9]當控制器180檢測到起動關(start off)時，控制器180使氫和空氣增壓輸送(supercharge),以除去殘留在燃料電池堆120中的水,并對堆負載150施加電壓，以除去殘留在燃料電池堆120中的液滴。
[0040]此外，使用供應到燃料電池堆120的陰極124的空氣，可除去在燃料電池堆120的通道(channel)中殘留的液滴。在這種情況下，控制器180向堆負載150施加電流，以便從堆負載150中產生熱量。從堆負載150產生的熱量使空氣加溫，生成熱空氣，并且熱空氣被吹掃，然后被供應到燃料電池堆120，從而干燥并除去水。換言之，控制器180可以通過向陰極124供應由通過施加電流而從堆負載150生成的熱量加溫后的干燥空氣來除去液滴。或者，當控制器180檢測到起動關時，控制器180能通過吹掃氫來除去殘留在燃料電池堆120中的水，也就是MEA中的水。
[0041]隨后，控制器180停止向燃料電池堆120供應氫和空氣，并使得殘留在燃料電池堆120中的氫和氧發生反應，這樣從燃料電池堆120中除去氫和氧。換言之，控制器180通過停止向燃料電池堆120供應氫和空氣并且使氫和氧反應一段時間(5到10秒)來除去氫和氧。如所知，在燃料電池堆120的陽極122與陰極124之間的電化學反應中，由于氧的耗盡速度比氫快兩倍，因此氧更早被除去。當殘余的氧被最大程度除去時，能夠防止在鉬的表面上形成氧化膜，其中該氧化膜能在燃料電池堆120停止產生電力時形成。隨后，控制器180正常對燃料電池堆120中的陽極122供應氫，并停止鼓風機130的操作，從而阻斷對陰極124供應空氣。
[0042]控制器180將從燃料電池堆120生成的電流施加于堆負載150，以便調節電池電壓(cell voltage)使其不高于被設置成用于防止陽極122和陰極124腐蝕的基準電壓。當向陽極122正常供應氫時，可以追加除去殘留在陰極124中的氧。其后，控制器180可以通過向連接至燃料電池堆120的堆負載150施加靜電流來誘導陰極124中氫的生成。換言之，當在陰極124含氧不足的條件下將靜電流施加于堆負載150，而后電池電壓維持在預設電壓(反向電壓)數分鐘時，氫離子(H+)，即從陽極122生成的質子，被還原成氫，從而可通過“氫泵(hydrogenpumping) ”從陰極124生成氫。
[0043]2H++2丨=>H2 (氫泵)
[0044]從陰極124生成的氫可以被化學吸附于陰極124的催化劑的表面上。即使當氧從外部被引入燃料電池堆120時，經化學吸附的氫也可以防止在催化劑的表面上形成氧化物。
[0045]此外，控制器180可以追加向陰極124吹掃氫。為此，控制器180允許使供氫管113連接到陰極124的入口而非陽極122的入口，從而直接向陰極124吹掃氫。
[0046]直接被吹掃到陰極124上的氫可被化學吸附在陰極124上形成的鉬催化劑的表面上。即，在陽極122和陰極124上形成的用于加速氫和空氣的電化學反應的催化劑層中，當被吹掃的氫被化學吸附在形成在陽極124上的催化劑層的表面上時，即使空氣流入陽極122，也能夠防止在催化劑層的表面形成氧化物。當氫被化學吸附后，陽極122和陰極124被拆卸(detach)、密封并儲存。
[0047]圖2示出本發明的一實施例的燃料電池管理方法的流程圖。參考圖1和圖2，控制器180控制供氫閥112和鼓風機130以便使氫和空氣分別增壓輸送到燃料電池堆120的陽極122和陰極124(S201)。增壓輸送后的氫和空氣推動殘留在燃料電池堆120中的液滴(水)，以便從燃料電池堆120中除去它們(S203)。在這種情況下，電流被施加到堆負載150，使堆負載150工作來生成熱量，所生成的熱量對空氣進行加溫，加溫后的空氣被吹掃并被增壓輸送到燃料電池堆120，從而干燥并除去燃料電池堆120通道中存在的水。
[0048]此后，控制器180控制供氫閥112和鼓風機130以停止向陽極122和陰極124供應氫和空氣。此外，殘留在燃料電池堆120中的氫和氧發生電化學反應以便除去燃料電池堆120中的氫和氧(S203)。殘留在燃料電池堆120中的氧與氫反應，以便熱消耗從堆負載150生成的電力，從而除去殘留在燃料電池堆120的陰極124中的氧，并除去電池電壓(陰極氧消耗(COD:cathode oxygen deplet1n)關斷)。
[0049]此后，當電池電壓的最小電池電壓達到預設電壓(Vl)時，控制器180控制供氫閥122再次向陽極122供應氫，并向堆負載150施加電流，以便將電池電壓降至預設電壓(V2)(S205)。控制器180接著向堆負載150施加靜電流，以便從陰極124完全除去氧(S207)并且誘導陰極124中氫的生成(S209)。此外，供氫管113連接到陰極124的入口而非陽極122的入口，從而直接向陰極124吹掃氫(S211)。
[0050]誘導陰極124中氫生成的步驟(S209)和直接向陰極124吹掃氫的步驟(S211)兩者都可以進行，或者可進行兩個步驟(S209和S211)中的任一個。
[0051]被吹掃的氫或者被充入陰極124的氫可被化學吸附于催化劑層的表面上，用于加速氫和氧的反應。將氫化學吸附后，燃料電池堆120被分離(S213)，并且陽極122和陰極124 被密封(S215)。
[0052]顯然，該燃料電池管理方法200可應用于燃料電池堆120生產出來后的長期儲存或車輛停放期間，以及車輛的短期熄火期間。
[0053]圖3示出根據各種燃料電池管理方法比較燃料電池堆性能的下降率的表格，圖4示出圖3所示的各種燃料電池管理方法的相對于基準的燃料電池堆的劣化程度的圖表。
[0054]參考圖3和圖4，基準表示一種僅包括COD關斷(COD shutdown)步驟和密封陽極和陰極的步驟的燃料電池管理方法。此外，有幾種燃料電池管理方法，每個包括以下步驟:COD關斷后使用工具完全密封陽極和陰極、向陰極吹掃氫、誘導陰極中氫的生成(空氣制動(air braking))、向陽極吹掃空氣、以及向陰極和陽極吹掃空氣。圖3和圖4描繪了根據這些燃料電池管理方法的活化后的平均電壓、7天后的電壓、其差、以及劣化率。
[0055]在這些燃料管理方法中，序號2、3表示本發明的燃料電池管理方法。參考圖4，當供氫管113與陰極124的入口連接時，向陰極124吹掃氫I分鐘，可以明確的是，氫被吸附在陰極124的鉬催化劑上，并且7天后的電壓下降僅為lmV。其劣化率僅為0.14%，這是基準的-86%。
[0056]此外，圖4示出了，當使用的燃料電池管理方法包括步驟:向堆負載150施加靜電流3分鐘；不將供氫管113與陰極124的入口相連接以便誘導陰極124中氫的生成；以及將生成的氫化學吸附在鉬催化劑上時，可以明確的是，7天后的電壓下降僅為3mV，并且其劣化率僅為0.43%，這是基準的-57%。
[0057]因此，根據本發明的燃料電池管理方法，可以明確的是，即使是在數天之后，燃料電池堆120的性能的下降率也不會發生大幅改變，并且其劣化程度非常低。
[0058]盡管以說明為目的公開了本發明的示例性實施例，然而本領域內的技術人員可以理解在不脫離所附權利要求中所披露的本發明的范圍和精神的前提下能夠做出各種修改、添加、以及替換。
【主權項】
1.一種燃料電池管理方法，包括如下步驟: 由控制器，利用供應到陰極的空氣和供應到陽極的氫，除去殘留在燃料電池堆中的液滴； 通過停止供應氫和空氣，并使所述燃料電池堆中的氫和氧發生化學反應來除去殘留的氫和氧，從而除去殘留在所述燃料電池堆中的氫和氧； 在除去殘留的氫和氧后，在所述燃料電池堆的陰極中生成氫；以及利用所生成的氫追加除去殘留的氧，并且在所述陽極和所述陰極上形成的催化劑層的表面上吸附所生成的氫，使空氣和氫的化學反應加速。
2.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，其中，在除去液滴的步驟中，通過向所述陰極供應干燥空氣而除去液滴，該干燥氣體通過對堆負載施加電流所生成的熱量而被加溫。
3.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，其中，在所述燃料電池堆的陰極中生成氫的步驟中，通過所述控制器對連接到所述燃料電池堆的堆負載施加靜電流而生成氫。
4.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，其中，在所述燃料電池堆的陰極中生成氫的步驟中，通過直接向所述陰極吹掃氫而生成氫。
5.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，其中，在所述催化劑層的表面上吸附所生成的氫的步驟中，所生成的氫被化學吸附在所述催化劑層的表面上。
6.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，還包括在吸附氫的步驟后，密封所述陽極和所述陰極的步驟。
7.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，還包括在除去液滴的步驟之前，由所述控制器將氫和空氣增壓輸送至所述陽極和所述陰極。
8.如權利要求1所述的燃料電池管理方法，其中，在除去液滴的步驟中，所述控制器控制供氫閥和鼓風機，以便停止供應氫和空氣。
【專利摘要】本發明提供一種燃料電池管理方法，其包括：使用供應到陰極的空氣和供應到陽極的氫來除去殘留在燃料電池堆中的液滴。通過停止氫和空氣的供應，從而除去殘留在燃料電池堆中的氫和氧，并且使得燃料電池堆中的氫和氧發生化學反應來除去殘余的氫和氧。在除去殘余的氫和氧后，在燃料電池堆的陰極中生成氫。利用所生成的氫追加除去殘余的氧，所生成的氫吸附于陽極和陰極上形成的催化劑層的表面上，該催化劑層使空氣和氫的化學反應加速。
【IPC分類】H01M8-04
【公開號】CN104733750
【申請號】CN201410280214
【發明人】全大槿, 申煥秀, 秋炫碩, 李盛根, 李在爀
【申請人】現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年6月20日
【公告號】DE1A1, US20150180064