用于燃料电池组的预活化方法技术

本发明专利技术公开一种用于燃料电池组的预活化方法，其可以减小燃料电池组的常规活化过程中的氢使用量和处理时间。部分地，本公开提供预活化方法，包括：将含有水滴的湿化氢注入到在装配过程中装配的燃料电池组的阴极进气歧管，以使含有水滴的氢供应至燃料电池组的阴极；以及将所得的燃料电池组密封并储存一段时间以预活化燃料电池组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。更具体地，本专利技术涉及，其可以减小燃料电池组的常规活化过程中的氢使用量和处理时间。
技术介绍
因对环境污染作用的增加的关注和由此对二氧化碳排放的全球严格规定，迫切地需要开发环境友好型车辆，因此可以替代内燃机车辆的环境友好型燃料电池车辆已吸引了众多的关注。目前，具有高功率密度的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)是最广泛研究的用作燃料电池车辆的主要动力源的燃料电池。燃料电池组的配置如下。主要部件膜电极组件(MEA)位于燃料电池组的各个单元电池的中心。MEA包括传递氢离子的固体聚合物电解质膜以及含有阴极和阳极的催化剂层，该催化剂层涂覆在电解质膜的两侧，以使氢与氧进行反应。而且，气体扩散层(GDL)、垫片等顺序地堆叠在电解质膜的外侧，即在阴极和阳极所处的外侧。包括流场的隔板(也称作双极板)位于GDL的外侧，其中经由该隔板供应反应气体(作为燃料的氢和作为氧化剂的氧或空气)并且冷却剂通过该隔板。通常堆叠多个单元电池，并且用于支承单元电池的端板安装至各个最外侧，以使单元电池布置并紧固在端板之间，由此构建燃料电池组。在各个单元电池的工作期间，保持低电压，并且为了升高电压，数十至数百个单元电池以电池组的形式布置并用作发电厂。为了使装配的燃料电池组能够表现出正常性能，实施电池组活化过程以便确保三相电极反应区，从聚合物电解质膜或电极去除杂质，并且提高聚合物电解质膜的离子电导性。具体地，在燃料电池组装配之后的初始工作期间，其电化学反应的活性减小，因此需要实施电池组活化过程以便确保正常初始性能。该电池组活化过程也叫做“预调节(pre-conditioning)”或“初试(break-1n)”,并且其目的在于通过使电解质膜或电极中包含的电解质充分地水合来确保氢离子通道。燃料电池组的常规活化方法包括重复数次至数十次的含有高电流密度放电和关断状态的脉冲过程，或如图1所示实施的含有高电流密度输出和真空状态的过程。这种脉冲过程对于220-电池子模块通常需要约一个半至两小时的处理时间。更具体地，3分钟的高电流密度(1.2或1.4A/cm2)放电的脉冲过程和5分钟的以关断状态实施脉冲放电的过程通常重复进行约11次。但是，当通过这种脉冲过程活化燃料电池组时，氢的使用量和处理时间均增加，这是有问题的。换句话说，以关断状态使用脉冲放电的现有电池组活化过程具有通过引起水流改变而增加活化速度的优点，但是具有增加活化所需时间和显著增加氢消耗量的缺点。而且，在常规电池组活化过程中，其中如图1所示，30秒的输出1.2或1.4A/cm2高电流密度的过程和2至3分钟的生成真空状态或关断状态的过程重复若干次，还使用高电流输出，因此氢的使用量和所需的处理时间增加。结果，由于处理时间增加，电池组活化过程可能因燃料电池组的大规模制造过程中可用的活化装置的数量有限而变成延迟燃料电池组制造的瓶颈。因此，需要提高燃料电池组活化效率的方法。
技术实现思路
本专利技术提供用于减少燃料电池组活化过程中的氢使用量以及用于减少这种活化所需的处理时间的方法。一方面，本专利技术提供，该方法包括:将含有水滴的湿化氢注入到在装配过程中装配的燃料电池组的阴极进气歧管中，以使含有水滴的氢供应到燃料电池组的阴极；以及密封并储存所得的燃料电池组。在示例性实施方式中，可以将含有水滴的湿化氢(例如，湿化氢)注入到燃料电池组的阳极进气歧管中，以使含有水滴的氢也供应至燃料电池组的阳极，然后可以密封并储存所得的燃料电池组。在另一示例性实施方式中，在将含有水滴的氢供应至燃料电池组之后，可以将燃料电池组密封并储存I天。在又一示例性实施方式中，可以在室温下密封并储存燃料电池组。在又一示例性实施方式中，可以在用于100%活化燃料电池组的活化过程之前实施注入氢的步骤之后的密封并储存燃料电池组的步骤，以使密封并储存燃料电池组的步骤实施为燃料电池组的预处理。另一方面，本专利技术提供，该方法包括:将含有水滴的湿化空气和含有水滴的湿化氢注入到在装配过程中装配的燃料电池组的阳极进气歧管和阴极进气歧管中，以使含有水滴的空气和氢供应至燃料电池组的阳极和阴极；以及密封并储存所得的燃料电池组。在示例性实施方式中，可以将含有水滴的空气和氢供应至阳极和阴极，然后可以将燃料电池组密封并储存5天。在另一示例性实施方式中，可以在室温下密封并储存燃料电池组。在又一示例性实施方式中，可以在用于100%活化燃料电池组的活化过程之前实施注入氢的步骤之后的密封并保存燃料电池组的步骤，以使密封并储存燃料电池组的步骤可以实施为燃料电池组的预处理。下面讨论本专利技术的其它方面和示例性实施方式。【附图说明】现在将参考附图图示的本专利技术的某些示例性实施方式来详细地描述本专利技术的上述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本专利技术的限制，其中:图1是示出常规活化过程中电压分布的图；图2是示出根据本专利技术示例性实施方式的预活化过程中的电压分布的图；图3是示出根据本专利技术的另一示例性实施方式的预活化过程中的电压分布的图；并且图4和图5是示出测试例中的电压分布的图。应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本专利技术基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本专利技术的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本专利技术的相同或等同部件。【具体实施方式】下面将详细地参照本专利技术的各个实施方式，其实施例图示在所附附图中，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本专利技术，但应当理解，本说明书无意于将本专利技术局限于这些示例性实施方式。相反，本专利技术不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。本文中提供的范围应理解为该范围内所有数值的简写。例如，1-50的范围应理解为包括选自 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、或 50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，广50的示例性范围的嵌套子范围可以包括一个方向上的广10、I~20、I~30和I~40，或在另一方向上的50~40、50~30、50~20和50~10。除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：将湿化氢注入到装配的燃料电池组的进气歧管中；密封所述燃料电池组；以及将所得的燃料电池组储存一段时间，以预活化所述燃料电池组。

【技术特征摘要】
2012.08.09 KR 10-2012-00872761.一种方法，包括: 将湿化氢注入到装配的燃料电池组的进气歧管中； 密封所述燃料电池组；以及 将所得的燃料电池组储存一段时间，以预活化所述燃料电池组。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述湿化氢注入到所述燃料电池组的阴极进气歧管或阳极进气歧管中，以使所述湿化氢分别供应至所述阴极或阳极。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一段时间是一天。4.根据权利要求1所述的方法，其中在室温下储存所述燃料电池组。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：秋炫硕，李在爀，申焕秀，李盛根，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：