Procedimiento para limpiar al menos un canal de entrada para gas de funcionamiento de una pila de combustible de una disposición de pilas de combustible y disposición de pilas de combustible.

Procedimiento para limpiar al menos un canal de entrada para gas de funcionamiento de al menos una pila de combustible subalimentada con el gas de funcionamiento de una disposición (2) de pilas de combustible de impurezas,

que se acumulan en el al menos un canal de entrada en la zona de una abertura hacia un canal de alimentación que conduce el gas de funcionamiento, en el que a través de las pilas (4) de combustible conectadas eléctricamente en serie de la disposición (2) de pilas de combustible se conduce el gas (10) de funcionamiento y corriente eléctrica, interrumpiéndose un suministro de gas de funcionamiento con conservación de la corriente eléctrica, en el que en al menos la al menos una pila de combustible subalimentada se crea una acumulación de gas y se genera un gas formado a este respecto en una cantidad, que el gas formado fluye al menos en parte por lo menos de la al menos una pila de combustible subalimentada por el al menos un canal de entrada al interior del canal de alimentación.

Procedimiento para limpiar al menos un canal de entrada para gas de funcionamiento de una pila de combustible de una disposición de pilas de combustible y disposición de pilas de combustible.

La invención se refiere a un procedimiento para limpiar al menos un canal de entrada para gas de funcionamiento de una pila de combustible de una disposición de pilas de combustible, en el que a través de pilas de combustible conectadas eléctricamente en serie se conduce gas de funcionamiento y corriente eléctrica. La invención se refiere además a una disposición de pilas de combustible con varias pilas de combustible conectadas eléctricamente en serie y un medio de control para controlar un suministro de gas de funcionamiento a las pilas de combustible y un flujo de corriente a través de las pilas de combustible.

En una instalación de pilas de combustible una pluralidad de pilas de combustible está conectada eléctricamente en serie para proporcionar una tensión suficiente, por ejemplo para el accionamiento de un vehículo. En caso de que en una de las pilas de combustible se produzca un defecto, que afecte considerablemente a la conversión de hidrógeno y oxígeno en corriente eléctrica y calor, entonces la tensión de pila en esta pila de combustible puede colapsar y la instalación de pilas de combustible puede generar menos potencia eléctrica.

Una posible causa de un colapso de la tensión de una pila de combustible es su obstrucción. Por las impurezas arrastradas en los gases de funcionamiento pueden obstruirse los canales de entrada, de modo que la pila de combustible afectada ya no se alimente lo suficiente con el gas de funcionamiento correspondiente. En particular en el caso de pilas de combustible, que utilizan papeles de carbón como sustrato catalizador y para el transporte de corriente, puede suceder que estos papeles de carbón suelten fibras individuales, que se arrastran por la corriente de gas y/o agua y se depositan en lugares con una velocidad de flujo menor. Estos lugares son preferiblemente puntos de interferencia del trayecto de gas, extremos de un tubo o canal, ramificaciones, puntos ciegos y similares. La alimentación de gas de una pila de combustible afectada se ve afectada, en el peor de los casos se impide por completo, con el resultado de una disminución del rendimiento hasta el fallo de la pila. Para un funcionamiento correcto de la disposición de pilas de combustible ésta debe limpiarse. Para ello se conoce descomponerla, limpiar sus canales y volver a montarla.

El documento EP 1 194 968 B1 da a conocer un procedimiento para limpiar canales de gas de funcionamiento de una pila de combustible de una disposición de pilas de combustible en el que se interrumpe el suministro del gas con contenido en hidrógeno con conservación de la corriente eléctrica y se realiza una electrólisis en al menos una de las pilas de combustible. La extracción mediante soplado de impurezas locales del suministro de gas de funcionamiento se realiza mediante la introducción mediante soplado pulsada de gases inertes, mientras que la electrólisis se utiliza para eliminar las impurezas sobre la superficie del catalizador de electrodos.

Un objetivo de la presente invención es indicar un procedimiento sencillo para limpiar una disposición de pilas de combustible y una disposición de pilas de combustible, en la que pueda realizarse una limpieza sencilla.

El objetivo dirigido al procedimiento se soluciona mediante un procedimiento del tipo mencionado al principio, en el que según la invención se realiza una limpieza de al menos un canal de entrada para gas de funcionamiento en al menos una pila de combustible subalimentada con el gas de funcionamiento de una disposición de pilas de combustible de impurezas, que se acumulan en el al menos un canal de entrada en la zona de una abertura hacia un canal de alimentación que conduce el gas de funcionamiento, en el que a través de pilas de combustible conectadas eléctricamente en serie de la disposición de pilas de combustible se conduce el gas de funcionamiento y corriente eléctrica, interrumpiéndose un suministro de gas de funcionamiento con conservación de la corriente eléctrica, en el que en al menos la al menos una pila de combustible subalimentada se crea una acumulación de gas y se genera un gas formado a este respecto en una cantidad, que el gas formado fluye al menos en parte por lo menos de la al menos una pila de combustible subalimentada por el al menos un canal de entrada al interior del canal de alimentación.

Por la interrupción del suministro de gas de funcionamiento con conservación de la corriente eléctrica se realiza una electrólisis en al menos una pila de combustible subalimentada con gas de funcionamiento, teniendo lugar en vez de una degradación de gas, tal como tiene lugar en el funcionamiento normal de una pila de combustible, una acumulación de gas.

El efecto en sí temido de la electrólisis puede utilizarse habiendo desconectado el gas de funcionamiento para limpiar la disposición de pilas de combustible, de modo que puede contrarrestarse un fallo de una pila de combustible.

La invención parte a este respecto de la idea, de que a través de una pila de combustible subalimentada con gas de funcionamiento por una obstrucción o acumulación en uno o todos sus canales de entrada con impurezas por la conexión en serie también fluye la misma corriente que a través del resto de pilas de combustible alimentadas de manera suficiente con gas de funcionamiento. Esta corriente fija una conversión de gas, que por la obstrucción no puede cubrir el gas de funcionamiento que fluye posteriormente. Se produce una subpresión, de modo que la pila de combustible subalimentada también succiona gas de funcionamiento de un canal de salida. El canal de salida se convierte así de manera temporal en un canal de entrada adicional. Este suministro por ambos lados de gas de funcionamiento a la pila de combustible conduce a que por la pila de combustible ya no pase ningún flujo y así a que el gas inerte se acumule en la pila de combustible. En esta pila se forma así una composición de gases, que se distingue de la composición de gases de las pilas adyacentes, porque contiene más gas inerte que éstas.

Si el suministro de gas de funcionamiento a la disposición de pilas de combustible se retira en un estado tal, sin interrumpir la corriente, entonces las reservas de gas de funcionamiento contenidas en las pilas de combustible se consumen hasta que o bien el lado de oxígeno o bien el lado de hidrógeno de las pilas de combustible individuales ya no contiene ningún gas de funcionamiento. En este estado la tensión de pila colapsa. En una disposición de pilas de combustible, en la que la distribución de gas es uniforme, las tensiones de pila de las pilas de combustible también colapsan de manera uniforme o casi simultáneamente. Sin embargo, si en la disposición de pilas de combustible hay pilas de combustible subalimentadas, que contienen esencialmente más gas inerte que las adyacentes, entonces la reserva de gas de funcionamiento existente en las mismas se consume más rápido que en las demás pilas de combustible. La corriente sigue fluyendo, impulsada por las pilas de combustible que aún funcionan, y produce ahora en la pila de combustible afectada una acumulación de gas a través de una electrólisis, en la que en el lado de hidrógeno se forma oxígeno y en el lado de oxígeno se forma hidrógeno. En lugar de la degradación de gas tiene lugar una acumulación de gas.

El gas producido en la electrólisis, denominado a continuación también gas de electrólisis, se extrae mediante soplado desde un suministro de gas de funcionamiento desde la pila de combustible. En caso de que en la entrada de una pila de combustible se hayan acumulado impurezas, que hayan conducido a una interferencia de la alimentación de gas, entonces estas impurezas con una producción de gas lo suficientemente elevada pueden eliminarse mediante soplado de la misma, por ejemplo de vuelta a un canal de alimentación que conduce el gas de funcionamiento. Preferiblemente al mismo tiempo a través del gas de electrólisis también se extraen mediante soplado impurezas, que debido a una subpresión en la pila de combustible subalimentada pueden haberse formado por una succión de gas de funcionamiento en la zona de transición de un canal de salida a un canal de evacuación.

Aquí, es decir en el canal de alimentación o además en el canal de evacuación, las impurezas extraídas mediante soplado permanecen entonces en el caso ideal en un lugar en el que ya no interfieren en el acceso de gas del gas de funcionamiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para limpiar al menos un canal de entrada para gas de funcionamiento de al menos una pila de combustible subalimentada con el gas de funcionamiento de una disposición (2) de pilas de combustible de impurezas, que se acumulan en el al menos un canal de entrada en la zona de una abertura hacia un canal de alimentación que conduce el gas de funcionamiento, en el que a través de las pilas (4) de combustible conectadas eléctricamente en serie de la disposición (2) de pilas de combustible se conduce el gas (10) de funcionamiento y corriente eléctrica, interrumpiéndose un suministro de gas de funcionamiento con conservación de la corriente eléctrica, en el que en al menos la al menos una pila de combustible subalimentada se crea una acumulación de gas y se genera un gas formado a este respecto en una cantidad, que el gas formado fluye al menos en parte por lo menos de la al menos una pila de combustible subalimentada por el al menos un canal de entrada al interior del canal de alimentación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el suministro de gas de funcionamiento se restablece y el gas (10) de funcionamiento fluye al gas formado.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque a través de las pilas (4) de combustible se conducen gas con contenido en oxígeno y con contenido en hidrógeno como dos gases (10) de funcionamiento y se interrumpe el suministro del gas con contenido en hidrógeno con conservación del suministro del gas con contenido en oxígeno y de la corriente eléctrica.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se registra una tensión de pila negativa que aparece tras la interrupción del suministro de gas de funcionamiento y se interrumpe la corriente al alcanzar un valor límite de tensión de pila negativo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se registra una tensión de pila negativa que aparece tras la interrupción del suministro de gas de funcionamiento, porque se registra una duración de la aparición de la tensión de pila negativa y porque al sobrepasar una duración crítica se interrumpe la corriente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se registra una tensión de pila negativa que aparece tras la interrupción del suministro de gas de funcionamiento y una duración de la aparición de la tensión de pila negativa, porque durante la aparición de la tensión de pila negativa se forma una integral de la corriente según el tiempo y al sobrepasar un valor de integral crítico se interrumpe la corriente.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición (2) de pilas de combustible se hace funcionar inmediatamente antes de la interrupción del suministro de gas de funcionamiento durante al menos 2 min a al menos el 90% de su carga nominal.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición (2) de pilas de combustible se hace funcionar inmediatamente antes de la interrupción del suministro de gas de funcionamiento a una temperatura superior en al menos 5 K con respecto a una temperatura teórica prevista para un funcionamiento de carga nominal.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tras la interrupción del suministro de gas de funcionamiento para elevar la corriente se genera un cortocircuito en un circuito (20) eléctrico de la disposición (2) de pilas de combustible.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de pila de las pilas

(4) de combustible se registra en función de la corriente a través de las pilas (4) de combustible y con una caída de la tensión de pila a un valor por debajo de un valor mínimo se interrumpe el suministro de gas de funcionamiento con conservación de la corriente eléctrica.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas (10) de funcionamiento se introduce mezclado con un gas inerte en la disposición (2) de pilas de combustible.

12. Disposición (2) de pilas de combustible con varias pilas (4) de combustible conectadas eléctricamente en serie y un medio (26) de control para controlar un suministro de gas de funcionamiento a las pilas (4) de combustible y un flujo de corriente a través de las pilas (4) de combustible, caracterizada porque el medio (26) de control está previsto para interrumpir el suministro de gas de funcionamiento con conservación del flujo de corriente eléctrico a través de las pilas (4) de combustible y realizar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Disposición (2) de pilas de combustible según la reivindicación 12, caracterizada porque las pilas (4) de combustible están unidas en cada caso mediante una disposición (14) de canales de entrada con un canal (12) de alimentación y una disposición (16) de canales de salida con un canal (18) de evacuación y la disposición (14) de canales de entrada presenta una resistencia al flujo menor que la disposición (16) de canales de salida.

14. Disposición (2) de pilas de combustible según la reivindicación 13, caracterizada porque la disposición (14) de canales de entrada presenta más canales (48) de entrada que canales (50) de salida presenta la disposición (16) de

canales de salida.

15. Disposición (2) de pilas de combustible según la reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque la disposición

(14) de canales de entrada es más larga que la disposición (16) de canales de salida.