СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

1. Способ эксплуатации топливного элемента, содержащего:
протонпроводящую мембрану из полимерного электролита или матрицу из полимерного электролита,
по меньшей мере один слой катализатора на обеих сторонах протонпроводящей мембраны из полимерного электролита или матрицы из полимерного электролита,
по меньшей мере один токопроводящий газодиффузионный слой на наружных сторонах обоих слоев катализатора,
по меньшей мере одну биполярную пластину на наружных сторонах обоих газодиффузионных слоев,
который включает следующие стадии:
подачу водородсодержащего газа по выполненным в биполярной пластине газовым каналам через газодиффузионный слой к находящемуся на анодной стороне слою катализатора,
подачу содержащей кислород и азот газовой смеси по выполненным в биполярной пластине газовым каналам через газодиффузионный слой к находящемуся на катодной стороне слою катализатора,
генерирование протонов в находящемся на анодной стороне слое катализатора,
диффузию генерируемых протонов через протонпроводящую мембрану из полимерного электролита или матрицу из полимерного электролита,
взаимодействие протонов с подаваемым к катодной стороне кислородсодержащим газом,
снятие образуемого потенциала, создающего напряжение, посредством находящихся на анодной и катодной сторонах биполярных пластин,
отличающийся тем, что, с целью выключения топливного элемента, прекращают подачу содержащей кислород и азот газовой смеси, причем имеющийся на катоде кислород превращается вследствие взаимодействия с имеющимися протонами, в результате чего остаточное содержание кислорода на катодной стороне топливного элемента снижается до концентрации 5 об.% и менее, предпочтительно 3 об.% и менее, прежде всего 1 об.% и менее.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что протонпроводящая мембрана из полимерного электролита включает материалы, полимер которых содержит по меньшей мере одну ковалентно присоединенную кислоту или легирован кислотой.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что протонпроводящая матрица из полимерного электролита содержит по меньшей мере один полимер с основным характером и по меньшей мере одну кислоту.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что протонпроводящая мембрана из полимерного электролита или матрица из полимерного электролита является смесью по меньшей мере двух разных полимеров.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что топливный элемент содержит протонпроводящую мембрану из полимерного электролита или протонпроводящую матрицу из полимерного электролита, которая включает по меньшей мере один полимер с основным характером и по меньшей мере одну кислоту, причем топливный элемент эксплуатируют при температурах выше 100°С без дополнительного увлажнения водородсодержащего газа.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что топливный элемент эксплуатируют при температурах выше 120°С.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что водородсодержащим газом является чистый водород или газ с содержанием водорода по меньшей мере 20 об.%.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что водородсодержащим газом является продукт риформинга, который получают на предшествующей стадии риформинга углеводородов.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют подачу водородсодержащего газа предпочтительно без давления, причем его расход не превышает значений, которым соответствует двукратный стехиометрический избыток.
10. Способ по п.5, отличающийся тем, что в водородсодержащем газе присутствует до 5 об.% монооксида углерода.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что под содержащей кислород и азот газовой смесью подразумевают искусственно приготавливаемые газовые смеси кислорода с азотом или воздух.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу содержащей по меньшей мере кислород и азот газовой смеси к катодной стороне осуществляют предпочтительно без давления, причем расход газовой смеси не превышает значений, которым соответствует пятикратный стехиометрический избыток.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью выключения топливного элемента, прекращают подачу содержащей кислород и азот газовой смеси и подачу газа к катодной стороне осуществляют изолированно от внешней среды.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью выключения топливного элемента, прекращают подачу содержащей кислород и азот газовой смеси и продолжают подачу водородсодержащего газа к анодной стороне.
15. Способ по одному из пп.1-14, отличающийся тем, что в процессе выключения топливного элемента ток отводят до тех пор, пока не снизится напряжение топливного элемента.
16. Способ по п.14, отличающийся тем, что водородсодержащий газ подают к анодной стороне до тех пор, пока концентрация остаточного кислорода не достигнет необходимого уровня.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что подачу газа к анодной стороне осуществляют изолированно от внешней среды.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что остающийся на катодной стороне азот используют для промывки анодной стороны.