專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及其增濕設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及燃料電池系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及提高燃料電池堆性能的燃料電池系統(tǒng)及其操作方法。
背景技術：
燃料電池是一種通過與氧或其它氧化劑進行化學反應將燃料的化學能轉化為電能的發(fā)電系統(tǒng)。典型地，氫是最常見的燃料，但碳氫化合物例如天然氣和類似甲醇的醇類有時被用做可選燃料。燃料電池系統(tǒng)典型地包括電池堆，電池堆包括多個形成發(fā)電組件的單個的燃料電池，每一個具有允許電荷在燃料電池的兩側移動的陰極和陽極。燃料電池系統(tǒng)還包括給燃料電池的陰極供應空氣的空氣供應設備和給燃料電池的陽極供應氫的氫氣供應設備。這里，高溫和潤濕的空氣從燃料電池的陰極排出，并且在高功率操作時高溫和干燥的空氣從那里排出。進一步，含有水分的沒有反應的氫從燃料電池的陽極被排出。此外，燃料電池系統(tǒng)包括增濕從空氣供應設備供應的空氣與從燃料電池的陰極排出的空氣的增濕器。因此，該增濕器增濕從空氣供應設備供應的空氣與從該燃料電池的陰極排出的空氣以便向陰極供應增濕后的空氣。然而，傳統(tǒng)地，供應空氣通過從燃料電池的陰極經(jīng)過隔膜排出的空氣來增濕且該增濕后的空氣然后被供應到陰極，因此燃料電池的增濕效果在某些場合可能不充分。進一步，傳統(tǒng)燃料電池系統(tǒng)的另一個問題是當燃料電池啟動時，該燃料電池由于降低系統(tǒng)的耐久性的OCV(開路電壓)而加速了催化層的退化。作為這個問題的一個解決方法，當該系統(tǒng)啟動時，獨立的氫清洗設備被用來以氫清洗該燃料電池。然而，清洗系統(tǒng)的增加，不僅使該系統(tǒng)復雜化而且增加成本。上述在背景部分公開的信息僅為了加強本發(fā)明的背景技術的理解，因此，它可能包含不構成本領域技術人員在本國家已經(jīng)知道的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內容
本發(fā)明努力提供一燃料電池系統(tǒng)和操作該燃料電池系統(tǒng)的方法，其在系統(tǒng)啟動時能夠用氫清洗燃料電池，同時具有簡單的結構，并且在系統(tǒng)正常運行時提高了燃料電池的濕度。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)可包括電池堆，該電池堆包含燃料電池的發(fā)電組件、供應空氣到燃料電池的陰極的空氣供應單元、增濕從陰極排出的排出空氣和從空氣供應單元供應的供應空氣的增濕器、供應氫到燃料電池的陽極的氫供應單元和捕獲由陽極產(chǎn)生的冷凝物并排出冷凝物的水捕集器。該供應空氣可供應到增濕器的上游側并且在水捕集器中捕獲的冷凝物可供應到增濕器的上游側。由氫供應單元供應的氫可供應到陽極且從陽極排出的氫可經(jīng)水捕集器供應到增濕器的上游側。在本發(fā)明的一些示例性實施例中，燃料電池的氫清洗可通過將氫經(jīng)增濕器供應到陰極來實現(xiàn)。冷凝物也可在增濕器的上游側注入，水捕集器可通過冷凝物排出管線連接到增濕器，且排水閥可設置在冷凝物排出管線上。排水閥可通過由控制器產(chǎn)生的控制信號來操作?？赏ㄟ^冷凝物排出管線排出的冷凝物可由供應空氣的壓力在增濕器的上游側注入。注射部可布置在冷凝物排出管線的末端部分以在增濕器的上游側注入冷凝物。增濕器可使用排出氣體和冷凝物來增濕供應空氣，并且增濕的空氣可被供應到陰極。燃料電池系統(tǒng)可進一步包括將在水捕集器中被捕獲的冷凝物供應到增濕器的冷凝排物出管線、供應從陰極排出到增濕器的排出空氣的排出空氣供應管線和供應增濕的空氣到陰極的增濕空氣供應管線。當燃料電池啟動時，從氫供應單元供應的氫可被供應到陽極，從陽極排出的并可在水捕集器中捕集的氫可通過冷凝排出管線供應到增濕器，并且通過增濕器的氫可通過增濕空氣供應管線供應到陰極來進行燃料電池的氫清洗。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)可包括電池堆，該電池堆包含燃料電池的發(fā)電組件、供應空氣到燃料電池的陰極的空氣供應單元、增濕從陰極排出的排出空氣和從空氣供應單元供應的供應空氣的增濕器、供應氫到燃料電池的陽極的氫供應單元，和捕獲在陽極產(chǎn)生的冷凝物并排出冷凝物的水捕集器。當燃料電池啟動時，由氫供應單元供應的氫可被供應到陽極，從陽極排出的并在水捕集器中捕獲的氫可通過冷凝物排出管線供應到增濕器，并且經(jīng)增濕器的氫可通過增濕空氣供應管線供應到陰極來進行燃料電池的氫清洗。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)可包含電池，該電池包含陰極和陽極、給陰極供應空氣的空氣供應單元、增濕從陰極排出的排出空氣和通過空氣供應單元供應的供應空氣的增濕器、供應氫到燃料電池的陽極的氫供應單元和可捕獲在陽極產(chǎn)生的冷凝物并排出冷凝物的水捕集器。更具體地，當燃料電池啟動時，由氫供應單元供應的氫被供應到陽極，從陽極排出的并在水捕集器中捕集的氫可通過冷凝物排出管線供應到增濕器，并且經(jīng)增濕器的氫可通過增濕空氣供應管線被供應到陰極來進行燃料電池的氫清洗。供應空氣可供應到增濕器的上游側，且在水捕集器中捕獲的冷凝物可供應到增濕器的上游側。當燃料電池系統(tǒng)啟動時，連接水捕集器和增濕器的管路可被用作燃料電池的氫清洗管路，并且當燃料電池系統(tǒng)正常操作時，連接水捕集器和增濕器的管路可被用作燃料電池的增濕管路。一種包括電池堆的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法，該燃料電池系統(tǒng)包括電池堆，該燃料電池堆包含燃料電池的發(fā)電組件、供應空氣到燃料電池的陰極的空氣供應單元、增濕從陰極排出的排出空氣和從空氣供應單元供應的供應空氣的增濕器、供應氫到燃料電池的陽極的氫供應單元和捕集在陽極產(chǎn)生的冷凝物并排出冷凝物的水捕集器，該方法可包括:當系統(tǒng)在啟動模式中時打開連接水捕集器和增濕器的冷凝物排出管線的排水閥，向陽極供應來自氫供應單元的氫，向增濕器供應從陽極排出的通過水捕集器的氫并供應經(jīng)增濕器的氫到陰極來以氫清洗燃料電池。更具體地，氫可通過冷凝物排出管線供應到增濕器的上游側，并且當燃料電池系統(tǒng)啟動時，空氣供應單元可被關閉。當系統(tǒng)正常運行時，空氣供應單元可在排水閥打開的情況下運行，由空氣供應單元供應的供應空氣可被供應到增濕器的上游側，并且在水捕集器中捕集的冷凝物可通過冷凝物排出管線供應到增濕器的上游側。相應地，增濕器可增濕排出空氣和供應空氣，并且增濕的空氣然后被供應到燃料電池的陰極。在本發(fā)明的示例性實施例中，當系統(tǒng)啟動時，連接水捕集器和增濕器的管路被用于以氫清洗燃料電池，并且當系統(tǒng)正常運行時，連接水捕集器和增濕器的管路被用于供應在水捕集器中捕集的冷凝物到增濕器的上游側從而燃料電池被增濕。相應地，在本發(fā)明的實施例中，當系統(tǒng)啟動時，燃料電池由經(jīng)連接水捕集器和增濕器的管路的氫清洗，使得OCV形成時間被延遲且OCV收斂值(convergence value)由于燃料電池的氧流入延遲而降低。從而，本發(fā)明的實施例中的燃料電池的催化劑退化速度被延遲且電池堆的耐久性增加。此外，當本發(fā)明的示例性實施例的系統(tǒng)正常運行時，在水捕集器中捕集的冷凝物可通過連接水捕集器和增濕器的管路供應到增濕器的上游側來增濕燃料電池，從而燃料電池的潤濕性能增加。進一步，當本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)啟動時，沒必要為了以氫清洗燃料電池而提供單獨的結構。替代地，連接水捕集器和增濕器的增濕管路被用來以氫清洗燃料電池，從而整個系統(tǒng)被簡化并因此降低成本。


本發(fā)明的上述和/或其它方面有優(yōu)點將從下面的結合附圖的示例性實施例的描述中將變得明顯和更容易理解。圖1是示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的結構圖。圖2是示意地顯示應用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的增濕器的圖。圖3和圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法的圖?！捶柕拿枋觥?0電池堆13 陰極15 陽極17燃料電池30空氣供應單元31鼓風機50增濕器55排出空氣供應管線56增濕空氣供應管線70氫供應單元71儲氫箱
90水捕集器91冷凝物排出管線93排水閥95注射部99控制器
具體實施例方式以下，將參考示出本發(fā)明的實施例的附圖更全面的描述本發(fā)明。正如本領域技術人員所認識到的，描述的實施例可以各種不同的方式改變而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。這里使用的術語僅是為了描述具體實施例而不是意圖作為本發(fā)明的限制。如這里使用的，單數(shù)形式“一個”等意在也包括復數(shù)形式，除非上下文清楚表明的除外。進一步，可理解術語“包括”和/或“包含”，當在本說明書中使用時，明確提出規(guī)定特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或組成部分，但不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、組成部分和/或它們的組合的存在或添加。如這里使用，術語“和/或”包括一個或多個相關列舉的項目的任意或所有組合。為了使本發(fā)明清楚，與描述沒聯(lián)系的部分將被忽略，并且相同的元素或對等物在本說明書全文中引用相同的參考數(shù)字。每個元素的尺寸和厚度也任意在圖中示出，但本發(fā)明沒必要限制到此，并且在附圖中，層、膜、平板、區(qū)域等的厚度為了清楚而被夸大。圖1是示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的結構圖。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)100包括一種通過燃料(例如，氫)和氧化劑(例如，空氣)的電化學反應產(chǎn)生電能的發(fā)電系統(tǒng)。本實施例的燃料電池系統(tǒng)100可包括一個電池堆10、空氣供應單元30、增濕器50、氫供應單元70和水捕集器90，這些在下面解釋。電池堆10包括具有設置在膜電極組件(11:MEA)的兩側的隔板的陰極13和在其中設置有陽極15的單元燃料電池17的發(fā)電組件。隔板可被本領域技術人員稱作“隔離板”或“雙極板”。這里，當系統(tǒng)100正常運行時，燃料電池17的陰極13排出高溫和潤濕空氣(下文，這被稱為“排出空氣”)。進一步，燃料電池17的陽極15排出高溫和潤濕氫作為未反應的氫，其中氫在這里被稱為“排出氫”。如上所述，當燃料電池17輸出大功率量時，燃料電池17的陰極13在這種情況下能排出高溫和干燥空氣?？諝夤獑卧?0用來供應空氣到燃料電池17的陰極13。更具體地，空氣供應單元30從大氣中吸入空氣(下文，“供應空氣”)到系統(tǒng)來供應到燃料電池。例如空氣供應系統(tǒng)可包括能向燃料電池17的陰極13供應供應空氣的鼓風機31。然而，空氣供應單元30可以是任何類型的能夠在一定壓力、速度下供應空氣到燃料電池的空氣供應設備，并且這里本發(fā)明實施例并不限于此。本發(fā)明的示例性實施例的增濕器50被配置為增濕從鼓風機31供應的供應空氣與通過膜從燃料電池17的陰極13排出的排出空氣，并且通過增濕器50，增濕空氣(下文，“增濕空氣”)被供應到陰極13。
增濕器50可布置在外殼(未示出)中以具有中空管結構通過排出空氣供應管線55連接燃料電池17的陰極13，并且通過外殼(未示出)中的進口接受來自鼓風機31的供應空氣。增濕器50也可通過增濕空氣供應管線56連接到燃料電池17的陰極13。也就是，從燃料電池17的陰極13排出的排出空氣可通過排出空氣供應管線55供應到增濕器50，并且鼓風機31的供應空氣可供應到增濕器50的進口。此外，在增濕器50中產(chǎn)生的增濕空氣可通過增濕空氣供應管線56供應到燃料電池17的陰極13，并且在排出空氣和供應空氣的膜增濕過程中減少濕氣的排出空氣能排出到大氣中。氫供應單元70可配置成供應氫氣到燃料電池17的陽極15，其中氫氣被稱為“供應氫”。氫供應單元70存儲氫氣，且包括給燃料電池17的陽極15供應氫氣的儲氫箱71。最后，水捕集器90用來捕獲并排出從燃料電池17的陽極15產(chǎn)生的冷凝物。電池堆10、空氣供應單元30、增濕器50、氫供應單元70和水捕集器90容易被本領域技術人員理解，因此他們的詳細描述在本說明書中被忽略。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)100可具有當系統(tǒng)啟動時通過水捕集器90和增濕器50用氫清洗燃料電池17的結構。也就是，在本發(fā)明實施例中的系統(tǒng)100啟動的同時通過燃料電池17的氫清洗，燃料電池17的氧流入延遲產(chǎn)生這樣的情況，即，OCV(開路電壓)形成時間被延遲且OCV收斂值降低從而減少燃料電池17的催化劑退化速度并增加電池堆10的耐久性。此外，當系統(tǒng)正常運行時，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)100通過水捕集器90供應增濕器50的上游側冷凝物來進一步增加燃料電池17的增濕性能。為此，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)100通過冷凝物排出管線91連接增濕器50的上游側和水捕集器90。排水閥93可布置在冷凝物排出管線91上，其由從控制器99傳輸?shù)目刂菩盘柌僮鳌Ｔ诒景l(fā)明的示例性實施例中，當系統(tǒng)100啟動時，從氫供應單元70供應的氫氣可被供應到燃料電池17的陽極15，并且當排水閥93打開時從陽極15排出的且在水捕集器90中捕獲的氫氣能通過冷凝物排出管線91供應到增濕器50的上游側。相應地，在本發(fā)明示例性實施例中，當系統(tǒng)100啟動時，供應到增濕器50的氫氣通過增濕空氣供應管線56供應到燃料電池17的陰極13以便能用氫清洗燃料電池17。也就是，當本發(fā)明實施例中的系統(tǒng)100啟動時，從陽極15排出的氫氣經(jīng)過水捕集器90供應到增濕器50的上游側，以便用氫清洗燃料電池17。連接水捕集器90和增濕器50的管路是燃料電池17的氫清洗管路。同時，當本發(fā)明實施例中系統(tǒng)100正常運行時，當排水閥93被打開時，從燃料電池17的陰極13排出的排出空氣通過空氣供應管線55供應到增濕器50，由鼓風機31供應的供應空氣供應到增濕器50的上游側，并且在水捕集器90中捕集的冷凝物通過冷凝物排出管線91供應到增濕器50的上游側。相應地，當本發(fā)明的實施例中的系統(tǒng)100正常運行時，排出氣和冷凝物供應到增濕器50，供應空氣被增濕器50中的排出氣和冷凝物增濕，并且增濕的空氣能通過增濕空氣供應管線56供應到燃料電池17的陰極13。也就是，當本發(fā)明實施例中的系統(tǒng)100正常運行時，在水捕集器90中捕獲的冷凝物被供應到增濕器50的上游側，并且連接水捕集器90和增濕器50的管路能被用作燃料電池17的增濕管路。這里，本發(fā)明實施例中通過冷凝物排出管線91供應到增濕器50的冷凝物能被注射到增濕器50的上游側。為此，如圖2所示，本發(fā)明實施例可包含布置在冷凝物排出管線91的末端部分的注射部95以便能夠注射冷凝物。作為一個可選擇方法，不限于以下情況:本發(fā)明實施例中，注射部95被布置在冷凝物排出管線91上，且通過冷凝物排出管線91排出的冷凝物能由從鼓風機31供應的供應空氣的壓力在增濕器50的上游側注入。下文，將參考

如上所述的根據(jù)本發(fā)明的實施例的燃料電池系統(tǒng)100的驅動方法。圖3和圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法的圖。參考圖3，首先，當本發(fā)明實施例中的系統(tǒng)100發(fā)動或啟動時，電信號傳輸?shù)脚潘y93來打開冷凝物排出管線91，并且是空氣供應單元30的一部分的鼓風機31被關閉。當這發(fā)生時，在本發(fā)明實施例中，來自氫供應單元70的氫氣被供應到燃料電池17的陽極15。然后，氫氣從陽極15排出以在水捕集器90中捕集。隨后，在本發(fā)明實施例中，在水捕集器90中捕集的氫氣能通過冷凝物排出管線91供應到增濕器50的上游側，并且氫氣從增濕器50中通過增濕空氣供應管線56供應到燃料電池17的陰極13。相應地，當本發(fā)明實施例中系統(tǒng)100啟動時，氫氣通過水捕集器90供應到增濕器50的上游側以便用氫清洗燃料電池17。同時，參考圖4，當本發(fā)明的實施例中的系統(tǒng)100正常運行時，空氣通過空氣供應單元30供應到燃料電池17的陰極13，且氫氣通過氫供應單元70供應到燃料電池17的陽極15。然后，電能在電池堆10中通過由氫氣和供應空氣的電化學反應產(chǎn)生，陰極13排出高溫和潤濕空氣(排出氣體)，且陽極15在此過程中排出氫和冷凝物。這里，由陽極15排出的冷凝物能在水捕集器90中捕集。在這種情況下，冷凝物排出管線91的排水閥93由控制器99打開。當這發(fā)生時，從陰極13排出的排出空氣通過排出空氣供應管線55供應到增濕器50，且供應空氣從鼓風機31供應到增濕器50的上游側。進一步，在水捕集器90中捕集的冷凝物通過冷凝物排出管91供應到增濕器50的上游側。在這種情況下，冷凝物能通過布置在冷凝物排出管線91的末端部分的注射部95注射到增濕器50的上游側，并且，從鼓風機31供應的供應空氣能由供應空氣的壓力注入。然后，冷凝物被噴射以與在增濕器50的上游側的供應空氣均勻混合來供應到增濕器50。相應地，供應空氣被冷凝物和排出氣體通過增濕器50的膜增濕過程增濕，且增濕器50通過增濕空氣供應管線56向燃料電池17供應增濕空氣。如上所述，在本發(fā)明的實施例中，當系統(tǒng)100啟動時，連接水捕集器90和增濕器50的管路能用來以氫清洗燃料電池17而不需要單獨清洗系統(tǒng)。進一步，在本發(fā)明實施例中，當系統(tǒng)100正常運行時，連接水捕集器90和增濕器50的管路可用來供應在水捕集器90中捕集的冷凝物到增濕器的上游側從而燃料電池17被增濕。相應地，在本發(fā)明實施例中，當系統(tǒng)100啟動時，燃料電池17通過經(jīng)過連接水捕集器90和增濕器50的管路的氫被清洗從而0CV(開路電壓)形成時間被延遲且OCV收斂值根據(jù)燃料電池17的氧流入延遲而被減小。從而，在本發(fā)明實施例中，燃料電池17的催化劑退化速度降低且電池堆10的耐久性提高。
同時，在本發(fā)明實施例中，當系統(tǒng)100正常運行時，在水捕集器90中捕集的冷凝物通過連接水捕集器90和增濕器50的管路被供應到增濕器50的上游側以增濕燃料電池17，從而燃料電池17的增濕性能能夠提高。進一步，在本發(fā)明實施例中，當系統(tǒng)100啟動時，不必具有用氫清洗燃料電池17的單獨結構，用于連接水捕集器90和增濕器50的增濕管路可用來用氫清洗燃料電池17，并因此整個系統(tǒng)100能被簡化(即，通過移除需要的單獨清洗系統(tǒng))。盡管結合對實際示例性實施例目前的考慮來說明本發(fā)明，但應理解本發(fā)明不限于公開的實施例，相反地，意圖覆蓋包含所附權利要求的精神和范圍之內的各種改變和等價配置。
權利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括: 電池堆，包括燃料電池的發(fā)電組件； 空氣供應單元，被配置成向所述燃料電池的陰極供應空氣； 增濕器，被配置成增濕從所述陰極排出的排出空氣和從所述空氣供應單元供應的供應空氣； 氫供應單元，被配置成向所述燃料電池的陽極供應氫；以及 水捕集器，被配置成捕集由所述陽極產(chǎn)生的冷凝物并向所述增濕器排出所述冷凝物； 其中所述供應空氣被供應到所述增濕器的上游側，并且在所述水捕集器中捕集的所述冷凝物被供應到所述增濕器的上游側。
2.如權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中由所述氫供應單元供應的氫被供應到所述陽極，并且從所述陽極排出的氫通過所述水捕集器被供應到所述增濕器的上游側。
3.如權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池的氫清洗由通過所述增濕器向所述陰極供應氫來進行。
4.如權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述冷凝物在所述增濕器的上游側注入。
5.如權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述水捕集器通過冷凝物排出管線連接到所述增濕器，并且排水閥被設置在所述冷凝物排出管線上。
6.如權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述排水閥通過由控制器產(chǎn)生的控制信號操作。
7.如權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中注射部被設置在所述冷凝物排出管線的末端部分以在所述增濕器的上游側注入冷凝物。
8.如權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中通過所述冷凝物排出管線排出的所述冷凝物由所述供應空氣的壓力在所述增濕器的上游側注入。
9.如權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述增濕器使用供應到所述增濕器的排出氣體和冷凝物來增濕所述供應空氣，并且增濕的空氣相應地供應到所述陰極。
10.如權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，進一步包括: 冷凝物排出管線，被配置成向所述增濕器供應在所述水捕集器中捕集的冷凝物； 排出空氣供應管線，被配置成向所述增濕器供應從所述陰極排出的排出空氣；和 增濕空氣供應管線，向所述陰極供應增濕的空氣。
11.如權利要求10所示的燃料電池系統(tǒng)，其中當所述燃料電池系統(tǒng)啟動時，從所述氫供應單元供應的氫被供應到所述陽極，從所述陽極排出的且在所述水捕集器中捕集的氫通過所述冷凝物排出管線被供應到所述增濕器，并且經(jīng)過所述增濕器的氫通過所述增濕空氣供應管線被供應到所述陰極以進行所述燃料電池的氫清洗。
12.—種燃料電池系統(tǒng)，包括: 電池堆，包括用于燃料電池的發(fā)電組件； 空氣供應單元，被配置成向燃料電池的陰極供應空氣； 增濕器，被配置成增濕從所述陰極排出的排出空氣和從所述空氣供應單元供應的供應空氣； 氫供應單元，被配置成向所述燃料電池的陽極供應氫；以及 水捕集器，被配置成捕集在所述陽極產(chǎn)生的冷凝物并向所述增濕器排出所述冷凝物；其中當所述燃料電池系統(tǒng)啟動時，由所述氫供應單元供應的氫被供應到所述陽極，從所述陽極排出的并在所述水捕集器中捕集的氫通過冷凝物排出管線被供應到所述增濕器，并且，經(jīng)過所述增濕器的氫通過增濕空氣供應管線被供應到所述陰極以進行所述燃料電池的氫清洗。
13.如權利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其中連接所述水捕集器和所述增濕器的管路被用作所述燃料電池的氫清洗管路。
14.一種燃料電池系統(tǒng),包括: 燃料電池，包括陰極和陽極； 空氣供應單元，被配置成向陰極供應空氣； 增濕器，被配置成增濕從陰極排出的排出空氣和由所述空氣供應單元供應的供應空氣; 氫供應單元，被配置成向所述燃料電池的陽極供應氫；以及 水捕集器，被配置成捕集在所述陽極產(chǎn)生的冷凝物，并向所述增濕器排出所述冷凝物； 其中當所述燃料電池系統(tǒng)啟動時，由所述氫供應單元供應的氫被供應到所述陽極，從所述陽極排出的并在所述水捕集器中捕集的氫通過冷凝物排出管線被供應到所述增濕器，并且經(jīng)過所述增 濕器的氫通過增濕空氣供應線被供應到所述陰極以進行所述燃料電池的氫清洗，并且 所述供應空氣被供應到所述增濕器的上游側，且在所述水捕集器中捕集的冷凝物被供應到所述增濕器的上游側。
15.如權利要求14所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，當所述燃料電池系統(tǒng)啟動時，連接所述水捕集器和所述增濕器的管路被用作所述燃料電池的氫清洗管路，且 當所述燃料電池系統(tǒng)正常運行時，連接所述水捕集器和所述增濕器的管路被用作所述燃料電池的增濕管路。
16.一種燃料電池系統(tǒng)的驅動方法，所述燃料電池系統(tǒng)具有包括燃料電池的發(fā)電組件電池堆、向燃料電池的陰極供應空氣的空氣供應單元、增濕從所述陰極排出的排出空氣和由所述空氣供應單元供應的供應空氣的增濕器、向所述燃料電池的陽極供應氫的氫供應單元以及捕集在所述陽極產(chǎn)生的冷凝物并排出所述冷凝物到所述增濕器的水捕集器，所述方法包括: 當所述系統(tǒng)在啟動模式時，通過控制器打開連接所述水捕集器和所述增濕器的冷凝物排出管線的排水閥； 從所述氫供應單元供應氫到所述陽極； 向所述增濕器供應從所述陽極排出的，通過所述水捕集器的氫；和 通過所述增濕器供應氫到所述陰極以用氫清洗所述燃料電池。
17.如權利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法，其中氫通過所述冷凝物排出管線供應到所述增濕器的上游側。
18.如權利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法，其中當在所述系統(tǒng)的啟動模式時，所述空氣供應單元被關閉。
19.如權利要求16所述的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法，其中當所述系統(tǒng)正常運行時，當所述排水閥打開時，操作所述空氣供應單元，由所述空氣供應單元供應的供應空氣被供應到所述增濕器的上游側，且 在所述水捕集器中捕集的冷凝物通過所述冷凝物排出管線被供應到所述增濕器的上游側。
20.如權利要求19所述的燃料電池系統(tǒng)的驅動方法，其中所述增濕器增濕排出空氣和供應空氣，并且增濕的空氣 被供應到所述燃料電池的陰極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)。更具體地，該燃料電池系統(tǒng)可包括包含燃料電池的發(fā)電組件的電池堆、供應空氣到燃料電池的陰極的空氣供應單元、增濕從陰極排出的排出空氣和從空氣供應單元供應的供應空氣的增濕器、供應氫到燃料電池的陽極的氫供應單元和捕集在陽極產(chǎn)生的冷凝物并排出冷凝物的水捕集器。特別地，供應空氣被供應到增濕器的上游側且在水捕集器中捕集的冷凝物被供應到增濕器的上游側。
文檔編號H01M8/04GK103137989SQ20121029263
公開日2013年6月5日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權日2011年11月23日
發(fā)明者沈孝燮, 任世埈, 李賢宰, 安得均, 李鐘賢 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社