器。如圖所示，燃料供應進口 202a通過連接管路205與燃料凈化系統(tǒng) 203的進口 203a連接，;燃料凈化系統(tǒng)的出口 203b通過連接管路211 與燃料處理組件204的進口 204a連接，供水進口 232a通過連接管路 233與燃料處理組件204的進口 204d連接，燃料處理組件204的出口 204b通過連接管路207與陽極208的進口 208a連接。燃料氣體從進 口 202a向系統(tǒng)200的輸送受控制閥212的控制，該控制閥212處于連 接管路211上位于燃料凈化出口 203a之后?？刂崎y212在系統(tǒng)200正 常運行時打開，以允許燃料氣體供應給燃料處理組件204;控制閥212 在系統(tǒng)停止運行時關閉。如圖2所示，控制組件201包括用于將燃料處理組件204和陽極 208與從控制閥212流出的燃料隔離的隔離單元214;保護氣體進口 228，用于在重新啟動時把保護氣體從保護氣體系統(tǒng)228供應給陽極 208，直到達到預定的燃料流量；和在系統(tǒng)停止運行時把吹掃氣體從吹 掃氣體供應216供應給燃料處理組件204的吹掃氣體進口 216a。在該 例中，隔離單元214為隔離閥，該隔離閥相對于燃料從燃料進口 202a 到陽極208的流動方向位于連接管路211上控制閥212之后、燃料處 理組件204之前。吹掃氣體進口 216a經由連接管路209與連接管路211在連接管路211上隔離閥214與燃料處理組件204之間一位置連 接。連接管路209上還設有用于控制給系統(tǒng)200供應吹掃氣體的吹掃 氣體控制組件，其包括吹掃氣體閥218。保護氣體進口 228a經由連接 管路229連接到連接管路207上燃料處理組件204與陽極208之間一 位置。連接管路229上設有用于在重新啟動時控制向陽極208的保護 氣體流動的保護氣體隔離閥230。在該例中，吹掃氣體為氮氣，吹掃氣體供應216為氮氣供應，吹 掃氣體閥218為氮氣閥。此外，在所示該例示性例子中，氮氣控制閥 218和隔離閥214為電磁閥。在該例中，保護氣體主要含有氫氣以及 還原氣體、例如至少3%的氫氣。此外，保護氣體含有足夠的二氧化 碳，從而流過陽極208時減小電解質基體-陽極界面上粒子生長，并且 在重新啟動時確保陰極氣體中有至少300ppm的二氧化碳。保護氣體 隔離閥230為用于氮氣的電磁閥?？刂平M件201還包括程控控制器601，控制器601的運行受存儲 在計算機可讀存儲介質中,的軟件程序或產品的控制。圖4A和4B分別 示出停止運行和重新啟動時控制器601實施的控制。系統(tǒng)200正常運 行產生電力時，控制器601控制系統(tǒng)200,使得控制閥212和隔離閥 214打開，以允許燃料氣體從燃料供應進口 202a經燃料凈化系統(tǒng)203 供應給燃料處理組件204的進口 204a。并且，水從供水進口 232a供 應給燃料處理組件204的另一進口 204d。在燃料處理組件204中，水 被汽化生成蒸汽，并且蒸汽與燃料氣體混合而生成一般預熱到300°C 的加濕的燃料氣體。預熱、加濕的燃料從燃料處理組件204通過出口 204b流入連接管路207，并被傳送到燃料電池陽極208。如上所述， 燃料處理組件204可包括其它燃料處理單元，例如預轉化器，在這種 情況下，燃料氣體在這些單元中處理后流到燃料電池陽極208。系統(tǒng)200停止運行時，控制器601控制系統(tǒng)，以執(zhí)行圖4A所示 的停止運行動作。特別是，在停止運行期間，響應停止運行警報，控 制器601受其程序控制而執(zhí)行包括停止運行操作603的停止運行過程 602。特別是，實施控制以使得控制閥212關閉，從而燃料氣體不再從進口 202a供應給系統(tǒng)200。燃料供應202、空氣供應224和供水系統(tǒng) 232也關閉，切斷燃料、空氣和水的供應。隔離閥214同樣地也關閉， 以將燃料處理組件204和陽極208與燃料凈化系統(tǒng)203中可從控制閥 212逸出的剩佘燃料隔離。閥230也類似地關閉。此外，氮氣供應閥 218打開，以允許氮氣供應給燃料處理組件204。氮氣把燃料處理組件 204中剩余的加濕燃料(燃料和蒸汽)吹掃到陽極208中，并且防止 氧化劑氣體從陰極210回流入陽極208。燃料處理組件204為吹掃氣 體提供熱量，并把流入陽極208前的吹掃氣體的溫度提高到所需溫度。如圖所示，氮氣由氮氣供應216供應，并可沿連接管路209經氮 氣閥218流到連接管路211，連接管路211把氮氣運送到燃料處理組 件204。氮氣吹掃燃料處理組件204，之后經連接管路207運送到陽極 208。燃料處理組件204和連接管路中的加濕燃料經陽極被吹掃入 AG0226中，在AG0226中，使用AG0226中剩余的氧氣氧化燃料。 氧化的燃料流入陰極。系統(tǒng)200重新啟動時，控制器601控制系統(tǒng)，以執(zhí)行圖4B所示 的動作。響應操作者發(fā)角的,系統(tǒng)啟動信號，受其控制程序控制的控制 器執(zhí)行笫一過程604，在該過程中，空氣供應224、打開、控制閥218 關閉以及控制閥230打開。此時，控制閥212和隔離閥214保持關閉， 以將燃料處理組件204和陽極208與上游部件即燃料凈化系統(tǒng)203隔 離。電磁閥230的打開允許預定量的還原保護氣體、例如約9scfm的 保護氣體流入陽極208。保護氣體含有數量足以使陽極208保持還原 氣氛的氫氣。保護氣體還含有減小基體-陽極界面上粒子生長的二氧化碳o保護氣體流過陽極208后經連接管路223流入AG0226。來自新 鮮空氣供應224的新鮮空氣在流入陰極210前在AG0226中與保護氣 體混合。由于保護氣體中的二氧化碳，氧化的空氣-保護氣體混合物中 的二氧化碳保持300ppm 二氧化碳的濃度，從而減小陰極中電解質基 體的分解?；氐綀D4B，控制器從過程604進到過程605，在該過程中，供水 系統(tǒng)232打開。在過程606中，檢測是否存在水流，如果不存在水， 過程進到607。在過程607中，如果水流在一定時間例如5分鐘內不 存在，則發(fā)出停止運行警報，開始圖2A的停止運行操作。如果過程606中水流存在，過程進到608，在該過程608中，打 開燃料供應202和閥212， 214，以根據水流控制輸入燃料氣體的流量。 過程然后進到609，判斷燃料流是否大于預定或設定點燃料流的50% ， 如果是，過程進到610，在此過程中關閉電磁閥230。這樣就停止保護 氣體的流動，系統(tǒng)的重新啟動611得以完成。如果在過程609中燃料 流量小于設定點的50%，過程進到612，在過程612中，在該狀況持 續(xù)預定時間例如30分鐘后開始停止運行。因此，在重新啟動過程中，首先開始輸入氧化劑氣體(空氣)的 流動，之后某個時間輸入燃料氣體才開始流入。此外，還原保護氣體 隨著輸入氧化劑氣體的流入而開始流入，并且一直持續(xù)到輸入燃料氣 體開始流入且達到預定流量。此時，停止保護氣體的流動。從而，在 整個重新啟動過程中把陽極208保持在還原氣氛中，并且向陰極210 供應所需量的二氧化碳。如圖2所示，控制M件201還可包括加熱單元234，用于在重新 啟動時在保護氣體流入陽極208前對其預熱。該加熱單元可為電加熱 器，或使用陰極廢氣的熱量加熱保護氣體的熱交換器?？墒褂妙愃泼?國專利4，917，971所述的構造，以使用陰極廢氣加熱流入陽極208前的 保護氣體。可以理解，在圖2系統(tǒng)中，無須經單獨排放口對加濕燃料進行排 i文。此外，由于隔離閥214位于燃料處理組件204之前，因此該閥基 本上不受系統(tǒng)200中的溫度梯度影響。因此，如上所述，閥214可使 用當系統(tǒng)200停止運行時能重新緊密密封的電磁閥。該閥在停止運行 時防止剩余燃料從燃料凈化系統(tǒng)203流入燃料處理組件204和陽極 208。吹掃氣體把燃料處理組件204中的加濕燃料(燃料和蒸汽)經陽 極208驅入AG0226中。該燃料在AG0226中氧化，從而陰極保持氧由于氮氣供應閥218也位于燃料處理組件204之前，因此其操作 也同樣基本上不受溫度影響。該閥也可使用電磁閥，系統(tǒng)停止運行后 向陽極供應氮氣時提高可靠性和響應性。可以各種方式修正圖1和圖2的系統(tǒng)100和200。 一種修正是停 止運行后允許一定量的空氣從空氣供應124或224流到AG0126或 226，從而把陰極保持在氧化氣氛中。另一種修正是經循環(huán)管路135 或235使得從陰極110或210流出的 一部分陰極氣體循環(huán)回到AG0126 或226。在停止運行時，這一循環(huán)流將提供足夠的剩余氧氣，足以氧 化從燃料處理組件104或204經陽極108或208吹掃入AG0126或226 中的燃料。應該注意，在圖1和2的實施例中使用的控制器501和601可為 GE制造的普通PLCs (可編程邏輯控制器-非?？煽康哪陀秒娔X)。 這些實施例使用的控制程序可為名稱為"Versapro"的軟件產品，該 軟件產品也是可在用于工業(yè)自動化的GE PLCs中運用的GE產品?？傊?，應該理解，上述裝置只是代表本發(fā)明應用的許多可能的具 體實施例的例示。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可根據本發(fā) 明原理容易地設計出許多不同的其它裝置。
權利要求
1、一種用于接收輸入的燃料氣體和輸入的氧化劑氣體的燃料電池系統(tǒng)，包括適于至少加濕輸入的燃料氣體的燃料處理組件；燃料電池，該燃料電池具有適于接收加濕的輸入燃料氣體的陽極和適于接收輸入的氧化劑氣體的陰極；在該燃料電池系統(tǒng)的正常運行、停止運行和重新啟動時適于將所述燃料電池的陽極的輸出與所述燃料電池的所述陰極的輸入連接且還適于接收所述輸入的氧化劑氣體的陽極氧化組件；以及適于響應所述燃料電池的停止運行的控制組件，在停止運行時，至少輸入的燃料氣體停止被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時還適于控制所述燃料電池系統(tǒng)，使得吹掃氣體能流過所述燃料處理組件而從所述燃料處理組件驅除加濕的燃料氣體且使吹掃氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
2、 按權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時所述控制組件還適于 控制所述燃料電池系統(tǒng)，從而將所述燃料處理組件與所述燃料電池隔離，并使得在所述燃料處理組件中流動的吹掃氣體在流過所述燃 料處理組件后能被排放。
3、 按權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件用來進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極。
4、 按權利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括的管路。
5、按權利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還適于在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時允許預定-的輸入氧化劑氣體流動。
6、 按權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述燃料處理組件包括適于接收輸入的燃料氣體的輸入管路和與所述燃料電池的所述陽極連接的輸出管路；以及所述控制組件包括連接在所述輸出管路中的第一閥，所述第一 閥在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時關閉，從而將所述燃料處理組件與 所述燃料電池的所述陽極隔離。
7、 按權利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還包括在所述第一閥前的一點上與所述燃料處理組件的所述輸出管路連接的第一管路；所述第一管路中的第二閥，所 述第二閥在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時打開；以及在所述第二閥之 后的一點上與所述第一管路連接的排放口 。
8、 按權利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還包括在所述輸入管路中并且適于在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時關閉的第三閥；在所述第三閥之后與所述燃料處理 組件的輸入管路連接并且適于接收要流過所述燃料處理組件的吹掃氣 體的第二管路；在所述第一閥之后一點與所述燃料處理組件的所述輸出管路連接并適于接收要流過所述燃料電池的所述陽極的吹掃氣體的 第三管路；連接在所述第二管路中并在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時 打開的第四閥；以及連接在所述第三管路中并在所述燃料電池系統(tǒng)停 止運行時打開的第五閥。
9、 按權利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)正常運行時控制所述第一和第三閥打開并控制所述第二、第四和第五閥關閉；以及所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時控制所述第一和第 三閥關閉并控制所述第二、第四和第五閥打開。
10、 按權利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極。
11、 按權利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括加熱單元，該加熱單元在所述第三管路中所述第 五閥后，并響應于來自所述燃料電池的所述陰極的廢氣以用于加熱流過所述第三管路的吹掃氣體；所述第一和第二閥包括高溫電動閥； 所述第三、第四和第五閥包括電磁閥； 所述還原吹掃氣體包括氮氣；所述燃料處理組件適于接收來自供水供應的水；以及 所述第三和第四管路適于接收來自共同供應源的所述吹掃氣體。
12、 按權利要求IO所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新啟動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后 一定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制 組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所 述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，控制所述燃料電池系統(tǒng)，使得 含有二氧化碳的還原保護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
13、 按權利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還包括在所述第三管路與所述燃料處理組件的所述輸出管路連接的連接點之后一點上與所述燃料處理組件的所述輸出 管路連接的第四管路，以及所述第四管路中的第六閥，所述第六閥在 所述燃料電池系統(tǒng)正常運行時關閉，并從所述燃料電池系統(tǒng)重新啟動 直到所述輸入的燃料氣體在所述燃料電池系統(tǒng)中以所述預定流量流動 時打開。
14、 按權利要求13所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)還包括在所述第三管路中所述第五閥后的加熱單元，該加熱單元響應于來自所述燃料電池的所述陰極的廢氣來加熱流過所述 第三管路的吹掃氣體；所述第一和第二閥包括高溫電動閥；所述第三、第四和第五和第六閥包括電^茲閥；所述吹掃氣體包括氮氣；所述燃料處理組件適于接收來自供水供應的水； 所述第三和第四管路適于接收來自共同供應源的所述吹掃氣體；以及所述還原保護氣體含有氫氣。
15、 按權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極；以及所述控制組件還適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新 啟動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后 一定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制 組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所 述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，控制所述燃料電池系統(tǒng)，允許 含有二氧化碳的還原保護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
16、 按權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時還適于控制所述燃料電池系統(tǒng)，從而保持所述燃料處理組件與所述燃料電池的所述陽 極的連接，使得在所述燃料處理組件中流動的吹掃氣體流過所述燃料 處理組件后能流過所述燃料電池的所述陽極。
17、 按權利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極。
18、 按權利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括的管路。
19、 按權利要求17所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時還適于允許預定量的輸入氧化劑氣體流動。
20、 按權利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于所述燃料處理組件包括適于接收輸入的燃料氣體的輸入管路和與所述燃料電池的所述陽極連接的輸出管路；以及所述控制組件包括與所述燃料處理組件的所述輸入管路連接并 適于接收所述吹掃氣體的第一管路；連接在所述第一管路中的第一閥， 所述第一閥在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時打開；以及在所述第一管 路與所述燃料處理組件的所述輸入管路連接的連接點之前的一點上連 接在所述燃料處理組件的所述輸入管路中的第二閥，用于將所述燃料 處理組件與所述第二閥之前的部件隔離，所述第二閥在所述燃料電池 系統(tǒng)停止運行時關閉。
21、 按權利要求20所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括在所述燃料處理組件的所述輸入管路中并在所述 第二閥連接在所述燃料處理組件的所述輸入管路中的連接點之前一點 上的控制閥，所述控制閥在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時關閉。
22、 按權利要求21所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)正常運行時控制所述第二閥和所述控制閥打開，并控制所述笫一閥關閉；以及所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時控制所述第二閥和 所述控制閥關閉，并控制所述第一閥打開。
23、 按權利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述第 一和第二閥以及所述控制閥包括電磁閥； 所述吹掃氣體包括氮氣；以及 所述燃料處理組件適于接收來自供水供應的水。
24、 按權利要求22所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極。
25、 按權利要求24所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新啟動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后 一定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所 述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，控制所述燃料電池系統(tǒng)，使得 含有二氧化碳的還原保護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
26、 按權利要求25所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還包括與所述燃料處理組件的所述輸出管路連接的第二管路；以及所述第二管路中的第三閥，所述第三閥從所述燃料 電池系統(tǒng)重新啟動直到所述燃料氣體在所述燃料電池系統(tǒng)中以預定流 量流動時打開。
27、 按權利要求26所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述第一、第二和第三閥和所述控制閥包括電磁閥； 所述還原氣體包括氮氣；所述第一組件適于接收來自供水供應的水；以及 所述還原保護氣體含有氫氣。
28、 按權利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極；以及所述控制組件還適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新 啟動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后 一定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制 組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所 述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，調節(jié)所述燃料電池系統(tǒng)，以允 許含有二氧化碳的還原保護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
29、 按權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新啟動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后 一定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制 組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所 述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，調節(jié)所述燃料電池系統(tǒng)，以允 許含有二氧化碳的還原譯護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
30、 按權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時還適于控制所述燃料電池系統(tǒng)，從而保持所述燃料處理組件與所述燃料電池的連接， 并使得在所述燃料處理組件中流動的吹掃氣體流過所述燃料處理組件 后能經低溫閥向排放口排放。
31、 按權利要求30所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述燃料處理組件包括適于接收輸入的燃料氣體的輸入管路和與所述燃料電池的所述陽極連接的輸出管路；以及所述控制組件還包括與所述燃料處理組件的所述輸出管路連接 并且長度和直徑適于允許經所述低溫閥排放的第一管路；所述低溫閥 位于所述第一管路中并在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時打開；以及在 所述低溫閥之后的一點上與所述第一管路連接的排放口 。
32、 按權利要求31所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述控制組件還包括在所述輸入管路中并且適于當所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時關閉的第 一閥；在所述第一閥后與所述辦料處理組 件的輸入管路連接并適于接收要流過所述燃料處理組件的吹掃氣體的 第二管路；第二閥是所述第二管路，適于在所述燃料電池系統(tǒng)停止運 行時打開；在所述第一管路與所述燃料處理組件的所述輸出管路連接 的連接點之后的一點上與,所述燃料處理組件的所述輸出管路連接的第 三管路，其適于接收要流過所述燃料電池的所述陽極的吹掃氣體；以 及連接在所述第二管路中并適于在所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時打開 的第三閥。
33、 按權利要求32所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述低溫閥和所述第一、第二和第三閥包括電磁閥； 所述吹掃氣體為氮氣；所述燃料處理組件適于接收來自供水供應的水，以及 所述第二和第三管路適于接收來自共同供應源的所述吹掃氣體。
34、 按權利要求32所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極；以及所述控制組件還適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新 啟動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后 一定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制 組件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所 述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，調節(jié)所述燃料電池系統(tǒng)，以允 許含有二氧化碳的還原保護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
35、 一種用于接收輸入的燃料氣體和輸入的氧化劑氣體的燃料電 池系統(tǒng)，包括用于至少加濕輸入的燃料氣體的燃料處理組件； 燃料電池，該燃料電池具有適于接收加濕的輸入的燃料氣體的陽 極和適于接收輸入的氧化劑氣體的陰極；陽極氧化組件，其適于在該燃料電池系統(tǒng)的正常運行、停止運行極的輸入連接，且還適于接收所述輸入的氧化劑氣體；以及控制組件，其適于響應所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動，在重新啟 動時，所述氧化劑氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，這之后一 定時間所述燃料氣體開始重新被所述燃料電池系統(tǒng)接收，所述控制組 件還適于從所述燃料電池系統(tǒng)的重新啟動直到所述燃料氣體在所述 燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，調節(jié)所述燃料電池系統(tǒng)，以允許 含有二氧化碳的還原保護氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
36、 按權利要求35所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入 連接到所述燃料電池的所述陰極；所述第 一組件包括用于接收輸入的燃料氣體的輸入管路和與所述 燃料電池的所述陽極連接的輸出管路；以及所述控制組件包括與所述第一組件的所述輸出管路連接的第一 管路和位于所述第一管路中的第一閥；所述第一閥從所述燃料電池系 統(tǒng)重新啟動直到所述燃料氣體開始在所述燃料電池系統(tǒng)中以所述預定流量流動時打開。
37、 按權利要求36所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于 所述第一閥包括電磁閥；所述還原保護氣體含有氫氣。
38、 一種操作被提供有輸入的燃料氣體和輸入的氧化劑氣體的燃 料電池系統(tǒng)的方法，該燃料電池系統(tǒng)包括適于至少加濕輸入的燃料氣 體的燃料處理組件和燃料電池，該燃料電池具有適于接收加濕的輸入 的燃料氣體的陽極和適于經陽極氧化組件接收輸入的氧化劑氣體的陰 極，該陽極氧化組件適于在該燃料電池系統(tǒng)的正常運行、停止運行和 重新啟動時將所述燃料電池的陽極的輸出與所述燃料電池的所述陰極 的輸入連接且適于接收所述輸入的氧化劑氣體，該方法包括停止所述燃料電池系統(tǒng)的運行，包括至少停止向所述燃料電池系 統(tǒng)供應所述輸入的燃料氣體；以及當所述燃料電池系統(tǒng)停止運行時，使得吹掃氣體流過所述燃料處 理組件，以從所述燃料處理組件清除加濕的燃料氣體，并使還原吹掃 氣體能流過所述燃料電池的所述陽極。
39、 按權利要求38所述的方法，其特征在于 所述使得吹掃氣體流過所述燃料處理組件以從所述燃料處理組件清除加濕的燃料氣體并使還原吹掃氣體能流過所述燃料電池的所述陽 極包括將所述燃料處理組件與所述燃料電池的所述陽極隔離；并使 得流過所述燃料處理組件的吹掃氣體排放。
40、 按權利要求39所述的方法，其特征在于所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入 連接到所述燃料電池的所述陰極。
41、 按權利要求40所述的方法，其特征在于，進一步包括 重新啟動所述燃料電池系統(tǒng)，包括重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述氧化劑氣體，這之后 一定時間重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所 述燃料氣體；以及從所述燃料電池系統(tǒng)重新啟動到所述燃料氣體在所述燃料電池系統(tǒng)中以預定流量流動時，使得含有二氧化碳的還原保護氣體流過所述 燃料電池的所述陽極。
42、 按權利要求41所述的方法，其特征在于， 所述吹掃氣體含有氮氣；并且 所述保護氣體含有氫氣。
43、 按權利要求38所述的方法，其特征在于，清除加濕的燃料氣體并使還原吹掃氣體能流過所述燃料電池的所述陽 極包括使所述燃料處理組件保持與所述燃料電池的所述陽極連接； 以及使得在所述燃料處理組件中流動的吹掃氣體流過所述燃料處理組 件后通過所述燃料電池的所述陽極。
44、 按權利要求43所述的方法，其特征在于，所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入 連接到所述燃料電池的所述陰極。
45、 按權利要求44所述的方法，其特征在于，進一步包括 重新啟動所述燃料電池系統(tǒng)包括重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述氧化劑氣體，這之后 一 定時間重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述 燃料氣體；以及從所述燃料電池系統(tǒng)重新啟動到所述燃料氣體在所述燃料電池系 統(tǒng)中以預定流量流動時，使得含有二氧化碳的還原保護氣體流過所述 燃料電池的所述陽極。
46、 按權利要求45所述的方法，其特征在于， 所述吹掃氣體含有氣氣；并且 所述還原保護氣體含有氫氣。
47、 按權利要求38所述的方法，其特征在于， 所述使得吹掃氣體流過所述燃料處理組件以從所述燃料處理組件清除加濕的燃料氣體并使還原吹掃氣體能流過所述燃料電池的所述陽 極包括保持所述燃料處理組件與所述燃料電池的所述陽極的連接； 以及使得在所述燃料處理組件中流動的吹掃氣體流過所述燃料處理組件后經低溫閥通過排放口 。
48、 按權利要求38所述的方法，其特征在于，所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入 連接到所述燃料電池的所述陰極。
49、 按權利要求48所述的方法，其特征在于，進一步包括 重新啟動所述燃料電池系統(tǒng)包括重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述氧化劑氣體，這之后一定時間重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述 燃料氣體；以及從所述燃料電池系統(tǒng)重新啟動到開始重新向所述燃料電池供應所 述燃料氣體時，使得含有二氧化碳的還原保護氣體流過所述燃料電池 的所述陽極；以及使得所述還原保護氣體流過所述燃料電池的所述陽 極后與所述輸入的氧化劑氣體混合，使該混合氣體氧化，并且使所氧 化的氣體輸入所述燃料電池的所述陽極。
50、 按權利要求49所述的方法，其特征在于， 所述吹掃氣體含有氮氣；并且 所述保護氣體含有氬氣。
51、 按權利要求38所述的方法，其特征在于， 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極。
52 、 一種操作被提供有輸入的燃料氣體和輸入的氧化劑氣體的燃 料電池系統(tǒng)的方法，該燃料電池系統(tǒng)包括適于至少加濕輸入的燃料氣 體的燃料處理組件和燃料電池，該燃料電池具有適于接收加濕的輸入極，該陽極氧化組件適于在該燃料電池系統(tǒng)的正常運行、停止運行和的輸入連接且適于接收所述輸入的氧化劑氣體，該方法包括停止所述燃料電池系統(tǒng)的運行，包括至少停止向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述輸入的燃料氣體；重新啟動所述燃料電池系統(tǒng)，包括重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述氧化劑氣體，并且這之后一定時間重新向所述燃料電池系統(tǒng)供應所述燃料氣體；以及從所述燃料電池系統(tǒng)重新啟動到所述燃料氣體在所述燃料電池系 統(tǒng)中以預定流量流動時，使得含有二氧化碳的還原保護氣體流過所述 燃料電池的所述陽極。
53、 按權利要求52所述的方法，其特征在于，進一步包括 所述陽極氧化組件適于進行氧化反應，并生成輸出氣體作為輸入連接到所述燃料電池的所述陰極。
54、 按權利要求53所述的方法，其特征在于， 所述還原吹掃氣體含有氮氣；并且 所述保護氣體含有氫氣。
55、 一種存儲在計算機可讀存儲介質中用于執(zhí)行按權利要求38、 39、 41、 43、 45、 47、 49和52中任一權利要求所迷的方法的軟件程 序或產品。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)和方法，該燃料電池系統(tǒng)接收輸入的氧化劑氣體和輸入的燃料氣體；該燃料電池系統(tǒng)具有燃料處理組件，其適于至少加濕要供應給該系統(tǒng)的燃料電池的陽極的輸入燃料氣體，該燃料電池的陰極經陽極氧化組件接收輸入的氧化劑氣體，該陽極氧化組件適于在該燃料電池系統(tǒng)的正常運行、停止運行和重新啟動時將燃料電池的陽極的輸出與燃料電池的陰極的進口連接；該系統(tǒng)還具有控制組件，其適于響應燃料電池系統(tǒng)的停止運行，在停止運行時，輸入的燃料氣體和輸入的氧化劑氣體停止被燃料電池系統(tǒng)接收，該控制組件在燃料電池系統(tǒng)停止運行時還適于控制燃料電池系統(tǒng)，使得吹掃氣體能流過燃料處理組件而從處理組件清除加濕燃料氣體且使吹掃氣體能流過燃料電池的陽極。
文檔編號H01M8/16GK101326671SQ200680029006
公開日2008年12月17日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權日2005年8月11日
發(fā)明者D·比奇, G·L·卡爾森, G·伯恩特森, M·比肖夫, M·法魯克, R·文卡塔拉曼, S·彼得漢斯 申請人:燃料電池能有限公司;Cfc解決方案有限責任公司