本公開內(nèi)容涉及燃料電池以及燃料電池的控制方法，并且更具體地，涉及能夠通過(guò)選擇性地屏蔽(shielding，隔離)與燃料電池堆的每個(gè)多管線連通的反應(yīng)空間和冷卻空間來(lái)解決溢流現(xiàn)象的燃料電池及該燃料電池的控制方法。

背景技術(shù)：

燃料電池利用在反應(yīng)物的氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的電子(electronics)的移動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電能。在這些反應(yīng)中，從反應(yīng)物產(chǎn)生的離子穿過(guò)電解質(zhì)膜而在各電極之間移動(dòng)，并且通過(guò)反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電子移動(dòng)穿過(guò)設(shè)置在各個(gè)反應(yīng)物側(cè)的電極。為了提高作為反應(yīng)物的氣體的反應(yīng)速率，在各電極的外表面設(shè)置氣體擴(kuò)散層(GDL)。

電解質(zhì)膜和各電極彼此表面附接，以容易移動(dòng)離子，其是一種膜電極組件(MEA)。膜電極組件具有薄的厚度和低的硬度。因此，該膜電極組件在接合處理期間可能會(huì)容易變形或損壞，因此具有高的次品率，并且甚至在操作時(shí)可能容易變形以及損壞。

因此，通過(guò)在其外周表面上堆疊膜電極組件和氣體擴(kuò)散層以及使用樹脂等來(lái)注塑成型整合的框架，從而制造其中整合有膜電極組件和氣體擴(kuò)散層的反應(yīng)層，使得膜電極組件的操作容易性可以得到改善。

雙極板堆疊在反應(yīng)層的上表面和下表面，以形成燃料電池，并且電池被堆疊以形成燃料電池堆。在燃料電池堆中，在反應(yīng)層和雙極板之間形成反應(yīng)空間以使反應(yīng)氣體流動(dòng)，并且在雙極板之間形成冷卻空間以允許冷卻水流動(dòng)。

在使用氫氣和氧氣作為反應(yīng)氣體的燃料電池中，如果各反應(yīng)氣體彼此反應(yīng)，則產(chǎn)生水作為產(chǎn)物。在反應(yīng)層中，電解質(zhì)膜需要預(yù)定的含水量以移動(dòng)反應(yīng)離子。然而，如果通過(guò)氫氣與氧氣反應(yīng)而產(chǎn)生的水量增大，則電解質(zhì)膜覆蓋反應(yīng)層的表面，以防止反應(yīng)氣體接觸反應(yīng)層，并且因此，不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

如上所述，其中在各燃料電池中水是反應(yīng)物并且是過(guò)剩的，并且因此由于反應(yīng)氣體導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)突然減小的現(xiàn)象被稱為溢流(flooding)現(xiàn)象。為了防止上述現(xiàn)象，在操作燃料電池時(shí)需要去除在各燃料電池中產(chǎn)生的水。

提供如現(xiàn)有技術(shù)所描述的內(nèi)容僅用于幫助理解本公開內(nèi)容的背景技術(shù)，并且不應(yīng)被視為與本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的目標(biāo)在于提供一種燃料電池以及該燃料電池的控制方法，其通過(guò)選擇性地屏蔽一些反應(yīng)空間和冷卻空間，能夠有效解決在燃料電池堆的端電池中發(fā)生的溢流現(xiàn)象。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，一種燃料電池包括：堆，具有流體在其中流動(dòng)的管線，并且具有通過(guò)開口與管線連通的多個(gè)流動(dòng)空間；屏蔽部，具有在堆的堆疊方向上布置的多個(gè)屏蔽帶，并且選擇性地沿著管線移動(dòng)以屏蔽多個(gè)流動(dòng)空間中的至少一些；以及驅(qū)動(dòng)器，與屏蔽部耦接以移動(dòng)屏蔽部。

燃料電池可進(jìn)一步包括控制器，該控制器被配置為當(dāng)在反應(yīng)空間內(nèi)發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器以移動(dòng)屏蔽部，從而將屏蔽帶置于流動(dòng)空間的開口處，以屏蔽流動(dòng)空間，其中，流動(dòng)空間可包括反應(yīng)氣體在其中流動(dòng)的反應(yīng)空間以及冷卻水在其中流動(dòng)的冷卻空間。

在流動(dòng)空間中，管線可包括與反應(yīng)空間連通的氣體管線；以及與冷卻空間連通的冷卻水管線，屏蔽部可被設(shè)置在氣體管線上，并且屏蔽帶可基于堆的堆疊方向而被置于氣體管線的中央部分，以選擇性地屏蔽在堆的中央部分形成的反應(yīng)空間的開口。

在流動(dòng)空間中，管線可包括與反應(yīng)空間連通的氣體管線；以及與冷卻空間連通的冷卻水管線，屏蔽部可被設(shè)置在冷卻水管線上，并且屏蔽部的屏蔽帶可基于堆的堆疊方向而被置于冷卻水管線的兩個(gè)端部，以選擇性地屏蔽在堆的兩個(gè)端部形成的冷卻空間的開口。

控制器可檢測(cè)設(shè)置在堆中的各反應(yīng)層的輸出電壓以識(shí)別反應(yīng)空間的溢流現(xiàn)象。

屏蔽部可設(shè)置在管線上，并且可具有在與管線平行的方向上延伸的屏蔽帶固定構(gòu)件，屏蔽帶可具有與屏蔽帶固定構(gòu)件耦接的端部，并且屏蔽帶固定構(gòu)件可具有與驅(qū)動(dòng)器耦接的端部以沿著管線移動(dòng)。

屏蔽部的端部可具有與驅(qū)動(dòng)器耦接的齒條，驅(qū)動(dòng)器的輸出軸具有小齒輪。

屏蔽部的一個(gè)端部可具有通過(guò)驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)并纏繞屏蔽部的第一軸，屏蔽部的另一端部可具有通過(guò)彈性構(gòu)件恢復(fù)并旋轉(zhuǎn)以及纏繞屏蔽部的第二軸。

屏蔽帶可被設(shè)置為其在管線的長(zhǎng)度方向上形成的寬度與在流動(dòng)空間側(cè)形成的開口的寬度相同。

屏蔽帶可被設(shè)置為它們之間的間隔距離與開口之間的間隔距離相同，以通過(guò)移動(dòng)屏蔽部來(lái)同時(shí)打開或者屏蔽多個(gè)開口。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實(shí)施方式，一種燃料電池的控制方法包括：第一確定步驟，通過(guò)控制器確定在堆的反應(yīng)空間內(nèi)是否發(fā)生溢流現(xiàn)象；解決溢流步驟，當(dāng)在反應(yīng)空間內(nèi)發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)允許控制器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器以對(duì)設(shè)置在堆的管線上的屏蔽部的位置進(jìn)行調(diào)整，來(lái)使用設(shè)置在屏蔽部的多個(gè)屏蔽帶屏蔽在堆中形成的流動(dòng)空間；第二確定步驟，由控制器來(lái)確定通過(guò)解決溢流步驟是否解決了反應(yīng)空間的溢流現(xiàn)象；以及返回步驟，如果控制器在第二確定步驟中確定解決了反應(yīng)空間的溢流現(xiàn)象，則通過(guò)允許控制器驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器來(lái)調(diào)整屏蔽部的位置，以再次打開屏蔽的流動(dòng)空間。

在第一確定步驟和第二確定步驟中，控制器可檢測(cè)設(shè)置在堆中的各反應(yīng)層的輸出電壓，以識(shí)別是否發(fā)生或解決了反應(yīng)空間的溢流現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的燃料電池的視圖。

圖2是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的燃料電池中的氣體管線的視圖。

圖3是示出設(shè)置在根據(jù)在本公開內(nèi)容中的示例性實(shí)施方式的燃料電池中的氣體管線側(cè)的屏蔽部的操作過(guò)程的示圖。

圖4是示出設(shè)置在根據(jù)在本公開內(nèi)容中的示例性實(shí)施方式的燃料電池中的冷卻水管線側(cè)的屏蔽部的操作過(guò)程的示圖。

圖5是示出設(shè)置在根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實(shí)施方式的燃料電池中的氣體管線側(cè)的屏蔽部的視圖。

圖6是示出設(shè)置在根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實(shí)施方式的燃料電池中的冷卻水管線側(cè)的屏蔽部的視圖。

圖7是示出根據(jù)本公開內(nèi)容中的示例性實(shí)施方式的燃料電池的控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下文中，將參照附圖對(duì)本公開內(nèi)容中的示例性實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1到圖3所示，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的燃料電池包括：堆150，其具有流體在其中流動(dòng)的管線300，以及具有通過(guò)開口153與管線300連通的多個(gè)流動(dòng)空間；屏蔽部210，其具有在堆150的堆疊方向上布置的多個(gè)屏蔽帶212，并選擇性地沿管線300移動(dòng)以屏蔽多個(gè)流動(dòng)空間中的至少一些；以及驅(qū)動(dòng)器250，其與屏蔽部210耦接以移動(dòng)屏蔽部210。

堆150具有流體在其中流動(dòng)的管線300，并且具有通過(guò)開口153與管線300連通的多個(gè)流動(dòng)空間。圖1示出具有管線300的堆150，氫氣、氧氣和冷卻水各自在管線中流動(dòng)。

燃料電池包括：電解質(zhì)膜，反應(yīng)物移動(dòng)通過(guò)該電解質(zhì)膜同時(shí)被電離；以及與電極耦接的膜電極組件，電子移動(dòng)通過(guò)該電極，并且膜電極組件的兩個(gè)表面具有氣體擴(kuò)散層，以改善反應(yīng)性。

如上所述，在本公開內(nèi)容中，包括了膜電極組件和氣體擴(kuò)散層的一個(gè)層被稱為反應(yīng)層170，并且反應(yīng)層170的兩個(gè)表面具有雙極板160，以形成一個(gè)燃料電池。

多個(gè)燃料電池堆疊以形成燃料電池堆150。此處，考慮在裝置中所需的輸出電壓來(lái)設(shè)置堆疊的電池?cái)?shù)，該裝置通常包括燃料電池并且配置成堆150。

關(guān)于在燃料電池中使用的反應(yīng)氣體，具體地，主要使用氫氣和氧氣。如果氫氣與氧氣反應(yīng)，則產(chǎn)生水作為反應(yīng)產(chǎn)物。因此，燃料電池是環(huán)保的。另外，為了去除從氫氣與氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，使用冷卻水。

在反應(yīng)層170和雙極板160之間形成反應(yīng)空間180，并且因此，氫氣或氧氣在反應(yīng)空間180中流動(dòng)。此外，用于去除由氫氣與氧氣的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量的冷卻水在其中流動(dòng)的冷卻空間190形成在雙極板160之間，同樣是一個(gè)電池與另一個(gè)電池之間。

根據(jù)本公開內(nèi)容，將反應(yīng)空間180和冷卻空間190的通用術(shù)語(yǔ)定義為流動(dòng)空間。具體地，在圖1和圖2中示出了作為形成有流動(dòng)空間的堆150的結(jié)構(gòu)的各層的位置關(guān)系。

如果提供給堆150的各流體相互混合，則反應(yīng)氣體的反應(yīng)性可能會(huì)降低，并且燃料電池的效率會(huì)突然減小。因此，將各流體密封使得各流體不會(huì)相互混合是很重要的。

如上所述，如圖2所示，可以提供用于防止各流體相互混合的密封件155。圖2示出了氣體管線310。此處，在氣體管線310中流動(dòng)的反應(yīng)氣體需要被提供給流動(dòng)空間而不是反應(yīng)空間180，該流動(dòng)空間包括密封件155以防止流入相應(yīng)的反應(yīng)氣體。

例如，當(dāng)氫氣流過(guò)氣體管線310時(shí)，氧氣在其中流動(dòng)的反應(yīng)空間180以及冷卻空間190的開口153通過(guò)密封件155屏蔽氫氣流。

屏蔽部210具有沿堆150的堆疊方向布置的多個(gè)屏蔽帶212，并且選擇性地沿著管線300移動(dòng)以屏蔽多個(gè)流動(dòng)空間中的至少一些。圖3示出屏蔽部210的形狀。

在堆150中形成的管線300可以被設(shè)置成通道的形狀，其以與堆150中的電池的堆疊方向平行的方向穿透堆150。屏蔽部210可以以與管線300的長(zhǎng)度方向平行的方向延伸的形狀設(shè)置在管線300中。

此外，屏蔽部210具有多個(gè)屏蔽帶212，其中，沿著堆150的堆疊方向布置屏蔽帶212，以與各流動(dòng)空間的開口153的位置對(duì)應(yīng)?？蓪⑵帘螏?12設(shè)置成帶(長(zhǎng)條)狀，以與形成狹縫狀的各流動(dòng)空間的開口153的形狀對(duì)應(yīng)，并且可以整體地形成在屏蔽部210中。屏蔽帶212還可單獨(dú)模塑為與屏蔽部210耦接。

屏蔽部210可在管線300內(nèi)移動(dòng)，并且屏蔽帶212可根據(jù)屏蔽部210的移動(dòng)選擇性地定位在與相應(yīng)的管線300連通的流動(dòng)空間的開口153處。圖3示出通過(guò)選擇性地移動(dòng)設(shè)置在氣體管線310上的屏蔽部210來(lái)屏蔽流動(dòng)空間的一部分(中央電池側(cè))的開口153的操作過(guò)程。

出于各種原因而需要保護(hù)流動(dòng)空間內(nèi)流動(dòng)的流體，可根據(jù)屏蔽部210的操作簡(jiǎn)單并有效地屏蔽流動(dòng)的流體，從而提高了燃料電池的控制性能。

可將燃料電池設(shè)計(jì)成通過(guò)氫氣與氧氣的反應(yīng)而產(chǎn)生電能，同時(shí)氫氣流入反應(yīng)層170的一側(cè)，并且氧氣(空氣)流入反應(yīng)層170的另一側(cè)。在這種情況下，在反應(yīng)空間180內(nèi)產(chǎn)生水，其中，氧氣根據(jù)氫氣與氧氣的化學(xué)反應(yīng)而流動(dòng)。

有必要去除在上述過(guò)程中形成的水以有效地管理燃料電池。如果在氧氣流動(dòng)的反應(yīng)空間180側(cè)的水沒(méi)有被去除，則水會(huì)過(guò)多而阻止反應(yīng)氣體與反應(yīng)層170接觸，從而可能發(fā)生燃料電池的輸出電壓突然減小的溢流現(xiàn)象。

因此，根據(jù)本公開的內(nèi)容，流動(dòng)空間的一部分內(nèi)的流動(dòng)的流體受到限制，以改善燃料電池的控制性能。具體地，通過(guò)將沒(méi)有發(fā)生溢流現(xiàn)象的流動(dòng)空間中的流動(dòng)的流體屏蔽來(lái)去除發(fā)生溢流現(xiàn)象的流動(dòng)空間中的水，從而解決了溢流現(xiàn)象。

在操作屏蔽部210以去除溢流現(xiàn)象時(shí)，解決溢流現(xiàn)象的動(dòng)作效果會(huì)根據(jù)由屏蔽部210屏蔽的流的流體類型而是不同的，并且將在以下描述其詳細(xì)內(nèi)容。

該驅(qū)動(dòng)器250與屏蔽部210耦接以移動(dòng)屏蔽部210。圖1示出了設(shè)置在堆150的上端部分的驅(qū)動(dòng)器250。

考慮到設(shè)計(jì)方面，驅(qū)動(dòng)器250可設(shè)置在堆150的外側(cè)，并且與屏蔽部210的上端部分耦接。驅(qū)動(dòng)器250向屏蔽部210的上端部分提供驅(qū)動(dòng)力以調(diào)整屏蔽部210在管線300上的位置。

如上所述的驅(qū)動(dòng)器250的操作是由控制器500控制的，并且由驅(qū)動(dòng)器250選擇性地移動(dòng)屏蔽部210，并且因此，屏蔽帶212打開流動(dòng)空間的一部分的開口153。

因此，通過(guò)根據(jù)燃料電池的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)操作屏蔽部210來(lái)控制所需的流體流動(dòng)，從而屏蔽了(protect，保護(hù)，防止)提供給一部分流動(dòng)空間的流體，從而有效地提高了燃料電池的控制性能和效率。根據(jù)本公開的內(nèi)容，當(dāng)發(fā)生燃料電池的溢流現(xiàn)象時(shí)控制各流動(dòng)的流體以有效解決溢流現(xiàn)象。

返回參考圖1，根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料電池進(jìn)一步包括控制器500，被配置為當(dāng)在反應(yīng)空間180內(nèi)發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250以移動(dòng)屏蔽部210，從而將屏蔽帶212定位在流動(dòng)空間的開口153處以屏蔽流動(dòng)空間，其中，流動(dòng)空間包括反應(yīng)氣體在其中流動(dòng)的反應(yīng)空間180以及冷卻水在其中流動(dòng)的冷卻空間190。

詳細(xì)地，如上所述，流動(dòng)空間包括反應(yīng)空間180和冷卻空間190，并且控制器500連接在堆150的各反應(yīng)層170與驅(qū)動(dòng)器250之間以確定反應(yīng)層170的溢流現(xiàn)象。如果確定發(fā)生了溢流現(xiàn)象，控制器500驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250以移動(dòng)屏蔽部210。

由控制器500驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器250移動(dòng)屏蔽部210，并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)器250移動(dòng)的屏蔽部210通過(guò)將屏蔽帶212定位在流動(dòng)空間的一部分的開口153處，來(lái)屏蔽提供給相應(yīng)的流動(dòng)空間的流體。

如上所述，根據(jù)放置有屏蔽部210的管線300的類型而以不同方式防止溢流現(xiàn)象。也就是說(shuō)，當(dāng)屏蔽部210被設(shè)置在氣體管線310(氫氣或者氧氣在其中流動(dòng))上并且與在堆150中形成的多個(gè)反應(yīng)空間180連通時(shí)，如果反應(yīng)空間180的一部分被屏蔽，則在剩余的反應(yīng)空間180內(nèi)流動(dòng)的反應(yīng)氣體的流率和流速增加，以增加去除水的效果，從而解決了溢流現(xiàn)象。

當(dāng)屏蔽部210被設(shè)置在其中流動(dòng)有冷卻水的冷卻水管線320上并且與在堆150中形成的多個(gè)冷卻空間190連通時(shí)，如果冷卻空間190的一部分被屏蔽，則電池中由反應(yīng)氣體之間的反應(yīng)產(chǎn)生的熱量沒(méi)有被去除，其中，屏蔽了冷卻水流從而使得反應(yīng)空間180的熱量增加。那時(shí)，水被增加的熱量蒸發(fā)，以從反應(yīng)空間180與反應(yīng)氣體流一起排出。

因此，當(dāng)在堆150中發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)，控制器500驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250以移動(dòng)屏蔽部210，從而屏蔽流動(dòng)空間的一部分內(nèi)流動(dòng)的流體，并且結(jié)果，通過(guò)屏蔽流動(dòng)的流體而獲得的反應(yīng)效應(yīng)去除了在反應(yīng)空間180中產(chǎn)生的水。

如圖3和圖5所示，在根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料電池中，在流動(dòng)空間中，氣體管線310與反應(yīng)空間180連通，并且冷卻水管線320與流動(dòng)空間內(nèi)的冷卻空間190連通。屏蔽部210被設(shè)置在氣體管線310上，并且屏蔽帶212 基于堆150堆疊的方向被定位在氣體管線310的中央部分，以選擇性地屏蔽在堆150的中央部分形成的反應(yīng)空間180的開口153。

具體地，管線300可以被分為與冷卻空間190連通的冷卻水管線320和與反應(yīng)空間180連通的氣體管線310。在氣體管線310處設(shè)置的屏蔽部210屏蔽定位在堆150的中央側(cè)的中央電池的反應(yīng)空間180。

燃料電池包括多個(gè)流動(dòng)空間，并且通過(guò)連通的管線300將流動(dòng)的流體供應(yīng)給每個(gè)流動(dòng)空間。在這種情況下，當(dāng)在空氣(氧氣)在其中流動(dòng)的反應(yīng)空間180中產(chǎn)生水時(shí)，通過(guò)在相應(yīng)的反應(yīng)空間180中流動(dòng)的流體通過(guò)流體出口而被排出的作用來(lái)移動(dòng)水。

根據(jù)這種流體供給方案，定位在管線300的端部的端電池具有的流體的流量和流速會(huì)比中央電池的流體的流量和流速低，并且因此，可增加發(fā)生溢流現(xiàn)象的可能性。

此外，定位在堆150的端部的端電池將熱量排到外部，并且因此可具有比中央電池相對(duì)低的溫度。因此，水的蒸發(fā)程度降低，并且因此，端電池易于發(fā)生溢流現(xiàn)象。

這里，在設(shè)置在氣體管線310中的屏蔽部210中，在堆150的中央電池側(cè)處設(shè)置了屏蔽帶212，并且當(dāng)發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)屏蔽帶212根據(jù)驅(qū)動(dòng)器250的驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)，以屏蔽反應(yīng)空間的開口153，從而增大提供給端電池側(cè)的反應(yīng)氣體的流量和流速。在圖3中示出了屏蔽中央電池的反應(yīng)空間180的開口153的屏蔽部210的操作過(guò)程，并且在圖5示出了屏蔽部210的形狀。

因此，具有增加的流量和流速的反應(yīng)氣體可有效地增大端電池中產(chǎn)生的水的去除量，從而有效地解決了相對(duì)易于發(fā)生溢流現(xiàn)象的端電池的溢流現(xiàn)象。

參照?qǐng)D4和圖6，在根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料電池中，在流動(dòng)空間中，氣體管線310與反應(yīng)空間180連通，并且冷卻水管線320與冷卻空間190連通。屏蔽部210被設(shè)置在冷卻水管線320上，并且屏蔽部210的屏蔽帶212基于堆150的堆疊方向被設(shè)置在冷卻水管線320的兩端部分處，以選擇性地屏蔽在堆150的兩個(gè)端部形成的冷卻空間190的開口153。

詳細(xì)地說(shuō)，燃料電池的管線300可被分成與冷卻空間190連通的冷卻水管線320以及與反應(yīng)空間180連通的氣體管線310。設(shè)置在冷卻水管線320處的屏蔽部210屏蔽設(shè)置在堆150的端部側(cè)的端電池的冷卻空間190。

另外，如上所述，定位在堆150的端部的端電池將熱量排到外部，并且因此可以具有比中央電池的溫度相對(duì)較低的溫度。因此，水的蒸發(fā)程度降低，并且因此端電池易于發(fā)生溢流現(xiàn)象。

最后，在設(shè)置在冷卻水管線320中的屏蔽部210中，屏蔽帶212被設(shè)置在堆150的端電池側(cè)，并且當(dāng)發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器250的驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)，以屏蔽在端電池側(cè)的冷卻空間190的開口153，從而增大了端電池側(cè)的燃料電池的溫度。在圖4示出了屏蔽部210屏蔽端電池的冷卻空間190的開口153的操作過(guò)程，并且在圖6中示出了屏蔽部210的形狀。

因此，具有增加的流量和流速的反應(yīng)氣體可有效地增大在端電池中產(chǎn)生的水的去除量，從而有效地解決了相對(duì)易于發(fā)生溢流的端電池的溢流現(xiàn)象。

在根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料電池中，控制器500檢測(cè)設(shè)置在堆150中的每個(gè)反應(yīng)層170的輸出電壓以識(shí)別反應(yīng)空間180的溢流現(xiàn)象。

具體地，控制器500被連接到堆150以檢測(cè)從每個(gè)反應(yīng)層170產(chǎn)生的輸出電壓。在這種情況下，可以通過(guò)分析在反應(yīng)層170的輸出電壓中的變化的曲線來(lái)確定反應(yīng)層170的損壞、反應(yīng)氣體的缺乏、溢流現(xiàn)象等。

因此，控制器500通過(guò)反應(yīng)層170的輸出電壓的變化曲線來(lái)識(shí)別燃料電池的溢流現(xiàn)象?？赏ㄟ^(guò)檢測(cè)用實(shí)驗(yàn)或理論的方式確定的輸出電壓的變化方向(aspect)來(lái)進(jìn)行是否發(fā)生溢流現(xiàn)象的詳細(xì)確定。

還可確定是否解決了溢流現(xiàn)象，輸出電壓的正常狀態(tài)返回水平達(dá)到預(yù)定的水平，并且可以用不同的方式確定溢流現(xiàn)象得到解決時(shí)的輸出電壓的返回水平。

參照?qǐng)D3至圖6，在根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料電池中，屏蔽部210被設(shè)置在管線300上，并且具有在與管線300平行的方向上延伸的屏蔽帶固定構(gòu)件214。屏蔽帶212具有與屏蔽帶固定構(gòu)件214耦接的端部，并且屏蔽帶固定構(gòu)件214具有與驅(qū)動(dòng)器250耦接的端部以沿著管線300移動(dòng)。

具體地，為了屏蔽在管線300上形成的流動(dòng)空間的開口153，屏蔽部210包括具有開口153形狀的屏蔽帶212。屏蔽帶212的兩個(gè)端部可與成對(duì)設(shè)置的屏蔽帶固定構(gòu)件214耦接。

屏蔽帶固定構(gòu)件214具有在與管線300的長(zhǎng)度方向平行的方向上延伸的條狀，并且分別設(shè)置在屏蔽帶212的兩個(gè)端部。屏蔽帶固定構(gòu)件214和屏蔽帶212可以由相同材料制成的，并且也可以被模塑成一體。屏蔽帶212可以單獨(dú)模塑成與屏蔽帶固定構(gòu)件214耦接。

其中屏蔽帶固定構(gòu)件214和屏蔽帶212耦接的屏蔽部210具有類似于梯形的形狀。屏蔽帶固定構(gòu)件214的端部與驅(qū)動(dòng)器250耦接，并且因此，屏蔽帶固定構(gòu)件214通過(guò)驅(qū)動(dòng)器250沿著管線的長(zhǎng)度方向垂直移動(dòng)，并且屏蔽部210移動(dòng)。在圖3到圖6中示出了屏蔽部210的形狀。

通過(guò)朝向管線300的端部延伸的屏蔽帶固定構(gòu)件214突出的部分與驅(qū)動(dòng)器250耦接，從而即使在驅(qū)動(dòng)器250沒(méi)有與管線300內(nèi)的屏蔽部210耦 接時(shí)也能夠移動(dòng)屏蔽部210。因此，屏蔽部210在空間應(yīng)用上具有優(yōu)勢(shì)，并且多個(gè)屏蔽帶212可彼此同時(shí)耦接從而簡(jiǎn)單地移動(dòng)所有屏蔽帶212。

返回參考圖1，屏蔽部210的端部具有與驅(qū)動(dòng)器250耦接的齒條218，驅(qū)動(dòng)器250的輸出軸設(shè)置有小齒輪255。

在屏蔽帶固定構(gòu)件214的端部處面對(duì)驅(qū)動(dòng)器250的輸出軸的一個(gè)側(cè)表面具有齒條218，該端部作為屏蔽部210的端部。齒條218與設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器250的驅(qū)動(dòng)軸的小齒輪255嚙合，以允許驅(qū)動(dòng)器250垂直移動(dòng)屏蔽部210。

因此，可通過(guò)控制設(shè)置作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器250的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)控制屏蔽部210的垂直位移。在圖1示出了與驅(qū)動(dòng)器250耦接的端部的形狀作為屏蔽部210的形狀。

參考圖5和圖6，在根據(jù)本公開內(nèi)容中的另一個(gè)示例性實(shí)施方式的燃料電池中，屏蔽部210的一個(gè)端部具有被驅(qū)動(dòng)器250旋轉(zhuǎn)的并且纏繞屏蔽部210的第一軸216。屏蔽部210的另一個(gè)端部具有由彈性構(gòu)件260恢復(fù)并旋轉(zhuǎn)的并且纏繞屏蔽部210的第二軸217。

具體地，屏蔽部210是由具有強(qiáng)彈性材料制成的薄膜，并通過(guò)彈性構(gòu)件260或者驅(qū)動(dòng)器250繞著第一和第二軸纏繞。屏蔽部210的一個(gè)端部繞著通過(guò)驅(qū)動(dòng)器250旋轉(zhuǎn)的第一軸216纏繞。驅(qū)動(dòng)器250可以是步進(jìn)電機(jī)，并且根據(jù)控制器500的指令在預(yù)定的方向上旋轉(zhuǎn)預(yù)定的水平。

屏蔽部210的另一端部具有第二軸217，并且第二軸217具有給第二軸217提供旋轉(zhuǎn)力的彈性構(gòu)件260。如果第一軸216被驅(qū)動(dòng)器250旋轉(zhuǎn)，并且屏蔽部210朝第一軸216移動(dòng)，則第二軸217的彈性構(gòu)件260通過(guò)屏蔽部210的張力旋轉(zhuǎn)，以存儲(chǔ)彈性能，并且繞著第二軸217纏繞的屏蔽部 210的一部分從第二軸217移動(dòng)，并且因此，屏蔽部210向第一軸216移動(dòng)。

當(dāng)屏蔽部210返回到原位時(shí)，驅(qū)動(dòng)器250根據(jù)控制器500的指令在與纏繞屏蔽部210的方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)預(yù)定的水平，第二軸217的彈性構(gòu)件260將由屏蔽部210的張力存儲(chǔ)的彈性能提供給第二軸217以允許屏蔽部210繞著第二軸217纏繞預(yù)定的水平，同時(shí)恢復(fù)并旋轉(zhuǎn)第二軸217，使得設(shè)置成膜狀的屏蔽部210可被定位在管線300上，同時(shí)在屏蔽部210的操作過(guò)程中總是保持屏蔽部210的張力。

屏蔽部210具有薄膜形狀，并始終保持在張力狀態(tài)以附著至流動(dòng)空間的開口153，以保持屏蔽效果，從而減少了屏蔽部210的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)，并提高了屏蔽效果。圖5和圖6示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式的屏蔽部210的外觀。

參考圖3和圖4，在根據(jù)本公開內(nèi)容的燃料電池中，提供了屏蔽帶212，使得在管線300的長(zhǎng)度方向上形成的屏蔽帶的寬度與在流動(dòng)空間側(cè)形成的開口153的寬度相同。

具體地，屏蔽部210屏蔽與管線300連通的流動(dòng)空間的開口153，并且屏蔽部的寬度被形成為大于開口153的寬度，或者可形成為與開口153具有相同的寬度，從而提高了流動(dòng)空間的屏蔽效果。

此外，屏蔽帶212被設(shè)置為使得它們之間的間距與開口153之間的間距相同，以通過(guò)屏蔽部210的移動(dòng)同時(shí)打開或者屏蔽多個(gè)開口153。

具體地，屏蔽帶212可被保持固定到屏蔽帶固定構(gòu)件214等，并隨著屏蔽帶固定構(gòu)件214等的移動(dòng)一起移動(dòng)，并且同時(shí)，具有與開口153之間的間隔距離相同的間隔距離以屏蔽多個(gè)流動(dòng)空間的開口153。

因此，即使沒(méi)有控制各屏蔽帶212的位移，但每次打開或者屏蔽多個(gè)流動(dòng)空間的開口153，從而最大化本公開內(nèi)容的效果。圖3和圖4示出設(shè)置在需要被屏蔽的流動(dòng)空間側(cè)的屏蔽帶212具有與開口153之間的間隔距離相同的間隔距離。

參考圖7，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的燃料電池的控制方法包括：第一確定步驟(S100)，由控制器500確定在堆150的反應(yīng)空間180內(nèi)是否發(fā)生溢流現(xiàn)象；解決溢流的步驟(S200)，當(dāng)在反應(yīng)空間180內(nèi)發(fā)生溢流現(xiàn)象時(shí)，通過(guò)允許控制器500驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250來(lái)調(diào)整設(shè)置在堆150的管線300上的屏蔽部210的位置，來(lái)使用設(shè)置在屏蔽部210的多個(gè)屏蔽帶212屏蔽在堆150中形成的流動(dòng)空間；第二確定步驟(S300)，由控制器500確定是否通過(guò)解決溢流步驟(S200)解決了反應(yīng)空間180的溢流現(xiàn)象；以及返回步驟(S400)，如果控制器500在第二確定步驟(S300)中確定解決了反應(yīng)空間180的溢流現(xiàn)象，則通過(guò)允許控制器500驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250來(lái)調(diào)整屏蔽部210的位置，以再次打開屏蔽的流動(dòng)空間。

在第一確定步驟(S100)中，控制器500確定在堆150的反應(yīng)空間180中是否發(fā)生溢流現(xiàn)象。如上所述，控制器500通過(guò)檢測(cè)各反應(yīng)層170的輸出電壓的變化來(lái)進(jìn)行確定。

在解決溢流步驟(S200)中，當(dāng)在反應(yīng)空間180中發(fā)生溢流現(xiàn)象，則控制器500驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250以調(diào)整設(shè)置在堆150的管線300上的屏蔽部210的位置，從而使用設(shè)置在屏蔽部210處的多個(gè)屏蔽帶212來(lái)屏蔽在堆150中形成的流動(dòng)空間。

控制器500調(diào)整屏蔽部210的位置，以將屏蔽帶212定位在流動(dòng)空間的開口153上，從而屏蔽在一些流動(dòng)空間中流動(dòng)的流體。當(dāng)屏蔽部210被定位在氣體管線310上時(shí)，隨著反應(yīng)空間180的一部分被屏蔽，提供給剩余的反應(yīng)空間180的氣體的流量和流速增加，從而提高了去除水的作用。

當(dāng)屏蔽部被定位在冷卻水管線320上時(shí)，由于冷卻空間190的一部分被屏蔽，在相應(yīng)的冷卻空間190側(cè)的燃料電池的溫度升高，以增大在反應(yīng)空間180中產(chǎn)生的水的蒸發(fā)量，從而提高了去除水的速率。

在第二確定步驟(S300)中，控制器500確定是否通過(guò)溢流解決步驟(S200)解決了反應(yīng)空間180的溢流現(xiàn)象。控制器500可檢測(cè)輸出電壓中的變化的曲線以進(jìn)行確定，并且確定解決了溢流現(xiàn)象的輸出電壓返回水平可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法或者理論方法而以不同的方式確定從而預(yù)先設(shè)定在控制器500中。

在返回步驟(S400)中，當(dāng)控制器500在第二確定步驟(S300)中確定解決了反應(yīng)空間180的溢流現(xiàn)象時(shí)，控制器500驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)器250以調(diào)節(jié)屏蔽部210的位置，使得屏蔽的流動(dòng)空間被再次打開。

也就是說(shuō)，當(dāng)從反應(yīng)空間180去除水時(shí)，因?yàn)榇_定發(fā)生了溢流現(xiàn)象，并且因此確定該溢流現(xiàn)象得以解決，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器250移動(dòng)以屏蔽流動(dòng)空間的一部分的屏蔽部210再次移動(dòng)以打開流動(dòng)空間的開口153，以將氣體的流量和流速以及冷卻水的供應(yīng)量恢復(fù)到正常狀態(tài)。

因此，控制器500確定是否發(fā)生堆150的溢流現(xiàn)象，并移動(dòng)屏蔽部210以調(diào)節(jié)流動(dòng)的流體，從而去除反應(yīng)空間180的水，而不需要解決溢流現(xiàn)象的單獨(dú)的裝置。

根據(jù)上述的燃料電池和用于控制該燃料電池的方法，可以通過(guò)選擇性地屏蔽一些反應(yīng)空間以及冷卻空間來(lái)有效地解決在堆的端電池中發(fā)生的溢流現(xiàn)象。

具體地，在反應(yīng)氣體在其中流動(dòng)的氣體管線上設(shè)置屏蔽部，以選擇性地屏蔽提供給一些反應(yīng)空間的氣體，以提高在沒(méi)有被屏蔽的反應(yīng)空間內(nèi)流動(dòng)的氣體的流量和流速，從而有效地解決了溢流現(xiàn)象。

此外，在冷卻水在其中流動(dòng)的冷卻水管線上設(shè)置屏蔽部，以選擇性地屏蔽提供給冷卻空間的冷卻水，以提高在冷卻空間側(cè)的燃料電池中的溫度，其中，提供的冷卻水在短期內(nèi)被屏蔽以便使水蒸發(fā)，從而解決了溢流現(xiàn)象。

設(shè)置在氣體管線上的屏蔽部具有定位在堆的中央電池側(cè)的屏蔽帶，并且設(shè)置在冷卻水管線上的屏蔽部具有定位在堆的端電池側(cè)的屏蔽帶，以易于解決相對(duì)容易發(fā)生的端電池的溢流現(xiàn)象。

雖然已經(jīng)相對(duì)于具體的示例性實(shí)施方式示出并描述了本公開內(nèi)容，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離由以下權(quán)利要求所限定的本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改變。