高温膜燃料电池电解质,HTM-燃料电池操作法和HTM-燃料电池组制造技术

本发明专利技术涉及一种高温膜燃料电池的电解质，一种高温膜燃料电池和燃料电池组的操作方法。电解质含有磷酸，其正常凝固点为４２℃，通过添加至少水作为添加剂，而使之降低，例如在移动电话中应用这种燃料电池所要求的，可以实施以必要的起动／停止的方式操作燃料电池。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,htm－燃料电池操作法和htm－燃料电池组的制作方法
本专利技术涉及一种高温膜(HTM)燃料电池电解质，HTM-燃料电池和燃料电池组的操作方法。大家知道，聚合物-电解质-膜-燃料电池是以碱性聚合物作为电解质，它有赖于基。就此而言，电解质的传导发生在水化质子。这种膜需要相应的液态的水，也就是说，在正常压力下操作温度低于100℃时可以保证质子的传导性。由此产生的问题是超过大约65℃的温度下流入过程的气体必须是湿润的。有一种限制提高操作温度的出发点，就是在含有基的膜上采用另一种膜(但也可以用离子交换膜处理)和/或一种有游离的和/或物理的和/或化学相结合的磷酸的基质作为燃料电池的电解质。这种燃料电池称为高温膜燃料电池。但在实施带有游离磷酸的膜燃料电池时，温度低于50℃，也就是在燃料电池设备起动之时，至少会出现一个问题，就是磷酸在42℃以下要析出结晶。在液态下，磷酸电解质的阻抗极小，所以电池的自供高温是可能的，而在电解质中有结晶的磷酸存在时，阻抗突然升高，以致使电池组的起动没有其他措施就会失灵。当燃料电池在起动/终止操作时，如移动电话使用时，这是一个重要问题。因此，本专利技术的任务是提供一种高温膜(HTM)燃料电池电解质，它含有磷酸，并在常温环境下也能起动。此外，本专利技术的任务是提供一种可操作含有磷酸的电解质的HTM-燃料电池，使燃料电池可以在温度低于40℃自供高温。最后本专利技术的任务是提供一种含有磷酸的电解质的高温膜电池组，促使电解质中的磷酸的凝固点下降。本专利技术的主题是一种含有磷酸的HTM-燃料电池电解质，借此在磷酸内至少加一定量的水作为添加剂，这样可以调节磷酸凝固点的下降。此外，本专利技术的主题是一种HTM-燃料电池的操作方法，其中在电解质所含的磷酸中至少加水以作为添加剂，它的作用是使电解质中的磷酸的凝固点下降。最后本专利技术的主题是一种HTM-燃料电池组，电池组包含至少一个燃料电池单元，该燃料电池单元在电解质中含有降低凝固点的磷酸。任何燃料电池都可以作为高温膜燃料电池，通常它含有一个电解质膜和/或一个作为基质的膜在物理和/或化学上采用电解质作为核心块，其操作温度高于惯常的PEM(光电磁效应)的燃料电池，也就是说高于80℃，优选的高于100℃。最高的操作温度约在220℃。HTM燃料电池有一种电解质，在非水界质中，在上述温度下具有良好的传导性。根据本专利技术的一个有利方案，是添加水，加水量为20～80％(重量)，优先为30～60％(重量)，特别优先为40～57％(重量)。在操作时，水毫无保留地蒸发掉。根据本方法的有利方案，在燃料电池组冷却时，如果电解质的温度在100℃和45℃之间，则给电解质添加定量的水，通过选择操作参数进行调节和/或利用铂催化剂在电池中生产出水并调节到适当的稀释。利用铂催化剂产生水是定量供给阳极以空气和/或阴极以氢，从而催化剂作为催化剂燃烧器控制两种气体，使之重新组合，同时产生水，因此产物水当温度低于100℃时不再是通过阴极排气被排出的气体，而是稀释电解质。为了控制水和/或添加剂的添加，应当对例如电池的电阻进行监视。依靠环境温度，例如季节温度，就能达到凝固点下降的目的，如考虑到相图，则H3PO4/H2O是可以调节的。为了调节凝固点的下降，可按照实施方式，使控制仪器至少预先输入下列数据所要求的凝固点、电池内的瞬时电解质阻抗和温度。然后控制仪器就能调节(输出)在电解质内所加的水量和/或持续的时间(必需时间接向阳极供氧化剂的量和/或向阴极供燃料的量)。HTM燃料电池的电解质含有磷酸，其正常凝固点为42℃，通过添加至少一种添加剂，使凝固点降低到这样的温度，就象在移动电话中应用燃料电池所要求的那样，使燃料电池进行起动/停止的操作。权利要求1.高温膜燃料电池的电解质含有磷酸，其中，向磷酸至少添加一些水作为添加剂，从而可以调节磷酸凝固点下降。2.按照权利要求1的高温膜燃料的电解质，其中添加定量的添加剂，其作用是使凝固点至少下降到40℃。3.高温膜燃料电池的操作方法，其中，在含有磷酸的电解质中，至少加入水作为添加剂，以促使磷酸的凝固点下降。4.按照权利要求3的高温膜燃料电池的操作方法，当电池冷却时向电池定量加水和/或在电池中产生水，从而达到所要求的凝固点降低。5.高温膜燃料电池组，它具有包含至少一个的燃料电池单元的组件，其中，该燃料电池单元在电解质内含有磷酸，其凝固点是下降的。全文摘要本专利技术涉及一种高温膜燃料电池的电解质,一种高温膜燃料电池和燃料电池组的操作方法。电解质含有磷酸,其正常凝固点为42℃,通过添加至少水作为添加剂,而使之降低,例如在移动电话中应用这种燃料电池所要求的,可以实施以必要的起动/停止的方式操作燃料电池。文档编号H01M8/08GK1345471SQ0080568公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月29日专利技术者阿明·达茨, 乌尔里克·格布哈特, 曼弗雷德·韦达斯 申请人:西门子公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
高温膜燃料电池的电解质含有磷酸，其中，向磷酸至少添加一些水作为添加剂，从而可以调节磷酸凝固点下降。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿明达茨，乌尔里克格布哈特，曼弗雷德韦达斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]