FUEL CELL STACK MELTING OF COOLANT WATER DURING FROZEN STARTUP

• Main Authors: REISER, CARL, A, SRIBNIK, FREDERICK
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 28.10.2004
• Edition: 7
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTINGELECTRIC POWER; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER; ELECTRICITY; GENERATION; PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSIONOF CHEMICAL INTO ELECTRICAL ENERGY; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY

A PEM fuel cell system (19) has a multifunction oxidant manifold (98) disposed contiguously beneath a fuel cell stack (20), serving as coolant accumulator (28). An electric heater (45) is powered by the fuel cell electrical output (47, 51) during frozen startup. Auxiliary pump (54) and conduits (55, 57, 58) forces water (28) above oxidant pressure in upper coolant manifold (41), into the oxidant flow fields to be warmed before flowing from the oxidant exhaust to the accumulator to melt additional ice. Alternatively, melted coolant is forced by oxidant pressure into coolant channels for heating. Conduit (61) conducts coolant from the coolant flow fields to the accumulator. A condensing heat exchanger (65) embedded in accumulator coolant receives oxidant exhaust. A condensing heat exchanger (70) has cold inlet air (75) and warm moist oxidant exhaust (72) on opposite sides, condensing liquid into the accumulator. Melting of coolant may be started by a heater (45) powered by a battery (80) or by circulating externally heated (83) glycol. L'invention concerne un système de piles à combustible PEM (19) comprenant un collecteur d'oxydant multifonctions (98) disposé de manière contiguë sous un empilement de piles à combustible (20), servant d'accumulateur de réfrigérant (28). Un chauffage électrique (45) est alimenté par la sortie électrique des piles à combustible (47, 51) pendant le démarrage à l'état gelé. Une pompe auxiliaire (54) et des conduits (55, 57, 58) contraignent l'eau (28) au-dessus de la pression de l'oxydant dans le collecteur de réfrigérant supérieur (41) dans les champs d'écoulement de l'oxydant à chauffer avant l'écoulement à partir de l'échappement d'oxydant dans l'accumulateur, de manière à faire fondre de la glace supplémentaire. Dans un autre mode de réalisation, un réfrigérant fondu est contraint au moyen de la pression de l'oxydant dans les canaux du réfrigérant, aux fins de chauffage. Un conduit (61) transporte le réfrigérant à partir des champs d'écoulement du réfrigérant dans l'accumulateur. Un échangeur de chaleur évaporateur (65) incorporé dans le réfrigérant de l'accumulateur reçoit l'échappement de l'oxydant. Un échangeur de chaleur évaporateur (70) comprend de l'air d'admission froid (75) et un échappement d'oxydant humide chaud (72) sur des côtés opposés, condensant ainsi le liquide dans l'accumulateur. La fonte du réfrigérant peut être démarrée par un chauffage (45) alimenté par une batterie (80) ou par circulation d'un glycol chauffé de manière externe (83).