H - Electricity – 01 – M
Patent
H - Electricity
01
M
H01M 8/04 (2006.01)
Patent
CA 2475297
A method is disclosed to heat a direct methanol fuel cell stack system at start-up without using any external energy source. During the start-up period, the fuel cell stack is at open circuit state so that the fuel cell stack is not connected to any external circuit. The methanol solution introduced at the anode side of the fuel cell stack will diffuse through the proton conductive membrane to the cathode side of the fuel cell stack. The methanol diffused from the anode side will be oxidized at the cathode side by oxygen in the air stream. This oxidation reaction generates heat that heats up the fuel cell stack and the system. The concentration of methanol in the methanol solution can be varied depending on the initial stack temperature. The lower the initial stack temperature, the higher the concentration of the methanol solution required. At an initial stack temperature of -40~C, a solution having 40 wt% methanol is preferred to avoid freezing of the solution. If the initial stack temperature at start-up is above the freezing point of water, the methanol concentration in the solution can be in a range of 0.5 to 25 wt%, with a more preferred concentration range being from 3 to 10 wt% of methanol. The methanol solution and air feed rates can also be varied to control the rate at which heat is generated in the stack.
La présente invention se rapporte à un procédé permettant de chauffer, au démarrage, un système à empilement de piles à combustible utilisant du méthanol direct, sans recours à aucune source d'énergie externe. Pendant la période de démarrage, l'empilement de piles à combustible se trouve à l'état de circuit ouvert, de sorte que l'empilement de piles à combustible n'est connecté à aucun circuit externe. La solution de méthanol introduite du côté anode de l'empilement de piles à combustible se diffuse à travers la membrane conductrice de protons vers le côté cathode de l'empilement de piles à combustible. Le méthanol diffusé à partir du côté anode est oxydé du côté cathode par l'oxygène contenu dans le flux d'air. Cette réaction d'oxydation génère de la chaleur qui réchauffe l'empilement de piles à combustible et le système. La teneur en méthanol de la solution de méthanol peut varier en fonction de la température initiale de l'empilement. Plus la température initiale de l'empilement est faible, plus il est nécessaire d'utiliser une teneur en méthanol élevée. Pour une température initiale de l'empilement de - 40· C, il est préférable d'utiliser une solution comportant 40 % en poids de méthanol afin d'éviter la congélation de la solution. Si la température initiale de l'empilement au démarrage est supérieure au point de congélation de l'eau, la teneur en méthanol de la solution peut être comprise entre 0,5 et 25 % en poids, ladite teneur en méthanol étant idéalement comprise entre 3 et 10 % en poids. Il est possible de faire varier les débits d'alimentation en air et en solution de méthanol de manière à réguler la vitesse à laquelle de la chaleur est générée dans l'empilement.
Fulton Scott B.
Simmons Paul M.
Xie Tuyu
Bennett Jones Llp
Dupont Canada Inc.
E.i. Du Pont Canada Company
LandOfFree
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