專利名稱：用于處理燃料電池膜的方法、燃料電池和經調節的燃料電池膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于處理燃料電池膜的方法、 一種由所揭示的方法產生的燃料電池 以及一種經調節的燃料電池膜，且更具體來說涉及可有效地使燃料電池膜在被供應燃料 源和氧化劑時可大體立即操作以產生所述燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少80% 的方法。
背景技術：
燃料電池是可容易地通過燃氣與適當氧化劑源的反應將化學能轉化為電能的裝置。 舉例來說，在質子交換膜燃料電池中，燃氣通常為氫且氧化劑源包含氧(或更通常為周 圍空氣)。在此類型的燃料電池中，提供了膜電極擴散層組合件，且其包括具有相對的 陽極面與陰極面的固體聚合物電解質。適當的電極提供于相對的陽極面與陰極面上。在 操作期間，燃氣與存在于陽極面上的電極中的催化劑反應以產生氫離子，所述氫離子通 過固體聚合物電解質而遷移到相對的陰極面。同時，存在被引入或提供到陰極面的氧化
劑源以在存在催化劑(其并入所述側上的電極中)的情況下與氫離子反應，從而產生水 和所得電輸出。
在使用基于Nafion⑧的膜的質子交換膜燃料電池中，必須在使燃料電池可操作以產 生完全電力輸出之前采取初始"調節"過程。此"調節"過程或階段的主要功能是制備 膜電極組合件以產生完全額定功率。即，可能的電力最大可持續量。此過程的關鍵部分 為將合適量的水引入質子交換膜中且其有助于有效的質子傳導性。如上所提，質子交換 膜燃料電池的操作所產生的副產物之一是水。 一般來說，多數先前使用的調節過程使用 至少部分由燃料電池自身產生的水，用于調節燃料電池膜。在此方面，對于新近制造的 質子交換膜，利用其的燃料電池通常首先隨著水最初由燃料電池產生而以非常低的電流 輸出電平操作。接著，隨著更多的水由燃料電池產生，在操作期間，燃料電池膜的相應 傳導性繼續增大。隨著燃料電池膜的離子傳導性增大，更多的電力由燃料電池產生。在 此循環中，由于更多電流被產生，因此更多水由燃料電池產生。此調節循環繼續，直到 燃料電池膜完全水合且最大可持續電力輸出由燃料電池膜由此達成為止。
盡管此"調節"過程在操作上已獲得一定程度的成功，但其具有降低其實用性的缺 點。其缺點之中的主要缺點是此調節過程要花費相當大的時間量來達成。燃料電池膜調
節在典型周圍環境條件下可能花費長達8小時。因此，與此調節過程相關的時間延遲對 燃料電池的有效制造提供實質阻礙。嘗試解決此問題的研究者已嘗試了各種方案來減少 這些燃料電池膜的調節時間。舉例來說，迄今嘗試的一種方法為在調節過程期間向燃料 電池膜提供潮濕的燃氣流。然而，這些先前嘗試未呈現出獲得成功，因為可用的研究呈 現為指示調節時間未呈現出通過使用與大體干燥氫燃料源相對的潮濕燃氣源而大體上減 少。
一種用于處理燃料電池膜的方法是本發明的主旨，其解決在迄今所利用的現有技術 實踐中所覺察到的缺點。

發明內容
因此，本發明的第一方面涉及一種用于處理燃料電池膜的方法，其包括提供不產 生電流輸出的燃料電池膜；以及將不產生電流輸出的燃料電池膜暴露于非周圍環境，所
述非周圍環境可有效地使燃料電池膜在被供應燃料源和氧化劑時可大體立即操作以產生
燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80%。
本發明的另一方面涉及一種用于處理燃料電池膜的方法，其包括提供名義上可操 作的燃料電池膜，且其當前不產生電力輸出；提供界定腔的罩殼；將名義上可操作的燃 料電池膜放置于罩殼的腔中；增大名義上可操作的燃料電池膜在腔內所經受的壓力、溫 度和濕度，以產生非周圍環境；將名義上可操作的燃料電池膜保持于腔中歷時一段時間， 所述一段時間可有效地使燃料電池膜被調節且在隨后被供應燃氣源和氧化劑時可大體立 即操作以產生燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80%;以及自罩殼去除經調節 的燃料電池膜。
此外，本發明的另一方面涉及一種包括燃料電池組的燃料電池，以及通過本發明的 方法產生的燃料電池堆。
本發明的又一方面涉及一種用于處理燃料電池膜的方法，其包括提供名義上可操 作的燃料電池膜，其如果具備燃料源和氧化劑則立即供應小于其最佳電力輸出的約80% 的電力輸出；選擇一段時間來處理名義上可操作的燃料電池膜；提供界定腔的罩殼；將 名義上可操作的燃料電池膜放置于罩殼的腔內；選擇且供應名義上可操作的燃料電池膜 在腔內所經受的非周圍和大體非損壞的溫度、壓力和濕度，且所述溫度、壓力和濕度可 有效地使名義上可操作的燃料電池膜被調節，且在經調節的燃料電池膜自罩殼的腔去除 且被供應燃料源和氧化劑時可立即操作以產生經調節的燃料電池膜的最佳可持續電力輸 出的至少約80%;自罩殼去除經調節的燃料電池膜；以及使經調節的燃料電池膜可操作
以產生大于經調節的燃料電池膜的最佳可持續電流輸出的約80%的電力輸出。
本發明的又一方面涉及一種經調節的燃料電池膜，其包括名義上可操作的燃料電池膜，所述燃料電池膜在調節之前不可在被供應燃氣和氧化劑時立即遞送最佳電力輸出，且在調節之后且在隨后由燃料電池使其操作時可操作以在燃料電池操作的少于約一個小時內供應最佳電力輸出。
下文中將更詳細地論述本發明的這些和其他方面。


下文參看以下隨附圖式來描述本發明的優選實施例。
圖1是膜電極擴散層組合件的大大放大的片段垂直剖視圖，且其說明本發明的方法 的一部分。
圖2是在美國專利第6,030,718號中更全面描述的現有技術燃料電池組，且其并有如 圖1所說明的膜電極擴散層組合件。
圖3是在美國專利第6,703,155號中更全面描述的現有技術燃料電池堆，且其另外并 有如圖1所說明的膜電極擴散層組合件。
圖4是在美國專利第6,468,682號中更全面描述的現有技術燃料電池組，且其并有如 圖1所說明的膜電極擴散層組合件。
圖5是用于實踐本發明的方法的配置的大大簡化的圖形描繪。
具體實施例方式
通過分別研究圖1至圖5可最佳地理解本發明。現參看圖1，本發明的方法大體由 數字IO指示，且以提供不產生電流輸出且大體由數字11指示的離子交換燃料電池膜的 第一步驟開始。此組合件11經常被稱為膜電極擴散組合件(MEDA)，且分別收納于例 如圖2、圖3和圖4中所見的燃料電池組、裝置或堆疊內或與其成一體式，且其將在下 文中被更詳細地論述。然而，為本論述的目的，將在下文中揭示的燃料電池膜或MEDA 可用于在小于約300。C的溫度下操作的燃料電池裝置中。因此，這些組合件不可用于固 體氧化物燃料電池設計或一般在大于約300°C的溫度下操作的其他燃料電池中。如通過 對圖l的研究將了解，MEDA 11將通常利用例如可在商標名稱(Nafion)下購買的離子 交換膜12。此離子交換膜為由含氟聚合物制成的薄的、柔性的且為薄片狀的材料。此離 子交換膜可自DuPontTM公司購得。離子交換膜12分別具有相對的陽極面13和陰極面14。
如在圖1中另外所見，分別以相對于各別陽極面13和陰極面14并置的離子交換關 系來安置電極層20。電極層20具有常規設計，且其在燃料電池操作期間有助于離子的
產生與離子越過離子交換膜12的移動。每一電極層12具有面向外的表面21。如在圖1 中所見，具有給定程度的多孔性的微擴散層或第一部分30相對于電極層20的面向外的 表面21為并置的。微擴散層30包含基于碳的材料，其可按需要時常被修改以分別對于 陽極面13和陰極面14提供不同程度的多孔性。
此外，可以各種方式來操縱微擴散層30的多孔性，以達成各種需要的性能特性，以 及將在下文中描述的例如燃料電池的有效水合的參數。此外，盡管微擴散層30被展示為 單個層，但微擴散層可個別地包含各具有不同多孔性的離散層。此外，盡管微擴散層30 的多孔性在其多孔性方面可隨著其厚度尺寸而變化，但微擴散層的多孔性在X和/或Y軸 上(即，沿著與面向外的表面區域31相同的平面)變化也是可能的。
仍參看圖l，將可見，宏擴散層或第二部分大體由數字40指示，且相對于微擴散層 30的面向外的表面區域31直接并置。宏擴散層以一個形式包含具有多孔性的基于碳纖 維的薄片，所述多孔性一般大于微擴散層30的多孔性。此宏擴散層可自包括Toray Composites America的各種商業來源購得。微擴散層30與宏擴散層40結合界定大體由數 字50指示的氣體擴散層(GDL)。氣體擴散層50具有面向外的表面區域51，面向外的 表面區域51具有表面紋理或形貌。應了解，在本文中描述為包括宏擴散層40和微擴散 層30兩者的氣體擴散層可以本發明的一些形式包括這兩個先前描述的擴散層中的僅一 者。應了解，圖1展示一個優選形式的MEDA。可利用各種現有技術實踐來改變宏擴散 層40的多孔性。類似地，如相對于微擴散層而論述，可在X、 Y和Z軸上改變宏擴散層 的多孔性。應了解，在一些形式的MEDA中，包含選自元素周期表的一種或一種以上元 素且具有13至75的原子數的多孔金屬涂層(未圖示)可以相對于氣體擴散層50的面向 外的表面區域51的至少部分覆蓋關系定位。此金屬涂層或材料形成多氣孔的所得金屬化 氣體擴散層。例如此的結構更全面地描述于美國專利第6,716,549中，此案的教示以引用 的方式并入本文中。
在其最廣泛方面，用于處理燃料電池膜ll的方法10包括以下步驟提供不產生電 流輸出的燃料電池膜11;以及將不產生電流輸出的燃料電池膜暴露于非周圍環境歷時一 段時間，此一段時間可有效地使燃料電池膜11在被供應燃料源和氧化劑時可大體立即操 作以產生燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80%。燃料電池膜所暴露的條件為 在經調節的燃料電池膜稍后自環境中去除且隨后使其操作以產生電時不會顯著削弱所得 經調節的燃料電池膜11的可操作性的那些條件。
例如圖1所示的燃料電池膜(MEDA) 11可并入分別在圖2、圖3和圖4中所說明且被指示為現有技術的多個燃料電池中。
現參看圖2，展示了現有技術離子交換燃料電池組60，且其更全面地描述于美國專 利第6,030,718號中。此專利的教示以引用的方式并入本文中。如圖2中所見，并有如圖 1中所見的MEDA 11的離子交換膜燃料電池組60具有主體61且主體61界定燃料進入 或遞送口 62。燃料進入或遞送口將燃氣源(未圖示)供應到相對于圖l所述的各別膜電 極擴散層組合件11的陽極面13。此外，主體61界定副產物排出口 63，該口將廢水、未 反應的燃氣和任何所得副產物自封閉于其中的膜電極擴散層組合件11的陽極面13和陰 極面14去除。如應了解，燃料進入口 62以相對于燃氣出口 (未圖示)的可釋放流體流 動關系耦合-，且其與燃料電池外殼(未圖示)成一體式。另外，燃料電池組60包括陰極 蓋罩64，陰極蓋罩64與主體51合作且施加力于下文所述的相鄰集電器上。陰極蓋罩64 界定陰極空氣過道65，陰極空氣過道65允許(例如)由空氣移動組合件(未圖示)所 提供的空氣流(氧氣)移動穿過其且移動以與封閉于其中的各別膜電極擴散層組合件11 的陰極面14接觸。陰極蓋罩64也施加力于相鄰集電器66上，集電器66相對于封閉于 其中的個別膜電極擴散層組合件11以歐姆電接觸放置或另外定向。各別集電器具有自其 向外延伸且可選擇性地與電力總線電耦合的電接頭部分，此電力總線與燃料電池外殼成 一體式(如在美國專利第6,030,718號中更全面地描述)。
現參看圖3，展示了空氣冷卻燃料電池堆70。燃料電池堆70包括多個大體上對準的 質子交換膜71以及位于其間的絕緣體板72。燃料電池堆70包括正極集電器73;以及 負極集電器74。燃料電池堆70進一步具有相對端板75，相對端板75將各別質子交換膜 置于壓縮狀態。端板75中的至少一者具有與其成一體式的多個流體耦合器80。各別流 體耦合器有助于將燃氣源遞送到位于端板75之間的各種質子交換膜或膜群組71，且進 一步允許將例如水的副產物和任何其他所得污染物自燃料電池堆70去除。各別端板75 與多個螺紋桿或扣件81合作，螺紋桿或扣件81以歐姆電接觸將先前論述的元件維持于 堆疊中且維持于壓縮狀態。在所述對集電器73和74中的每一者處建立對堆疊70的電連 接，以準許電流流到一個負載(未圖示)。本設計可包括個別地位于各別對相鄰集電器之 間的多個熱交換元件(未圖示)。此燃料電池堆配置更詳盡地描述于美國專利第6,703,722 中，此案的教示以引用的方式并入本文中。
現參看圖4，第二燃料電池組被展示，且其更全面地描述于美國專利第6,468,682中， 此案的教示以引用的方式并入本文中。本發明的方法IO可用于使本燃料電池組卯和如 在圖2與圖3中所見的那些代表性現有技術燃料電池設計可操作以在其被供應燃氣源和氧化劑時即產生電。在此方面，第二燃料電池組卯具有主體91,主體91具有相對的陽 極散熱片92且散熱片92以預定距離間隔開。本燃料電池組中的陽極散熱片可操作以在 操作期間去除由燃料電池組產生的大量熱能。如在美國專利第6,468,682號中更全面地描 述，燃料電池組90在并入燃料電池電力系統內時具備分為兩部分的氣流，其中第一部分 越過陽極散熱片92以在操作期間去除由燃料電池組產生的大量熱能，且其中第二部分越 過燃料電池組的內部且其提供氧(此對于燃料電池組操作為必要的)。在操作期間，燃料 電池組90產生被提供到電流導體組合件93的電流，電流導體組合件93位于燃料電池組 卯頂部。電流導體組合件93可操作以將燃料電池組90所產生的電指引到電力總線(未 圖示)，且電接著被提供到一個負載。除上述內容以外，燃料電池組90具有燃料遞送過 道94，過道94相對于例如氫和其類似物的燃料源以流體流動關系耦合。此外，燃料電 池組90具有排出過道95，過道95去除燃料電池操作的例如水和未使用的燃料以及其類 似物的副產物。第二燃料電池組90封閉例如在圖1中所見且在早先描述的膜電極擴散層 組合件11。
現參看圖5,其中可見本發明的用于處理燃料電池膜的方法10。在其最廣泛方面， 用于處理燃料電池膜11的方法包括提供例如圖1中所見的燃料電池膜11且將其并入大 體由數字IOO指示的燃料電池組件內作為第一步驟。燃料電池組件可為以下中的任一者燃料電池組60;燃料電池堆70;或第二燃料電池組90;或現有技術中所述的其他燃料
電池配置。所屬領域的技術人員將認識到，燃料電池組60與90以及燃料電池堆70構成 受益于本發明的教示的燃料電池組件的非限制性實例。人們相信，并入有例如早先所述 的離子交換膜12的任何燃料電池設計將受益于本發明性方法。可個別地被提供或提供于 燃料電池組件100中的燃料電池膜11不產生電流輸出。方法包括將不產生電流輸出的燃 料電池膜ll暴露于非周圍環境(此處展示為罩殼IOI)的第二步驟，且此可有效地使燃 料電池膜在被供應燃料源和氧化劑時可在一段時間后大體立即操作以產生燃料電池膜的 最大可持續電力輸出的至少80%。此非周圍環境的一個實例可為壓熱器(autoclave)。在 此方面，非周圍環境包括界定腔102的罩殼101。門103提供通向腔的入口，且允許腔 相對于附近的周圍環境密封。此外，罩殼(且更具體來說其腔)被供應壓力104、濕度 105和熱量106的源，使得可并入燃料電池組件100中的燃料電池膜11暴露于非周圍環 境，此非周圍環境具有一般大于周圍環境條件約10%以上且在一段時間的處于不會顯著 損壞名義上可操作的燃料電池膜11的改變速率的濕度、壓力和溫度。提供于腔102內的 壓力104、溫度105和濕度106的源有效地使名義上可操作的燃料電池膜11在一段時間中水合，在此一段時間燃料電池膜保持在腔102內。 一旦隨后經調節的燃料電池膜11自 腔去除，且接著可包括早先所述的非限制性燃料電池組60與90或燃料電池堆70中的任 一者的燃料電池組件100使經調節的燃料電池膜11可操作，則提供到腔的此溫度、壓力 和濕度不會顯著地減少燃料電池膜11的使用壽命。
在所述方法中，將燃料電池膜暴露于非周圍環境的步驟包括將非周圍環境中的燃料 電池膜暴露于熱量106源所提供的約60°C的溫度至約120°C的溫度的額外步驟。此外， 非周圍環境中的燃料電池膜暴露于約70%至約100%的濕度。在上文所述的方法中，燃料 電池膜11保持于例如腔102的非周圍環境中歷時約30至約300分鐘的時間長，且處于 大于約大氣壓至約150磅每平方英寸的壓力下。在所述的方法中，且在定位于罩殼101 的腔102內之前，可并入燃料電池組件100中的且于在使用本方法調節之前被供應燃料 源和氧化劑的情況下的名義上可操作燃料電池膜ll通常將產生小于其最大可持續電力輸 出的約80%的電力輸出。因此，應了解，本方法涵蓋個別膜電極擴散層組合件或離子交 換膜12可個別地收納于腔102內或進一步并入燃料電池組件100中，且其中燃料電池組、 燃料電池堆或其類似物整體或部分收納于腔102內，且由此借助于本方法來調節(如早 先所述)。在借助于本方法處理燃料電池膜11的情況下，燃料電池膜一旦自腔102去除 則隨后可操作于燃料電池組60或90或燃料電池堆70內。本發明的方法提供一種便利方 式，借此例如60或90的可手動操縱的燃料電池組或燃料電池堆(例如)可借助于本方 法而產生。在所示的配置中，經調節的燃料電池膜11包含名義上可操作的燃料電池膜11, 其在調節之前不可在被供應燃氣和氧化劑時立即輸送最優電力輸出，且其在調節之后且 在隨后由燃料電池100使其操作后可操作以在燃料電池操作的少于約1小時內供應最優 電力輸出。如本方法所涵蓋，名義上可操作的燃料電池膜ll可為新制造的，或在替代實 施例中，在先前被利用但當前未經適當水合。
操作
相信本發明的所述實施例的操作為顯而易見的，且就此簡要地概述此操作。
分別通過對圖1至圖5的研究可最佳地理解本發明的用于處理燃料電池膜11的方法、 由同一方法產生的燃料電池以及經調節燃料電池膜。如在圖式中所見，本發明的用于處理燃料電池膜11的方法IO涵蓋以下步驟提供名義上可操作的燃料電池膜11，且其當 前不產生電力輸出；提供界定腔102的罩殼101;將名義上可操作的燃料電池膜放置于 罩殼的腔中；增大名義上可操作的燃料電池膜在腔內所經受的壓力104、溫度106和濕 度105，以產生非周圍環境；將名義上可操作的燃料電池膜11保持于腔中歷時一段時間， 此一段時間可有效地使燃料電池膜被調節且在隨后被供應燃氣源和氧化劑時可大體立即
操作以產生燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80%;以及自罩殼去除經調節的 燃料電池膜。在所述方法中，名義上可操作的燃料電池膜在被調節之前而供應燃料源和 氧化劑的情況下將產生平均小于其最大可持續電力輸出的約80%的電力輸出。在本方法 10中，增大腔102內的溫度106、壓力104和濕度105的步驟包含選擇提供于腔102內 的壓力、溫度和濕度，且所述壓力、溫度和濕度有效地使名義上可操作的燃料電池膜11 在燃料電池膜11保持于腔內的時間長中水合。此時間長通常小于約60分鐘，但在一些 燃料設計中，可能需要高達300分鐘的時間長。在名義上可操作的燃料電池膜ll保持于 腔102內的時間長間提供的溫度、壓力和濕度在一段時間且以一速度或改變速率出現， 在此一段時間，溫度、壓力和濕度被增大，且接著維持于罩殼101中，且此不會顯著地 損壞名義上可操作的燃料電池膜11。在所述方法中，且如本發明所預期，燃料電池膜ll 可并入燃料電池組件100中，且其中燃料電池組件可放置于罩殼101的腔102內，并暴 露于其所提供的非周圍環境。
因此，用于處理燃料電池膜11的本發明的方法IO包括以下步驟提供名義上可操 作的燃料電池膜11，其如果具備燃料源和氧化劑則立即供應通常小于其最佳電力輸出的 約80%的電力輸出；以及選擇一段時間來處理名義上可操作的燃料電池膜。在此方面，
此方法包括進一步步驟提供界定腔102的罩殼101;將名義上可操作的燃料電池膜放 置于罩殼的腔內。此同一方法IO還包括另一步驟選擇且供應名義上可操作的燃料電池 膜在腔102內所經受的非周圍和大體非損壞溫度、壓力和濕度。被選擇且接著提供到腔
的溫度、壓力和濕度有效地使名義上可操作的燃料電池膜被調節，且在經調節的燃料電 池膜自罩殼的腔去除且被供應燃料源和氧化劑時可立即操作以產生經調節的燃料電池膜
的最佳可持續電力輸出的至少約80%。本方法還涵蓋又一步驟自罩殼101去除經調節
的燃料電池膜11，且使經調節的燃料電池膜11可操作以產生大于經調節的燃料電池膜
11的最佳可持續電力輸出的約80%的電力輸出。在本方法中，如熱量源106所提供的且 由名義上可操作的燃料電池膜在腔102內經受的溫度大于約60°C。此外，如濕度源105 所提供的且由名義上可操作的燃料電池膜在腔內經受的濕度大于約百分之70。此外，如 壓力源104所提供的且由名義上可操作的燃料電池膜ll在腔內經受的氣壓小于約150磅 每平方英寸。名義上可操作的燃料電池膜一旦被調節則可操作于燃料電池組60或90或 燃料電池堆70內。如早先論述，燃料電池組件IOO可整體或部分放置于腔101內。
因此，將可見，本發明提供一種便利方式，借此各種燃料電池設計的制造商可使燃 料電池組件100可大體立即操作以產生電，由此減少用于制造的時間長，且因此允許完 全操作產品以更節約成本的方式遞送到市場。此外，本發明提供一種由本方法產生的燃 料電池和一種經調節的燃料電池膜。
權利要求
1.一種用于處理燃料電池膜的方法，其包含提供不產生電流輸出的燃料電池膜；以及將所述不產生電流輸出的燃料電池膜暴露于非周圍環境，所述非周圍環境可有效地使所述燃料電池膜在被供應燃料源和氧化劑時可大體立即操作以產生所述燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80％。
2. 根據權利要求1所述的用于處理燃料電池膜的方法，且其中所述非周圍環境具有濕 度；以及溫度和壓力，其大于周圍環境條件約10%以上。
3. 根據權利要求l所述的方法，且其中所述提供燃料電池膜的步驟進一步包含將所述燃料電池膜并入燃料電池組件，且其中所述燃料電池組件暴露于所述非周 圍環境，且其中所述非周圍環境具有濕度；以及溫度和壓力，其大于所述周圍環境 條件約10%以上。
4. 根據權利要求l所述的方法，且其中所述提供燃料電池膜的步驟進一步包含將所述燃料電池膜并入燃料電池組，且其中所述燃料電池組暴露于所述非周圍環 境，且其中所述非周圍環境具有濕度；以及壓力和溫度，其大于所述周圍環境條件 約10%以上。
5. 根據權利要求l所述的方法，且其中所述提供燃料電池膜的步驟進一步包含將所述燃料電池膜并入燃料電池堆，且其中所述燃料電池堆暴露于所述非周圍環 境，且其中所述非周圍環境具有濕度；以及壓力和溫度，其大于所述周圍環境條件 約10%以上。
6. 根據權利要求2所述的方法，且其中所述將所述燃料電池膜暴露于所述環境的步驟 進一步包含將所述非周圍環境中的所述燃料電池膜暴露于小于約60攝氏度至約120攝氏度 的溫度。
7. 根據權利要求2所述的方法，且其中所述將所述燃料電池膜暴露于所述非周圍環境 的步驟進一步包含將所述非周圍環境中的所述燃料電池膜暴露于約70%至約100%的濕度。
8. 根據權利要求2所述的方法，且其中所述將所述燃料電池膜暴露于所述非周圍環境的步驟進一步包含將所述燃料電池膜保持于所述非周圍環境中歷時小于約30至約300分鐘的時間長。
9. 根據權利要求2所述的方法，且其中所述將所述燃料電池膜暴露于所述環境的步驟 進一步包含-將所述非周圍環境中的所述燃料電池膜暴露于大于約大氣壓至約150磅每平方英 寸的氣壓。
10. 根據權利要求2所述的方法，且其中所述將所述燃料電池膜暴露于所述非周圍環境 的步驟包含-將所述燃料電池膜暴露于大于約60攝氏度的溫度；大于約70%的濕度；以及小 于約150磅每平方英寸的壓力。
11. 根據權利要求l所述的方法，且其中所述非周圍環境包含壓熱器。
12. —種用于處理燃料電池膜的方法，其包含-提供名義上可操作的燃料電池膜，且其當前不產生電力輸出； 提供界定腔的罩殼；將所述名義上可操作的燃料電池膜放置于所述罩殼的所述腔中； 增大所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的壓力、溫度和濕度，以 產生非周圍環境；將所述名義上可操作的燃料電池膜保持于所述腔中歷時一段時間，所述一段時間 可有效地使所述燃料電池膜被調節且在隨后被供應燃氣源和氧化劑時可大體立即 操作以產生所述燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80%;以及從所述罩殼去除所述經調節的燃料電池膜。
13. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜假如在被調 節之前被供應燃料源和氧化劑，則將產生小于所述最大可持續電力輸出的約80%的 電力輸出。
14. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述增大所述腔內的所述溫度、壓力和濕度 的步驟進一步包含將所述名義上可操作的燃料電池膜在所述罩殼的所述腔中所經受的所述溫度維 持于約60攝氏度至約120攝氏度的溫度。
15. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述增大所述腔內的所述溫度、壓力和濕度 的步驟進一步包含將所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔中所經受的所述壓力維持于至少約大氣壓至約150磅每平方英寸的氣壓。
16. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述增大所述腔內的所述溫度、壓力和濕度 的步驟進一步包含將所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔中所經受的所述濕度維持于約70%至 約100%的濕度。
17. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述增大所述腔內的所述溫度、壓力和濕度 的步驟發生于小于約60分鐘的時間長間。
18. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述增大所述腔內的所述溫度、壓力和濕度 的步驟在一段時間且以不會顯著地損壞所述名義上可操作的燃料電池膜的速率發 生。
19. 根據權利要求12所述的方法，且其中在所述增大所述腔內的所述溫度、壓力和濕 度的步驟之前，所述方法進一步包含選擇被提供于所述腔內的壓力、溫度和濕度，且所述壓力、溫度和濕度有效地使 所述名義上可操作的燃料電池膜在所述燃料電池膜保持在所述腔內的時間長中水合。
20. 根據權利要求19所述的方法，且其中提供于所述腔內的所述壓力、溫度和濕度大 于在所述腔外部的位置處測量的附近周圍環境壓力、溫度和濕度；小于如提供于所 述腔內的壓力、溫度和濕度，當在所述經調節的燃料電池膜隨后從所述罩殼去除且 操作以產生電時，將顯著地削弱所述經調節的燃料電池膜的可操作性。
21. —種經調節燃料電池膜，其由根據權利要求12所述的方法產生。
22. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜并入可手動 操縱的燃料電池組內，且其中所述燃料電池組放置于腔內，且其中所述燃料電池組 在所述燃料電池組處于所述腔內的同時未被供應燃氣源。
23. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜并入燃料電 池堆中，且其中所述燃料電池堆放置于所述腔內，且其中所述燃料電池堆在所述燃 料電池堆處于所述腔內的同時未被供應燃氣源。
24. 根據權利要求12所述的方法，且其中所述燃料電池膜并入燃料電池中，且其中所 述燃料電池至少部分地放置于所述腔內。
25. —種燃料電池組，其是由根據權利要求22所述的方法產生。
26. —種燃料電池堆，其是由根據權利要求23所述的方法產生。
27. —種燃料電池，其是由根據權利要求24所述的方法產生。
28. —種用于處理燃料電池膜的方法，其包含提供名義上可操作的燃料電池膜，其如果具備燃料源和氧化劑則將立即供應小于其最優電力輸出的約80%的電力輸出；選擇用于處理所述名義上可操作的燃料電池膜的時間長； 提供界定腔的罩殼；將所述名義上可操作的燃料電池膜放置于所述罩殼的所述腔內； 選擇且供應所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的非周圍和大體非損壞的溫度、壓力和濕度，且所述溫度、壓力和濕度可有效地使所述名義上可操作的燃料電池膜被調節，且在所述經調節的燃料電池膜從所述罩殼的所述腔去除且被供應燃料源和氧化劑時可立即操作以產生所述經調節的燃料電池膜的最優可持續電力輸出的至少約80%;從所述罩殼去除所述經調節的燃料電池膜；以及使所述經調節的燃料電池膜可操作以產生大于所述經調節的燃料電池膜的所述最優可持續電力輸出的約80%的電力輸出。
29. 根據權利要求28所述的方法，且其中所述選擇且供應所述腔內的溫度、壓力和濕度的步驟進一步包含將所述腔的所述溫度、壓力和濕度維持于某一范圍中且在所選時間長間，所述溫度、壓力和濕度一旦在所述經調節的燃料電池膜從所述腔去除且接著由燃料電池使所述經調節的燃料電池膜可操作后不會顯著地減少所述經調節的燃料電池膜的使用壽命。
30. 根據權利要求29所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的所述氣壓小于約150磅每平方英寸。
31. 根據權利要求29所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的所述溫度大于約60攝氏度。
32. 根據權利要求29所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的所述濕度大于約百分之70。
33. 根據權利要求29所述的方法，且其中所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的所述氣壓小于約150磅每平方英寸；所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的所述周圍溫度小于約120攝氏度；且所述名義上可操作的燃料電池膜在所述腔內所經受的所述周圍濕度小于約百分之100。
34. 根據權利要求29所述的方法，且其中使所述燃料電池膜隨后可操作于燃料電池組 內。
35. 根據權利要求29所述的方法，且其中使所述燃料電池膜隨后可操作于燃料電池堆 內。
36. 根據權利要求29所述的方法，且其中所述燃料電池至少部分地放置于所述腔內。
37. 根據權利要求34所述的方法，且其中所述燃料電池組是可手動操縱的燃料電池組， 且其中所述可手動操縱的燃料電池組放置于所述腔內。
38. 根據權利要求35所述的方法，且其中所述燃料電池堆至少部分地收納于所述腔內。
39. —種燃料電池堆，其是由根據權利要求38所述的方法產生。
40. —種可手動操縱的燃料電池組，其是由根據權利要求32所述的方法產生。
41. 一種經調節的燃料電池膜，其包含名義上可操作的燃料電池膜，其在調節之前不可在被供應燃氣和氧化劑時立即輸 送最優電力輸出，且其在調節之后且在隨后由燃料電池使其操作時可操作以在所述 燃料電池的操作的少于約一小時內供應最優電力輸出。
42. 根據權利要求41所述的經調節燃料電池膜，且其中所述名義上可操作的燃料電池 膜為新制造的。
43. 根據權利要求41所述的經調節燃料電池膜，且其在所述燃料電池的操作后少于約 一個小時內具有所述經調節燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80%的電力 輸出。
44. 根據權利要求41所述的經調節燃料電池膜，且其由可手動操縱的燃料電池組使其 可操作。
45. 根據權利要求41所述的經調節燃料電池膜，且其由燃料電池堆使其可操作。
46. 根據權利要求45所述的燃料電池膜，且其中氣體擴散層粘附到所述名義上可操作 的燃料電池膜。
全文摘要
本發明描述一種用于處理燃料電池膜的方法，且其包括提供不產生電流輸出的燃料電池膜；以及將所述不產生電流輸出的燃料電池膜暴露于非周圍環境，所述非周圍環境可有效地使所述燃料電池膜在被供應燃料源和氧化劑時可大體立即操作以產生所述燃料電池膜的最大可持續電力輸出的至少約80％。本發明還描述一種由同一方法產生的燃料電池和一種經調節的燃料電池膜。
文檔編號H01M8/10GK101203981SQ200680015415
公開日2008年6月18日 申請日期2006年5月5日 優先權日2005年5月5日
發明者威廉·A·富格利萬德, 戴維·R·洛特, 邁克爾·戴維斯 申請人:瑞理恩公司