Fuel cell anode structures for voltage reversal tolerance

Details Fuel cell anode structures for voltage reversal tolerance Fuel cell anode structures for voltage reversal tolerance

H - Electricity

01

M

H01M 4/86 (2006.01) H01M 4/90 (2006.01) H01M 8/04 (2006.01) H01M 8/10 (2006.01) H01M 4/92 (2006.01) H01M 10/42 (2006.01)

Patent

CA 2380976

In a solid polymer fuel cell series, various circumstances can result in a fuel cell being driven into voltage reversal by other cells in the series stack. For instance, cell voltage reversal can occur if that cell receives an inadequate supply of fuel (for example, fuel starvation). In order to pass current during fuel starvation, reactions other than fuel oxidation may take place at the fuel cell anode, including water electrolysis and oxidation of anode components. The latter may result in significant degradation of the anode. Such fuel cells can be made more tolerant to cell reversal by promoting water electrolysis over anode component oxidation at the anode. This can be accomplished by enhancing the presence of water in the anode catalyst layer through modifications to the anode structure or anode composition near or in the catalyst layer. For instance, water electrolysis during voltage reversal is promoted through the use of different or additional ionomer, polytetrafluoroethylene, or graphite in the anode catalyst layer, or through the use of certain sublayers between the anode catalyst layer and the anode substrate.

Dans une série de piles à combustible à polymère solide, diverses circonstances peuvent donner lieu à une inversion de tension d'une pile à combustible par d'autres piles dans les piles en série. D'ailleurs, l'inversion de tension d'une pile peut avoir lieu si cette pile est inadéquatement alimentée en combustible (par exemple, la panne d'alimentation). Afin de transmettre le courant durant la panne d'alimentation, des réactions autres que l'oxydation de combustible peut avoir lieu au niveau de l'anode de piles à combustible, y compris l'électrolyse de l'eau et l'oxydation de composants anodiques. Ces composants peuvent entraîner une importante dégradation de l'anode. Des piles à combustible peuvent être rendue plus tolérante à l'inversion de tension provoquée par l'électrolyse de l'eau sur l'oxydation du composant anodique à l'anode. Ceci peut avoir lieu grâce à la présence de l'eau dans la couche de catalyseur anodique par modification de la structure anodique ou de la composition anodique à proximité ou dans la couche de catalyseur. D'ailleurs, l'électrolyse de l'eau est favorisée durant l'inversion de tension par l'utilisation d'ionomère, de polytétrafluoréthylène, ou de graphite différents ou supplémentaires dans la couche de catalyseur anodique, ou par l'utilisation de certaines sous-couches entre la couche de catalyseur anodique et le substrat anodique.

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