公开(公告)号：US08277991B2

公开(公告)日：2012-10-02

申请号：US12386950

申请日：2009-04-24

申请人： Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Timothy W. Patterson, Jr.

发明人： Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Timothy W. Patterson, Jr.

IPC分类号： H01M8/04 ,  H01M2/02

CPC分类号： H01M8/04228 ,  H01M8/04097 ,  H01M8/04201 ,  H01M8/04216 ,  H01M8/04223 ,  H01M8/04303 ,  H01M8/0687 ,  H01M2008/1095

摘要： The invention is a hydrogen passivation shut down system for a fuel cell power plant (10, 200). During shut down of the plant (10, 200), hydrogen fuel is permitted to transfer between an anode flow path (24, 24′) and a cathode flow path (38, 38′). A passive hydrogen bleed line (202) permits passage of a smallest amount of hydrogen into the fuel cell (12′) necessary to maintain the fuel cell (12′) in a passive state. A diffusion media (204) may be secured in fluid communication with the bleed line (202) to maintain a constant, slow rate of diffusion of the hydrogen into the fuel cell (12′) despite varying pressure differentials between the shutdown fuel cell (12′) and ambient atmosphere adjacent the cell (12′).

摘要翻译： 本发明是用于燃料电池发电厂（10,200）的氢钝化关闭系统。 在工厂（10,200）关闭期间，允许氢燃料在阳极流动路径（24,24'）和阴极流动路径（38,38'）之间传递。 被动氢气排放管线（202）允许将最小量的氢气通入维持燃料电池（12'）处于被动状态所必需的燃料电池（12'）中。 扩散介质（204）可以被固定成与排放管线（202）流体连通，以保持氢气进入燃料电池（12'）的恒定的慢速扩散速率，尽管关闭燃料电池（12 '）和邻近电池（12'）的环境气氛。

公开(公告)号：US20090214906A1

公开(公告)日：2009-08-27

申请号：US12386950

申请日：2009-04-24

申请人： Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Timothy W. Patterson, JR.

发明人： Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Timothy W. Patterson, JR.

IPC分类号： H01M8/04 ,  H01M2/02

CPC分类号： H01M8/04228 ,  H01M8/04097 ,  H01M8/04201 ,  H01M8/04216 ,  H01M8/04223 ,  H01M8/04303 ,  H01M8/0687 ,  H01M2008/1095

摘要： The invention is a hydrogen passivation shut down system for a fuel cell power plant (10, 200). During shut down of the plant (10, 200), hydrogen fuel is permitted to transfer between an anode flow path (24, 24′) and a cathode flow path (38, 38′). A passive hydrogen bleed line (202) permits passage of a smallest amount of hydrogen into the fuel cell (12′) necessary to maintain the fuel cell (12′) in a passive state. A diffusion media (204) may be secured in fluid communication with the bleed line (202) to maintain a constant, slow rate of diffusion of the hydrogen into the fuel cell (12′) despite varying pressure differentials between the shutdown fuel cell (12′) and ambient atmosphere adjacent the cell (12′).

摘要翻译： 本发明是用于燃料电池发电厂（10,200）的氢钝化关闭系统。 在工厂（10,200）关闭期间，允许氢燃料在阳极流动路径（24,24'）和阴极流动路径（38,38'）之间传递。 被动氢气排放管线（202）允许将最小量的氢气通入维持燃料电池（12'）处于被动状态所必需的燃料电池（12'）中。 扩散介质（204）可以被固定成与排放管线（202）流体连通，以保持氢气进入燃料电池（12'）的恒定的慢速扩散速率，尽管关闭燃料电池（12 '）和邻近电池（12'）的环境气氛。

公开(公告)号：US20110104582A1

公开(公告)日：2011-05-05

申请号：US12734636

申请日：2008-12-11

申请人： Timothy W. Patterson, JR. ,  Gennady Resnick ,  Ryan J. Balliet ,  Nikunj Gupta ,  Cynthia A. York ,  Carl A. Reiser ,  Robert M. Darling ,  Jesse M. Marzullo ,  Jeremy P. Meyers

发明人： Timothy W. Patterson, JR. ,  Gennady Resnick ,  Ryan J. Balliet ,  Nikunj Gupta ,  Cynthia A. York ,  Carl A. Reiser ,  Robert M. Darling ,  Jesse M. Marzullo ,  Jeremy P. Meyers

IPC分类号： H01M8/04 ,  H01M8/24

CPC分类号： H01M8/04253 ,  H01M8/023 ,  H01M8/04149 ,  H01M8/04171 ,  H01M8/04225 ,  H01M8/04291 ,  H01M8/04303 ,  H01M8/241

摘要： A fuel cell stack (31) includes a plurality of fuel cells (9) each having an electrolyte such as a PEM (10), anode and cathode catalyst layers (13, 14), anode and cathode gas diffusion layers (16, 17), and water transport plates (21, 28) adjacent the gas diffusion layers. The cathode diffusion layer of cells near the cathode end (36) of the stack have a high water permeability, such as greater than 3×10−4 g/(Pa s m) at about 80° C. and about 1 atmosphere, whereas the cathode gas diffusion layer in cells near the anode end (35) have water vapor permeance greater than 3×10−4 g/(Pa s m) at about 80° C. and about 1 atmosphere. In one embodiment, the anode gas diffusion layer of cells near the anode end (35) of the stack have a higher liquid water permeability than the anode gas diffusion layer in cells near the cathode end; a second embodiment reverses that relationship.

摘要翻译： 燃料电池堆（31）包括多个具有诸如PEM（10），阳极和阴极催化剂层（13,14），阳极和阴极气体扩散层（16,17）的电解质的燃料电池（9） 和与气体扩散层相邻的水输送板（21,28）。 在堆叠的阴极端（36）附近的电池的阴极扩散层在约80℃和约1个大气压下具有高的透水性，例如大于3×10-4g /（Pa·sm），而 在阳极端（35）附近的电池中的阴极气体扩散层在约80℃和约1个大气压下具有大于3×10-4g /（Pa·sm）的水蒸汽渗透性。 在一个实施例中，在堆叠的阳极端（35）附近的电池的阳极气体扩散层在靠近阴极端的电池中具有比阳极气体扩散层更高的液体水渗透性; 第二个实施例反转了这种关系。

公开(公告)号：US07504170B2

公开(公告)日：2009-03-17

申请号：US11027332

申请日：2004-12-29

申请人： Carl A. Reiser ,  Jeremy P. Meyers ,  David D. Johnson ,  Craig E. Evans ,  Robert M. Darling ,  Tommy Skiba

发明人： Carl A. Reiser ,  Jeremy P. Meyers ,  David D. Johnson ,  Craig E. Evans ,  Robert M. Darling ,  Tommy Skiba

IPC分类号： H01M8/04

CPC分类号： H01M8/04089 ,  F28D15/0266 ,  F28F2245/02 ,  H01M8/0258 ,  H01M8/0267 ,  H01M8/04029 ,  H01M8/241 ,  H01M8/2457 ,  H01M8/2484

摘要： Fuel cells (38) have minute water passageways (67) that provide water through one or both reactant gas flow field plates (74, 82) of each fuel cell, whereby the fuel cell is cooled evaporatively. The water passageways (67; 78, 85; 78a, 85a) may be vented by a porous plug (69), or by a microvacuum pump (89) that does not pump any water from the passageways, or simply vented (99) to atmosphere. A condenser (59) may have a contiguous reservoir (64); the condenser (59) may be vertical, such as a vehicle radiator (FIG. 1), or may be horizontal, contiguous with the top of the fuel cell stack (37, FIG. 5). The passageways may be grooves (76, 77; 83, 84) in the reactant gas flow plates (75, 81) or the passageways may comprise a plane of porous hydrophilic material (78a, 85a) contiguous with substantially the entire surface of one or both of the reactant gas flow field plates.

摘要翻译： 燃料电池（38）具有通过每个燃料电池的一个或两个反应气体流场板（74,82）提供水的微小的水通道（67），由此燃料电池被蒸发冷却。 水通道（67; 78,85; 78a，85a）可以由多孔塞子（69）或微型真空泵（89）排出，该微型真空泵（89）不会从通道中泵出任何水，或者简单地排放（99）到 大气层。 冷凝器（59）可以具有连续的储存器（64）; 冷凝器（59）可以是垂直的，例如车辆散热器（图1），或者可以是水平的，与燃料电池堆的顶部（图5中的37）相邻。 通道可以是反应气体流动板（75,81）中的凹槽（76,77; 83,84），或者通道可以包括多孔亲水材料（78a，85a）的平面，该平面基本上与一个或多个 两种反应气体流场板。

公开(公告)号：US07579098B2

公开(公告)日：2009-08-25

申请号：US11230066

申请日：2005-09-19

申请人： Carl A. Reiser ,  Jeremy P. Meyers ,  David D. Johnson ,  Craig E. Evans ,  Robert M. Darling ,  Tommy Skiba ,  Ryan J. Balliet

发明人： Carl A. Reiser ,  Jeremy P. Meyers ,  David D. Johnson ,  Craig E. Evans ,  Robert M. Darling ,  Tommy Skiba ,  Ryan J. Balliet

IPC分类号： H01M8/02 ,  H01M8/04

CPC分类号： H01M8/04089 ,  F28D15/0266 ,  F28F2245/02 ,  H01M8/0258 ,  H01M8/0267 ,  H01M8/04029 ,  H01M8/241 ,  H01M8/2457 ,  H01M8/2484

摘要： Fuel cells (38) have water passageways (67; 78, 85; 78a, 85a) that provide water through reactant gas flow field plates (74, 81) to cool the fuel cell. The water passageways may be vented to atmosphere (99), by a porous plug (69), or pumped (89, 146) with or without removing any water from the passageways. A condenser (59, 124) receives reactant air exhaust, may have a contiguous reservoir (64, 128), may be vertical, (a vehicle radiator, FIG. 2), may be horizontal, contiguous with the top of the fuel cell stack (37, FIG. 5), or below (124) the fuel cell stack (120). The passageways may be grooves (76, 77; 83, 84) or may comprise a plane of porous hydrophilic material (78a, 85a) contiguous with substantially the entire surface of one or both of the reactant gas flow field plates. Air flow in the condenser may be controlled by shutters (155). The condenser may be a heat exchanger (59a) having freeze-proof liquid flowing through a coil (161) thereof, the amount being controlled by a valve (166). A deionizer (175) may be used.

摘要翻译： 燃料电池（38）具有通过反应气体流场板（74,81）提供水以冷却燃料电池的水通道（67; 78,85; 78a，85a）。 水通道可以通过多孔塞（69）排放到大气（99），或者通过或不从通道中去除任何水而被泵送（89,146）。 冷凝器（59,124）接收反应物排气，可以具有连续的储存器（64,128），其可以是垂直的（图2的车辆散热器）可以是水平的，与燃料电池堆的顶部邻接 （37，图5）或下面（124）燃料电池堆（120）。 通道可以是凹槽（76,77; 83,84），或者可以包括与反应物气体流场板中的一个或两个的基本上整个表面相邻的多孔亲水材料（78a，85a）的平面。 冷凝器中的气流可由百叶窗（155）控制。 冷凝器可以是具有流过其线圈（161）的防冻液体的热交换器（59a），其量由阀（166）控制。 可以使用去离子器（175）。

公开(公告)号：US20090061262A1

公开(公告)日：2009-03-05

申请号：US11918624

申请日：2005-04-15

申请人： Robert M. Darling ,  Craig E. Evans ,  Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Ryan J. Balliet

发明人： Robert M. Darling ,  Craig E. Evans ,  Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Ryan J. Balliet

IPC分类号： H01M8/04 ,  H01M8/10

CPC分类号： H01M8/04291 ,  H01M8/04029 ,  H01M8/04134 ,  H01M8/04164 ,  H01M8/04171 ,  H01M8/04253 ,  H01M8/04303 ,  H01M8/241 ,  H01M8/2415 ,  H01M8/2484 ,  H01M2008/1095

摘要： A fuel cell power plant (19, 19a) has a plurality of fuel cells (70, 70a, 70c) arranged in a stack (20, 20c), each fuel cell having porous, at least partially hydrophilic water transport plates (75, 81) with fuel (74) and oxidant (82) reactant gas channels, there being water channels (78, 85, 78a, 85a, 78c, 85c) exchanging water with the water transport plates. On shut down, water is retained in the water channels and water transport plates by means of either a micro vacuum pump (46), one or two valves (89, 90, 118, 120), a check valve (95, 99), capillary force in the water channels to prevent water from entering the reactant channels which, if frozen, could block flow of reactant gas upon startup.

摘要翻译： 燃料电池发电厂（19,19a）具有以堆叠（20,20c）排列的多个燃料电池（70,70a，70c），每个燃料电池具有多孔的，至少部分亲水的水输送板（75,81 ）与燃料（74）和氧化剂（82）反应物气体通道，存在与水输送板交换水的水通道（78,85,78a，85a，78c，85c）。 关闭时，通过微型真空泵（46），一个或两个阀（89,90,118,120），止回阀（95,99），水被保持在水通道和水输送板中， 水通道中的毛细管力，以防止水进入反应物通道，如果冷冻，则可能阻止反应气体在启动时流动。

公开(公告)号：US07645531B2

公开(公告)日：2010-01-12

申请号：US11918624

申请日：2005-04-15

申请人： Robert M. Darling ,  Craig E. Evans ,  Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Ryan J. Balliet

发明人： Robert M. Darling ,  Craig E. Evans ,  Carl A. Reiser ,  Tommy Skiba ,  Ryan J. Balliet

IPC分类号： H01M8/04

CPC分类号： H01M8/04291 ,  H01M8/04029 ,  H01M8/04134 ,  H01M8/04164 ,  H01M8/04171 ,  H01M8/04253 ,  H01M8/04303 ,  H01M8/241 ,  H01M8/2415 ,  H01M8/2484 ,  H01M2008/1095

摘要： A fuel cell power plant (19, 19a) has a plurality of fuel cells (70, 70a, 70c) arranged in a stack (20, 20c), each fuel cell having porous, at least partially hydrophilic water transport plates (75, 81) with fuel (74) and oxidant (82) reactant gas channels, there being water channels (78, 85, 78a, 85a, 78c, 85c) exchanging water with the water transport plates. On shut down, water is retained in the water channels and water transport plates by means of either a micro vacuum pump (46), one or two valves (89, 90, 118, 120), a check valve (95, 99), capillary force in the water channels to prevent water from entering the reactant channels which, if frozen, could block flow of reactant gas upon startup.

摘要翻译： 燃料电池发电厂（19,19a）具有以堆叠（20,20c）排列的多个燃料电池（70,70a，70c），每个燃料电池具有多孔的，至少部分亲水的水输送板（75,81 ）与燃料（74）和氧化剂（82）反应物气体通道，存在与水输送板交换水的水通道（78,85,78a，85a，78c，85c）。 关闭时，通过微型真空泵（46），一个或两个阀（89,90,118,120），止回阀（95,99），水被保持在水通道和水输送板中， 水通道中的毛细管力，以防止水进入反应物通道，如果冷冻，则可能阻止反应气体在启动时流动。

公开(公告)号：US09231262B2

公开(公告)日：2016-01-05

申请号：US12735101

申请日：2007-12-24

申请人： Carl A. Reiser

发明人： Carl A. Reiser

IPC分类号： H01M8/04

CPC分类号： H01M8/04552 ,  H01M8/04559 ,  H01M8/04671 ,  H01M8/04679 ,  H01M8/04701 ,  H01M8/04753 ,  H01M8/04768 ,  H01M8/0494 ,  Y02E60/50

摘要： A fuel cell voltage monitor (12a, 12b, 40, 140, 440) detects and may respond to, a problematic operating condition at or near a fuel cell (10) or within a subset (n) of fuel cells, as in a fuel cell stack assembly (110). Two or more co-planar, spaced voltage leads or contacts in a fuel cell plane, as at a separator plate, detect the presence of a voltage difference within the plate/plane as an indication of an operating problem at or near the fuel cell. Placement of such arrangements of at least two spaced voltage leads at various subset intervals (n), of fuel cells in a stack assembly allow monitoring for such problems throughout the stack assembly, either by analysis of voltage difference between co-planar leads at respective individual fuel cells or by comparison of voltage differences between aligned pairs of voltage leads at opposite ends of a subset.

摘要翻译： 燃料电池电压监视器（12a，12b，40,140,​​440）检测并响应燃料电池（10）处或其附近或燃料电池子集（n）内的有问题的操作条件，如燃料 电池堆组件（110）。 在分隔板处，在燃料电池平面中的两个或更多个共平面的间隔开的电压引线或触点检测在板/平面内的电压差的存在，作为在燃料电池处或其附近的操作问题的指示。 在堆叠组件中的燃料电池的各种子集间隔（n）处布置至少两个间隔的电压引线，允许通过分析各个单独的共平面引线之间的电压差来监测整个堆叠组件中的这些问题 燃料电池或通过比较在子集的相对端的对齐的电压引线对之间的电压差。

公开(公告)号：US08808934B2

公开(公告)日：2014-08-19

申请号：US12998152

申请日：2008-10-03

申请人： Matthew P. Wilson ,  Venkateshwarlu Yadha ,  Carl A. Reiser

发明人： Matthew P. Wilson ,  Venkateshwarlu Yadha ,  Carl A. Reiser

IPC分类号： H01M8/04

CPC分类号： H01M8/04626 ,  H01M8/04552 ,  H01M8/04753 ,  H01M8/04761 ,  H01M8/04873 ,  H01M8/04947 ,  H01M2250/20 ,  Y02E60/50 ,  Y02T10/92 ,  Y02T90/32

摘要： A fuel cell power plant (5) includes a stack (6) of fuel cells, each of which have an anode (9), a cathode (10), and a PEM (11) disposed between the anode and the cathode. A controller (17) recognizes an indication (67) of no load demand (68) by a load (59), to operate (45) an air recycle loop (44-46) utilizing the process air blower (35) and transfer the power output (57) of the stack from the load (59) to an auxiliary load (60), comprising a resistance which will consume a predetermined small amount of power in response to the current applied thereto, when the stack operates at a critical voltage above which fuel cell corrosion is unacceptable. Fuel and air will also be reduced (16, 40). The controller may cause increased cathode recycle when the critical voltage is reached and increased air when the voltage is a fraction of a volt below the critical voltage.

摘要翻译： 燃料电池发电厂（5）包括燃料电池堆（6），每个燃料电池单元具有设置在阳极和阴极之间的阳极（9），阴极（10）和PEM（11）。 控制器（17）通过负载（59）识别无负载要求指示（67），以利用处理空气鼓风机（35）操作（45）空气循环回路（44-46），并转移 堆叠从负载（59）到辅助负载（60）的功率输出（57），包括响应于施加到其上的电流将消耗预定的小量功率的电阻，当堆栈以临界电压 以上燃料电池腐蚀是不可接受的。 燃料和空气也将减少（16，40）。 当达到临界电压时，控制器可能导致增加的阴极再循环，当电压是低于临界电压的伏特的一小部分时，空气增加。

公开(公告)号：US20120115058A1

公开(公告)日：2012-05-10

申请号：US13261129

申请日：2009-08-28

申请人： Robert M. Darling ,  Paravastu Badrinarayanan ,  Carl A. Reiser

发明人： Robert M. Darling ,  Paravastu Badrinarayanan ,  Carl A. Reiser

IPC分类号： H01M8/04

CPC分类号： H01M8/0432 ,  H01M8/04559 ,  H01M8/04753 ,  H01M8/0488 ,  H01M8/0491 ,  H01M2008/1095

摘要： A method of operating a fuel cell power plant (10) including a stack (11) of fuel cells having an anode catalyst layer and a cathode electrode (15) including a catalyst layer disposed on catalyst support material is characterized by, during normal operation of said power plant, adjusting the voltage of the stack to be substantially equal to or less than a predetermined maximum voltage for the temperature of the stack. Further, said step of adjusting comprises adjusting the stack voltage to the lesser of: a) a predetermined voltage above which corrosion of catalyst support material is significant and below which corrosion of catalyst support material is insignificant at the temperature of the stack; and b) a predetermined voltage above which dissolution of catalyst is significant and below which dissolution of the catalyst is insignificant at the temperature of the stack.

摘要翻译： 一种操作包括具有阳极催化剂层的燃料电池堆（11）和包括设置在催化剂载体材料上的催化剂层的阴极电极（15）的燃料电池发电厂（10）的方法，其特征在于，在正常运行期间， 所述发电厂将所述堆的电压调整为基本上等于或小于所述堆的温度的预定最大电压。 此外，所述调节步骤包括将堆叠电压调整为较小的一个：a）预定电压，在该预定电压之上，催化剂载体材料的腐蚀是显着的，低于该预定电压，催化剂载体材料的腐蚀在堆叠温度下不显着; 和b）预定电压，其上催化剂的溶解是显着的，低于该电压时，催化剂的溶解在叠层的温度下是不显着的。