专利名称：Ht-pem-燃料电池装置的运行方法及相应的燃料电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由至少一个用氢来运行的、设计成燃料电池堆的燃料电池模块(组件？)构成的HT(高温)-PEM(聚合物-电解质-隔膜)-燃料电池装置的运行方法。此外，本发明还涉及一种用氢来运行、带有至少一个燃料电池模块的相应的高温-PEM-燃料电池装置。
PEM-燃料电池装置在现有技术中是公知的。HT-PEM-燃料电池装置是指一种在高运行温度下工作的、其中燃料电池为聚合物-电解质-隔膜燃料电池的装置。高运行温度是相对于PEM-燃料电池装置的60℃运行温度而言的，运行温度在60℃和300℃之间，尤其在120℃和200℃之间的区域。
此外，由现有技术还公知，在专门为潜水艇设计的燃料电池装置中，所述组装成一个堆的燃料电池级联运行。这样一来，应当达到了该燃料的最佳利用。欧洲专利说明书EP 0 596 366 B1中详细给出了一种使燃料气体在平行流过第一组燃料电池后集中通过一个合适的流体系统接着再送到另外的燃料电池组的方法和一种相应的装置。
此系统不可转用到一个HT-PEM-燃料电池装置中来。尽管在实践中提出了同样的要求。
本发明要解决的技术问题是提供一种以改善方式运行的HT-PEM-燃料电池装置。
按照本发明，上述技术问题通过权利要求1所述的措施来解决。一个相应的燃料电池装置在权利要求4中给出。
本发明由此提供了用于构造燃料电池模块的措施和相应的手段，利用这样的措施和手段，一个HT-PEM-燃料电池装置可以按级联运行方式工作。其中，该HT-PEM-燃料电池装置在60℃和300℃之间、优选在120℃和200℃之间的温度范围内运行。
本发明允许以十分有利的方式实现在燃料电池运行时可针对性地调节所谓的λ值。
下面结合附图所描述的实施方式对本发明的细节和优点作进一步说明。
在附
图1中，附图标记10表示一个由多个燃料电池单元构成的燃料电池模块，其是一个HT-PEM-燃料电池装置的一部分。如同在通常的PEM-燃料电池装置中那样，通过将分别带有一个薄膜电解质单元的各燃料电池单元堆叠而形成一个堆，专业术语也称作“Stack”。这样一种HT-PEM-燃料电池堆与通常工作在60℃的PEM-燃料电池相比，运行在更高的温度下，例如在60℃和300℃之间的温度。优选HT-PEM-燃料电池的工作温度位于120℃和200℃之间。
燃料电池模块10分成各个单元1、2、3、4、…，并在图1中示例地表示为由四个单元1至4级联而成。这四个单元具有总体上相互排列成一排的燃料电池单元和隔膜电解液组件(MEA)，但这四个单元各自所含的燃料电池单元和隔膜电解液组件(MEA)的数量沿排列方向却逐渐变少。这四个单元1至4以氢气作为来自一公用的燃料气体系统的燃料气体级联运行，由此达到燃料气体的合适匹配。借助级联运行改善了过程控制使得可向HT-PEM-燃料电池装置的工作灵敏的MEA分别提供合适量和浓度的氢。
燃料电池模块通过进口E供给燃料气体。在各个级联级中流体管道用21至24表示。剩余气体从出口A排出。
通过所述对于HT-PEM-燃料电池的级联，可以使表征燃料气体利用率的λ值达到最佳。从而实现了针对HT-PEM-燃料电池作出的明显改进。具体来说，可以影响排放情况，从而尤其减少了向环境的有害排放。
权利要求
1.一种HT-PEM-燃料电池装置的运行方法，该HT-PEM-燃料电池装置由至少一个用氢来运行的、带有一个HT-PEM-燃料电池堆的燃料电池模块构成，其特征在于所述燃料电池模块利用相互级联的各HT-PEM-燃料电池来运行。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述HT-PEM-燃料电池装置的燃料电池模块运行在60℃和300℃之间、优选在120℃和200℃之间的温度范围。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过所述各HT-PEM-燃料电池的级联运行，影响、尤其是减少所述燃料电池模块的排放物。
4.一种用于实现如权利要求1、2或3所述方法的HT-PEM-燃料电池装置，其包含有至少一个用氢来运行的、带有多个HT-PEM-燃料电池的燃料电池模块，其特征在于设有用来形成燃料电池模块(1)级联构造的部件(21，22，23)。
5.按照权利要求4所述的HT-PEM-燃料电池装置，其特征在于所述级联构造是将所述燃料电池模块(10)划分为多个单元。
6.按照权利要求5所述的HT-PEM-燃料电池装置，其特征在于所述燃料电池模块(10)的各个单元由一公用的燃料气体系统供给。
全文摘要
本发明公开了一种HT－PEM－燃料电池装置的运行方法及相应的燃料电池装置。现有技术中已公开了燃料电池装置的级联运行。按照本发明专门为一个HT－PEM－燃料电池装置提供了一种可使其级联运行的级联构造方式。由此可有利地影响排放物。
文档编号H01M8/04GK1471742SQ01818077
公开日2004年1月28日 申请日期2001年10月31日 优先权日2000年10月31日
发明者乔基姆·格罗斯, 曼弗雷德·波平格, 罗尔夫·布鲁克, 米克·赖齐格, 布鲁克, 乔基姆 格罗斯, 德 波平格, 赖齐格 申请人:西门子公司, 伊密泰克放射技术有限责任公司