用于关闭燃料电池的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于关闭具有串联连接的多个电池（１１）的燃料电池（１）的方法，其中，在操作期间供应至少两种反应气体，并且在操作之后中断至少一种反应气体的供应，其中，通过经由至少一个消耗器（１３）来耗散电池（１１）中由反应气体产生的电流，从而消耗至少一个电池（１１）中残留的反应气体，本发明专利技术还涉及用于实施所述方法的设备。为了完全地并且可控地消耗每个电池（１１）中残余的反应气体，本发明专利技术提供了以下方案，经由每个电池（１１）至少一个开关元件（１４），将至少一个消耗器（１３）与每个电池（１１）连接在一起，结果是消耗器（１３）与每个电池（１１）形成专用电路，通过经由连接至电池（１１）的至少一个消耗器（１３）来耗散电池（１１）中由反应气体产生的电流，从而完全消耗每个电池（１１）中的至少一种反应气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于关闭燃料电池的方法，所述燃料电池包括串联连接的若干个 电池，其中，在操作期间供应至少两种反应气体，并且在操作之后中断至少一种反应气体的 供应，并且，通过经由至少一个消耗器来耗散电池中由反应气体产生的电流，从而消耗至少 一个电池中残留的反应气体。同样，本专利技术涉及用于关闭燃料电池的设备，所述燃料电池包括串联连接的若干 个电池以及用于供应至少两种反应气体的连接线路，所述设备包括至少一个消耗器，用于 耗散在操作之后由存在于每个电池中的反应气体产生的电流。
技术介绍
由DE10059393A1已知，在操作燃料电池之后，除去反应气体的残余物，反应气体 通过化学反应产生电流。这是通过与燃料电池平行连接的电阻器实现的。DE102004034071A1涉及用于燃料电池系统的关闭方法，该方法例如可以用在电动 驱动的车辆中。当关闭燃料电池系统时，反应气体的供应，即，氢气的供应被中断，并且剩余 的残余气体被供应至电力消耗器。US5105142A1描述了一种用于燃料电池的放电电路，其中，在关闭燃料电池之后， 由残余气体产生的电流经由平行电阻器耗散，平行电阻器也可以是可变的。这涉及以下缺点，即，当残余气体在燃料电池的各个电池中不均勻分布的情况下， 快速地并且有差别地消耗残余气体。结果，电流将会继续流经电池，直至所有的残余气体全 部被消耗。因此，电流还会流经其中的残余气体已经被消耗完的电池。这会导致这些气体 被耗尽的电池上的电压反相，进而会对这些局部电池造成严重的损害。结果，燃料电池的效 率和使用寿命会因此劣化。因此，本专利技术的目的在于完全地并且可控地消耗在关闭燃料电池之后各个电池中 剩余的反应气体。
技术实现思路
本专利技术在方法方面的目的是通过以下方式实现的经由每个电池至少一个开关元 件，将至少一个消耗器与每个电池相连接，使得消耗器与每个电池形成单独的电路，并且通 过经由至少一个消耗器来耗散至少一个电池中由残留的反应气体产生的电流，从而消耗电 池中残留的反应气体。这提供了以下优点每个电池中剩余的反应气体以可控的方式被消 耗，而燃料电池的其他电池不被加载。由此，将能够可靠地防止对电池有损害的电压反相。 同样地，由此能够加速燃料电池的关闭过程。这里重要的是，燃料电池的每个电池都与消耗 器形成单独的电路，各个电池中的剩余反应气体能够经由所述电路被消耗，而不会影响其 他电池。通过将至少一个消耗器连接至每个电池从而与每个单独的电池形成单独的电路， 确保快速并且安全地消耗每个电池的反应气体。以有利的方式，将消耗器逐步地一个接一个地连接至每个电池。这样使得能够以 简单的和成本有效的方式实施所述方法。如果经由每个电池至少一个开关元件将消耗器连接至每个电池，则将确保操作期 间燃料电池不会被消耗器加载。通过使用控制设备来控制开关元件，快速和自动地实施所述方式将是可行的。测量每个电池的电压也将是有利的。这样使得能够实施所述方法，同时考虑所测 量的电池电压。以有利的方式，在测量电池电压期间，断开至少一个消耗器，从而不影响所述测量。根据本专利技术的另一特性特征，根据所测量的电池电压，将消耗器逐步连接至各个 电池。这样使得能够特别高效地关闭燃料电池，原因例如是首先消耗具有最高的电池电压 的电池的反应气体，然后，将具有次高电池电压的电池连接至消耗器。还可以在操作燃料电 池期间使用用于测量电池电压的设备，从而测量电池电压。有利地，提供测量设备，可以将 测量设备借助相同的开关元件连接至电池，消耗器经由所述开关元件连接至电池。这样将 提供成本有效的组件。但是，本专利技术的目的也可以通过上述设备来实现，其中，至少一个消耗器可以经由 至少一个开关元件与每个单独的电池连接在一起，从而使得能够借助所述消耗器耗散由操 作之后的每个电池中存在的反应气体所产生的电流。以有利的方式，消耗器可以经由两个歧管和至少一个开关元件与每个单独的电池 连接在一起。这样将会提供非常高效的、简单的并且成本有效的组件。有利地，开关元件与控制设备连接在一起。因此，能够自动进行关闭程序，并且在 操作燃料电池期间断开消耗器，使得燃料电池不会被消耗器加载。有利地，构造控制设备，用于将消耗器逐步地连接至每个电池。这样使得单个消耗 器能够用于燃料电池堆的所有电池(例如，100个)。如果经由开关元件将消耗器布置在歧管之间，则例如可以在操作燃料电池期间断 开消耗器。以有利的方式设置用于测量电池电压的设备。所述测量设备可以经由歧管与消耗器平行地连接在一起。如果测量设备与控制设备连接在一起并且将控制设备构造成根据所测量的电池 电压来控制每个电池的开关元件，则可以将消耗器和/或测量设备逐步地连接至每个单独 的电池，由此，确保特别高效和快速地关闭燃料电池。消耗器有利地由线性操作的晶体管形成。这样使得能够通过消耗反应气体来恒定 地耗散电池中产生的电流，并且能够加速关闭电池或燃料电池。附图说明下面借助后面所附的示意性附图更加详细地解释本专利技术。其中图1示出燃料电池的示意性结构；图2示意性地示出根据本专利技术的用于关闭燃料电池的设备；以及图3示意性地示出根据本专利技术的用于实施本专利技术的另一实施方式的方法的设备。具体实施例方式首先指出，示例性实施方式的相同部件具有相同的附图标记。图1描述了由至少两种反应气体，有利地是氢气2和氧气3或者空气，产生电流的 燃料电池1。通常，燃料电池1是电化学发生器，其由化合物直接产生电流。这是通过逆转水的 电解而实现的，在水的电解过程中，通过电流的流动形成反应气体氢气2和氧气3。燃料电池1由若干个串联连接的电池组成，这些电池称作电池堆12。在燃料电池 1的电池11中，反应气体氢气2和氧气3相互反应，从而产生电流。电池11由阳极4、阴极 5、电解液6和催化剂7形成。在燃料电池1中，氢气2与氧气3反应，以产生电流。为此，在阳极4处供应氢气 2，并且在阴极5处供应氧气3，阳极4和阴极5被电解液6隔离。而且，在阳极4和阴极5 的正对电解液6的一侧上均涂有催化剂7，催化剂7通常由钼制成。这样使得氢气2能够与 氧气3反应，该过程在两个电极即阳极4和阴极5上在两个单独的反应中进行。在阳极4处供应氢气2，所述氢气2在催化剂7上反应，一个氢气分子裂解为两个 氢原子。氢原子具有两个组分，即带负电荷的电子和带正电荷的质子，每个氢原子都释放其 电子。带正电荷的质子穿过电解液6扩散至阴极5，电解液6对于带负电荷的电子而言是不 可通过的。与在阳极4处供应氢气2同时地，在阴极5处供应氧气3。氧气分子在催化剂7上 反应，并且每个氧气分子裂解为两个氧原子，其沉积在阴极5上。由此，氢气2的带正电荷的质子以及氧原子沉积在阴极5上，而氢气2的带负电荷 的电子沉积在阳极4上。这导致在阴极5上出现所谓的电子缺失和在阳极4上出现所谓的 电子过量。因此，结果是，阳极4相对于阴极5处于负电势，由此，阳极4相应于负极㈠并 且阴极5相应于正极(+)。如果两个电极即阳极4和阴极5与电导体8连接在一起，则由于存在电势差，电子 经由导体8从阳极4移动至阴极5。由此，直流电流经线路8以及与其连接在一起的负载9。 负载9例如可以由电池组成，所述电池储存产生的电流，或者，负载9可以由反相器组成，所 述反相器将产生的直流电转化成交流电。经由导体8从阳极4移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于关闭燃料电池（１）的方法，所述燃料电池（１）包括串联连接的若干个电池（１１），其中，在操作期间供应至少两种反应气体，并且在操作之后中断至少一种反应气体的供应，通过经由至少一个消耗器（１３）来耗散电池（１１）中由反应气体产生的电流，从而消耗至少一个电池（１１）中残留的反应气体，其特征在于，经由用于每个电池（１１）的至少一个开关元件（１４），将所述至少一个消耗器（１３）与每个电池（１１）连接在一起，从而消耗器（１３）与每个电池（１１）形成单独的电路，并且通过经由连接至电池（１１）的所述至少一个消耗器（１３）来耗散电池（１１）中由反应气体产生的电流，从而完全消耗每个单独的电池（１１）中的至少一种反应气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯汀里费尔斯贝戈尔，托马斯施米特斯贝戈尔，西蒙沃尔夫泽格，
申请(专利权)人：弗罗纽斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[]