CN100433434C - 燃料电池堆的关闭方法及设计 - Google Patents

Abstract

通过在关闭期间，使电池堆中每个电池的阴极和阳极之间保持合适的温度差，能够改善水在燃料电池串联堆叠的每个电池中的分布。

Description

燃料电池堆的关闭方法及设计

技术领域

本发明涉及的方法和设计用于改善在关闭期间，水在燃料电池串联堆中每个电池内的分布，更具体地，涉及固体聚合物燃料电池堆的关闭。

背景技术

燃料电池***目前被开发用作各种装置的电源，例如固定发电站和便携式电力单元。这些***为经济地传输电力带来了希望，同时给环境带来益处。

燃料电池转变燃料和氧化反应剂，产生电力和反应产物。它们一般采用置于阴极和阳极之间的电解质。典型地使用催化剂在电极处引发期望的电化学反应。

优选的燃料电池类型，特别是用于便携式和可移动装置的燃料电池类型，是固体聚合物电解质(SPE)燃料电池，其包括一个固体聚合物电解质膜，并且在相对低的温度下工作。

SPE燃料电池采用一种膜电极组件(MEA)，其包括置于阴极和阳极之间的固体聚合物电解质或离子交换膜。每个电极都包括一个催化剂层，该催化剂层具有合适的催化剂，并且靠近固体聚合物电解质膜。催化剂典型地是贵金属成分(例如，铂金属黑或其合金)，并且置于一个合适的支持物上(例如，将细铂颗粒置于碳黑支持物上)。催化剂层可以含有一种离子交联聚合物，其与用于固体聚合物电解质膜的离子交联聚合物相似(例如，

)。电极还可以具有一个多孔的导电基片，其可用于提供机械支持，电传导和/或反应剂分布，从而用作流体扩散层。在MEA的每一侧上布置流场板(flow field plate)，用于将反应剂导向通过每个电极或电极基片的一个表面。在工作中，发电中的单个燃料电池的输出电压一般低于1伏特。因此，为了提供更大的电压输出，通常把大量电池堆在一起并加以串联，以产生一个更高电压的燃料电池串联堆叠。

在SPE燃料电池的正常工作期间，燃料在阳极催化剂处被电化学地氧化，典型地产生质子、电子并且有可能产生其它物质，这取决于所用的燃料。质子从产生它们的反应位点处传导通过电解质，并且在阴极催化剂处与氧化剂进行电化学反应。电子流过提供可用电力的外电路，然后在阴极催化剂处与质子和氧化剂反应，从而产生反应产物水。

在一些燃料电池装置中，要求电力能够基本上连续，因此电池堆很少被关闭(例如用于保持)。然而，在许多装置中(例如汽车驱动***)，燃料电池堆会频繁地停止和重新启动，在此期间有显著的储存期。这种循环使用会给SPE燃料电池堆造成一些问题。例如，在美国专利申请公布No.US 2002/0076582和US 2002/0076583中公开了，在启动和关闭期间，如何产生导致阴极腐蚀的条件，并且通过用合适的流体快速冲洗该阳极流场能够降低该腐蚀。

由于循环使用导致的其它问题包括，关闭之后，水的剩余及其在电池堆中的分布。例如，由于在关闭期间有太多的水剩余和/或不希望的分布，会导致电池堆中积累液态水。这种液态水的积累会通过阻塞反应剂和/或副产物的流动对电池性能产生不良影响。可能更坏地，如果燃料电池堆保存在低于凝固点的温度，电池内积累的液态水会凝固，有可能对电池产生永久的破坏。另一方面，如果剩余的水太少，膜电解质的导电率会显著降低，造成在重启动时，电池堆的功率容量变差。

由于有这些困难，所以在技术上需要对程序和/或设计进行修改，以便在关闭和存储期间，在燃料电池堆中获得更好的水分布。本发明致力于这些及其它的需要，并且提供了进一步的相关优点。

发明内容

已经发现，在关闭期间，通过在堆叠冷却时保证合适的跨电池的温度差，在燃料电池串联堆叠中能够获得希望的水分布。这样，例如，在固体聚合物电解质燃料电池堆中剩余的水能够集中在一个选择系列的较冷的流场内，并被恰当地处理，同时为导电率目的在膜电解质中仍然保留足够的水。

具体地，本发明的方法可用于具有至少两个电池，并且通常具有多个串联电池的燃料电池串联堆叠。该方法特别适合于固体聚合物电解质燃料电池串联堆叠。该关闭方法包括使电池堆停止产生电，使电池堆以受控的方式在特定时间内(也就冷却期)冷却，其中在电池堆的每个电池的阴极和阳极侧之间保持一个温度差，并且每个电池的温度差方向相同。也就是说，在冷却期间，每个电池的阴极温度高于阳极，或者相反。通过这个方法，在冷却期间，每个电池中的水温向较冷的一侧逐渐降低。

一种合适的关闭方法包括在冷却期间使每个电池内的绝对温度和温度差保持基本上相同(例如，每个电池中的阴极侧温度大致相同，每个电池的阳极侧温度大致相同)。结果，电池堆两端之间的最终温度分布构成一个锯齿形，其中每个电池的温度分布相应于一个齿。这种分布的获得是通过使每个电池与电池堆中的相邻燃料电池隔热(例如，通过在每对电池之间***热阻)，并且恰当地冷却一个选择系列的电极(例如，冷却一系列直接与电池堆冷却剂通道相邻的电极)。

一种可选择的关闭方法包括，在冷却期间，保持一个单调降低的跨堆叠中燃料电池组的温度。也就是说，每组燃料电池具有一个热端和一个冷端，在冷却期间，每组燃料电池的温度在每组的热端与冷端之间单调降低，并且在冷却期间，每组的热端和冷端的温度以及它们之间的温度差基本上相同。同样，堆叠两端之间的最终温度分布构成一个锯齿形，每组电池的温度分布相应于一个齿。这种温度分布的获得是通过，例如在每组电池之间并入一个珀耳帖效应装置(Peltierdevice)。每个珀耳帖效应装置用于冷却一个电池组的“冷”端，同时加热相邻电池组的“热”端。

另外一个可选择关闭方法包括，在冷却期间，保持一个单调降低的跨整个堆叠的温度。这种分布的获得是通过加热堆叠的“热”端，或者可能仅仅通过使堆叠的“热”端隔热，从而使其保持足够热。选择地，这种分布的获得可以是通过适当地冷却堆叠的“冷”端。

一个典型的电池堆，在关闭之前(因而在冷却期前)的温度大于大约70℃。冷却期需要持续到使堆叠较冷端的温度小于大约40℃。冷却期间的有效温度差大约是或者略大于1℃/电池，有效的冷却时间能够大约是或者大于大约20分钟。然而，较小的温度差和/或较短的冷却时间也能预期是有效的。

典型SPE堆叠中的燃料电池包括阴极和阳极反应剂流场，并且该方法允许水在关闭期间集中在任何一组流场(例如阴极侧)内。根据特殊的实施例和工作条件，在冷却期间，这些反应剂流场可以被期望地加以净化，或者不被净化。

附图说明

图1显示了固体聚合物电解质燃料电池组堆，以及在造成温度差时，水在电池内的流动方向的示意图。

图2a显示了水通过MEA的传输特性，其作为时间的函数，并显示了两个不同的跨MEA的温度差。

图2b显示了水通过MEA的传输特性，其作为时间的函数，并显示了恒定的跨MEA的温度差。

图3a显示了当根据本发明的方法进行冷却时，跨实例4的燃料电池堆的温度分布。

图3b显示了当以传统方法进行冷却时，跨实例4的燃料电池堆的温度分布。

图4显示了在启动实例5的燃料电池堆期间记录的各种参数。

具体实施方式

本发明的关闭方法特别适合于在SPE燃料电池堆中获得希望的水分布。图1示意性地显示了一个示例性SPE燃料电池堆。堆叠1包括多个堆叠的电池，在堆叠1的负极端和正极端分别具有端部电池2和3，它们之间是多个电池4(简单起见，图1中只显示了两组居间电池)。每个电池包括一个固体聚合物电解质膜5。用合适的催化剂层(未显示)作为每个电池中的阳极和阴极，并且施加在每个膜5的相对表面上。每个电池还包括一个阳极气体扩散层6和一个阴极气体扩散层7。并且，在每个电池的气体扩散层6和7附近分别有一个阳极流场板8和一个阴极流场板9。每个板分别包括阳极流场通道10和阴极流场通道11。如图所示，每个阳极流场板8(除了端部电池2之外)还包括冷却剂流场通道12。典型地，在堆叠的两端还提供了负极和正极母线板(未显示)和一对压缩板(未显示)。通过各种端口和多支管(未显示)向反应剂和冷却剂流场来回提供流体。

在本发明的方法中，当堆叠关闭时，在整个冷却期间，在堆叠1中每个电池的阳极和阴极侧之间保持一个温度差。图1显示，温度从阳极向阴极降低。暴露于这种温度差达合适的时间周期，可导致水在每个电池内产生显著运动(通过蒸馏和冷凝机构)，从阳极转移到阴极侧。通过这种温度差，所转移的大部分的水集中在阴极流场11中，同时在电解质膜5内保留足够的水，以将离子导电率保持在令人满意的水平。一旦冷却期结束，堆叠通常被允许和环境温度取得平衡。

如图1所示并且在下面的实例中，在关闭期间，水被收集在SPE燃料电池堆的阴极流场内。如下的堆叠设计是希望的，即能够积累收集在阴极侧的水而不会阻碍阴极流场，并且在存储期间，所收集的水不会产生冻结的问题。如果在关闭期间，阴极流场容易排放或者容易通过合适的手段(例如用惰性气体)加以净化，由此除去所收集的水，则也是希望的。然而，由于结构和/或工作的差异(例如，如果在关闭期间执行阳极净化)，在其它电池堆实施例中，在关闭期间，将水导向到阳极侧从而产生与优选的温度差相反的方向，也可以是希望的。

在传统的燃料电池堆中，电池堆端部通常比电池堆的其余部分更快冷却，因此在冷却期间，跨堆叠的温度分布不是单调的，而且跨每个电池的温度差也不沿着相同的方向。因此，为了获得希望的温度差，在关闭期间，必须恰当地控制堆叠的温度差，或者修改电池和/或堆叠的结构。

在一个实施例中，在冷却期间，可以在每个电池两端建立相似的温度分布(也就是说，每个阳极流场板的温度基本相同，同时每个阴极流场的温度基本相同)。这可以通过，例如，在关闭期间，用冷却剂通道12内的冷却剂将每个阴极流场板9冷却得比每个阳极流场板8更多一些而实现。可以对堆叠的典型“较热”部分的温度进行监视，并利用该温度适当地控制和逐渐降低流动冷却剂的温度，从而使阳极流场板8一直暖于阴极流场板9。

为了在阳极流场通道10与相邻阴极流场通道11之间建立希望的温度差，可能需要增加每对电池之间的热阻。在图1中，可以通过修饰阳极流场板8的平面区域13来增加热阻，其中该平面区域13使阳极流场通道10与冷却剂通道12分离。该修饰可以包括增加通道10与通道12的分离，或者在区域13中引入隔热空隙，或者在区域13中采用比板8的其余部分具有更大热阻的不同材料。选择地，可以通过用具有比板8其余部分更大的热阻的材料制成的隔热内衬14衬在冷却剂通道12的一侧来增加热阻。无论任何一种方法，与阳极流场通道10相比，冷却剂通道12内的冷却剂更容易冷却阴极流场通道11，从而使水集中在后者内。

在另一个实施例中，在冷却期间，保持一个跨堆叠中的每组电池单调降低的温度。这里，每组电池具有一个热端和一个冷端，并且温度从热端向冷端单调降低。通过在期望的组之间并入珀耳帖效应装置，可以产生以这种方式冷却的电池组。图1所示的珀耳帖效应装置15限定了例如两组电池，即上对和下对。珀耳帖效应装置15冷却直接位于其上面的阴极流场板9，并加热直接位于其下面的阳极流场板8。

在另外一个实施例中，在冷却期间，保持跨整个堆叠单调降低的温度。通过在期望的堆叠“热”端(例如端部电池2的阳极流场板8处)安装一个加热器，并且当停止产生电力时，适当地控制该加热器的输出，同时堆叠的另一端(例如端部电池3)自然地冷却，可以获得这种温度分布。能够以这种方式建立一个合适的起始温度差。然后，能够通过适当地缓慢降低加热器的温度对堆叠进行冷却，从而保持一个跨堆叠单调降低的温度。在一个或多个点处对堆叠温度进行监视，并使用该信息控制加热器的输出，这可能是有用的。在其它实施例中，可以只用隔热代替“热”端的加热器。在冷却期间，该隔热足以保持足够的热量，从而建立希望的差异，同时堆叠的另一端自然地冷却。进一步，还可以对“冷”端的冷却进行控制(例如，通过珀耳帖效应装置或通过流动冷却剂)。

为在一个给定的装置选择使用上述或者其它可能的实施例中的哪一个时，需要考虑燃料电池堆的结构及其正常的工作条件。例如，1℃/电池的温度差可以在相当长的时间框架内(例如数分钟)有效地分布电池内的水。在只具有少数电池的堆叠中，在关闭期间保持一个跨整个堆叠单调降低的温度是首选的。然而，这种方法不可能用于具有超过100个电池的堆叠。这种情况下，所需的跨整个堆叠的温度差必须具有100℃的量级，这个数值可能大于典型堆叠的工作温度。因此在这里，需要选择一个可替换的方法(例如，在关闭期间施加一个类似的跨每个电池的绝对温度分布)。冷却期间温度差的方向，当然要根据关闭期间优选地收集液态水的位置(例如，阳极或阴极流场通道)加以选择。作为关闭程序的一部分，这些水可以希望地从堆叠中净化。选择冷却期的持续时间和冷却速度，使水有足够的机会在电池内移动。可以预期，本领域的技术人员能够选择合适的方法和电池/堆叠修改，以适应给定的装置。

下述的实例用于例证本发明的某些方面和实施例，但不应当看作对本发明具有任何限制意义。

实例

实例1

制造两个高纵横比的SPE燃料电池，其中MEA包括N112全氟磺酸膜电解质，在其一个表面上施加用碳支持的Pt/Ru催化剂，在另一个表面上施加用碳支持的Pt催化剂，分别用作阳极和阴极。MEA还包括位于催化剂涂覆膜电解质每一侧上的注入了聚四氟乙烯(PTFE)的碳纤维纸基片，作为气体扩散层。在MEA的每一侧上布置

石墨反应剂流场板，在其中形成线性流动通道，由此实现该燃料电池组件。

出于测试目的，在每个侧面上布置独立可控的电加热母线板，并且电池最初在70℃下以氢气和空气反应剂进行工作，然后在阳极流场中的氢燃料的流阻被测量，作为跨电池温度差的函数。通过适当地改变阴极侧的加热器，同时使阳极侧的温度保持恒定，使温度差在-5℃(阳极冷于阴极)到+8℃(阳极暖于阴极)之间变动。下面的表1显示了三个被测电池的结果。

表1

阳极相对于阴极的温度(℃)	流阻(Kpa/SLPM)电池1	流阻(Kpa/SLPM)电池2	流阻(Kpa/SLPM)电池3
				+8	12	10	14
-2	15	13	18
				-3	15	20	38
-5	27	27	NA

从表1容易看出，当阳极温度高于阴极时，阳极流阻相对低且可以接受。然而，当阳极温度低于阴极时，流阻显著改变，并且一般是不良地高。可以认为，流阻的增加是由于汇集在阳极流场内的液态水造成的。这一实例示出了跨MEA的温度差如何影响获得希望的水分布(其中避免了阳极流场的阻塞)。

实例2

制备与实例1相似的燃料电池组件，给阴极流场板施加大约6g的水，但阳极侧保持干燥。膜电解质含有重量比大约为5％的结合水(处于该室温与湿度条件下的平衡水平)。然后将电池组件的湿阴极侧放置在70℃的热板装置上，使阳极侧隔热，从而使阳极流场板的温度比阴极流场板低大约2℃。根据这种布置，水从电池的阴极侧转移向阳极侧，并在阳极板积累。然后通过测量阳极板的重量增加确定水从阴极到阳极侧的转移速度。(在每次测量阳极板重量之前，将电池移开并冷却大约30秒)。重复试验，但不再使用阳极侧的隔热，从而现在使阳极流场板的温度比阴极流场板温度冷大约4℃。

图2a显示了水转移通过MEA的速度，其作为时间的函数，并给出了两个不同的跨MEA的温度差。在这两个实例中，可以观察到大致恒定的水转移速度，表明水的转移是由浓度梯度驱动的。

再次制备与实例1相似的燃料电池组件，其中向阴极流场板施加水，而阳极侧保持干燥。此时，在采用实例1的电加热装置以不同的温度对电池加热1分钟之后，测量水的转移速度。这里，阴极流场板的温度保持恒定地高于阳极5℃。再次，确定阳极板的重量增加。(这里，为了避免水在高温下由于蒸发而损失，将阳极板迅速钳制到冷凝板，并同时对两个板称重)

图2b显示了水通过MEA的速度，单位是g/℃，其作为温度的函数。将阴极板的温度在X轴上描点。图2b还显示了水饱和压，其作为温度的函数。两个曲线具有相似的形状。随着温度增高，水的浓度梯度和通过膜的扩散速度增加。

这个实例为水通过传统MEA的转移特征提供了一些量化信息。

实例3

制备与实例1相似的燃料电池组件，并从MEA中切除两个圆形件。将MEA弄湿，并确定这些切除件的气体扩散层和涂布了催化剂的膜的重量。另外确定湿阳极流场板和干阴极流场板的重量，并通过将MEA(包括该切除的圆形件)放置在两板之间制备一个燃料电池组件。利用实例1的加热装置在60℃下施加一个大约2-3℃的跨燃料电池组件的温度差(阳极较热)达大约20分钟。之后，拆散该燃料电池组件，并再次测量各个部件的重量。然后通过减去每个部件已知的干重计算出每个部件中的水在暴露于该温度差之前和之后的重量。结果如表2所示。

表2

	阴极流场板	阴极气体扩散层	催化剂涂布的膜	阳极气体扩散层	阳极流场板
						之前水重(g)	0	0.88	0.55	0.08	2.63
之后水重(g)	2.77	-0.01	0.3	-0.02	0

(表2中显示的微小的负值是由于实验误差造成的)

暴露于温度差导致阳极流场板处的水流向阴极流场板。阳极流场板和正阴极气体扩散层完全干燥。不需要用干燥气体进行净化以干燥这些部件。然而，催化剂涂布的膜仍然保留一定数量的水，这预期能够为燃料电池的重新启动提供足够的膜导电率。(本领域的技术人员可以意识到，水合作用较大的膜是希望的，因此取决于燃料电池堆的期望启动电容，可以将其设计进来，以利于关闭。)

这个实例证明，施加合适的温度差可以使电池内的水显著地流向期望的位置。

实例4

用30个与实例1相似的燃料电池制备一个串联堆叠。在每个电池中，在组装之前，用3-4g水将阳极流场板弄湿。用隔热物(泡沫)包覆该堆叠，并在堆叠的每一端布置一个独立可控的电加热母线板。然后使用该堆叠比较利用本发明的冷却方法之后获得的水分布与利用传统的冷却方法之后获得的水分布。

本发明冷却方法的一个实例是，用加热器将堆叠的阳极端加热到80℃，将阴极端加热到50℃。一旦达到平衡，关闭阴极侧加热器，以便提高跨堆叠的温度差。于是，冷却包括简单地以时间逐渐地较少阳极侧的温度。图3a显示了在冷却的各个时间点处，跨燃料电池的温度分布。这里，在冷却期间保持一个单调降低的跨堆叠温度。当堆叠冷却到大约30℃时，将堆叠拆散，并对水分布进行分析。该分析包括：(1)目测估计阳极和阴极流场板内的水量；(2)测量整个MEA中的水重；和(3)测量样品MEA部件中的水重(和实例3中一样，其是由从MEA切除的多个圆形件获得的)。为了进行比较，该堆叠被如上所述地从新组装，但此时，将阴极端和阳极端都加热到80℃。一旦达到平衡，立即关闭加热器。之后，按照传统的冷却方法，使堆叠自然地向周围环境散热。图3b显示了在该传统方式期间的各个时间点处，跨燃料电池堆的温度分布。这里，堆叠端部的冷却速度快于中间的电池，从而获得一个凸起的温度分布。

两个冷却程序之间的水分布显著不同。肉眼可以看出，当通过本发明的方法进行冷却时，阳极板上的液态水量几乎全都转移到了阴极板。然而，当通过传统方法进行冷却时，阴极和阳极板的每一个上的水量高度不同。一些阴极板具有大量的水，而在其它的电池中，阳极板具有大多数的液态水。从用传统方法进行冷却的电池获得的MEA与用本发明的方法进行冷却的电池获得的MEA相比，前者含有的水分(大约0.5g-1.5g)多于后者(大约0.4-1.1g)。然而，在两个实例中，都有合适量的水分用于膜电解质的导电率(每个电池中电解质的最大水量估计为大约0.6-0.8g)。最后，从整个MEA获得的结果进行预测，经过传统冷却的MEA内的膜电解质比采用本发明冷却方法的MEA中的膜电解质含有更多的水。进一步，经过传统的冷却之后，某些气体扩散层内发现了液态水，而在经过本发明冷却方法之后，则没有液态水。如前所述，如果将电池保存在0℃以下，液态水的存在会构成问题。

这个实例表明，本发明的方法比传统的冷却方法具有优点，它使水在燃料电池堆内具有希望的分布。

实例5

用10个与实例1相似的燃料电池制备一个串联堆叠。一个电加热器安装在堆叠的阴极端附近。然后使该堆叠在传统的“湿”条件下(也就是，电流密度为1A/cm²，工作温度为60℃，氢气和空气反应剂均以29psi提供，露点为64℃，化学计量比分别为1.7和1.5)以稳定状态工作1小时。然后除去负载，关闭反应剂供应。接着，开启加热器，在100℃下工作4.5小时。在堆叠中建立温度梯度，使得在电池2和9的双极板之间测得的温度差为15℃。关闭加热器，将堆叠强制冷却到20℃。然后将堆叠移到-15℃的冰箱内，不经过任何附加的调节步骤(例如，在冷冻之前进行净化)。

然后在该冷冻条件下开启该堆叠，结果在45秒内获得50％的功率水平。在开启期间记录多个参数(平均电池电压，堆叠功率的百分比，负载，冷却剂入口的温度和冷却剂出口的温度)，其作为时间的函数，如图4所示。关闭之后以传统方式进行冷却的比较堆叠，在启动期间需要明显更长的时间才能达到这个功率水平。

这个实例证明，本发明的方法在实际的SPE燃料电池堆中是有效的。

尽管已经显示和说明了本发明的特殊元件、实施例和应用，但是应当理解，本发明并不仅限于这些，因为本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神和范围的前提下，特别是参考前面的教导，进行修改。

Claims (22)

1.一种关闭燃料电池堆的方法，该燃料电池堆具有至少两个串联堆叠的燃料电池，每个燃料电池具有一个阴极侧和一个阳极侧，该方法包括：

停止从电池堆产生电；

在冷却期间使电池堆冷却；以及

在冷却期间，在每个燃料电池的阴极侧和阳极侧之间保持温度差，其中每个燃料电池中的温度差方向相同。

2.根据权利要求1的方法，其中在冷却期间，每个燃料电池的阴极侧比阳极侧更热。

3.根据权利要求1的方法，其中在冷却期间，每个燃料电池的阳极侧比阴极侧更热。

4.根据权利要求1的方法，其中该电池堆是固体聚合物电解质燃料电池堆。

5.根据权利要求1的方法，其中该电池堆包括多个串联堆叠的燃料电池。

6.根据权利要求1的方法，其中在冷却期间，电池堆的端部之间的温度分布呈锯齿形，并且锯齿形的每个齿相应于跨单个燃料电池的温度分布。

7.根据权利要求6的方法，其中每个燃料电池与电池堆中相邻燃料电池隔热。

8.根据权利要求7的方法，其中该电池堆进一步包括冷却剂通道，该冷却剂通道在电池堆中相邻燃料电池之间的通道的一侧上具有隔热内衬。

9.根据权利要求1的方法，其中在冷却期间，电池堆的端部之间的温度分布呈锯齿形，并且其中该锯齿形的每个齿相应于跨一组燃料电池的温度分布。

10.根据权利要求9的方法，其中该电池堆进一步包括位于每组燃料电池之间的珀耳帖效应装置。

11.根据权利要求1的方法，其中该电池堆进一步包括一个热端和一个冷端，并且其中在冷却期间，燃料电池的温度在热端和冷端之间单调降低。

12.根据权利要求11的方法，其中电池堆的热端是隔热的。

13.根据权利要求11的方法，进一步包括加热该电池堆的热端。

14.根据权利要求11的方法，进一步包括冷却该电池堆的冷端。

15.根据权利要求1的方法，其中在冷却期间开始时，每个燃料电池阴极侧与阳极侧之间的温度差大于1℃/燃料电池。

16.根据权利要求1的方法，其中电池堆在冷却期间之前的温度大于70℃。

17.根据权利要求16的方法，其中电池堆在冷却期间之后的温度小于40℃。

18.根据权利要求1的方法，其中每个燃料电池包括阴极反应剂流场和阳极反应剂流场，并且在冷却期间，所述阴极反应剂流场和所述阳极反应剂流场不被净化。

19.根据权利要求1的方法，其中每个燃料电池包括阴极反应剂流场和阳极反应剂流场，并且在冷却期间，所述阴极反应剂流场和所述阳极反应剂流场中的较冷的反应剂流场被净化。

20.一种燃料电池***，包括：燃料电池串联堆，其具有至少两个串联堆叠的燃料电池，每个燃料电池具有阴极侧和阳极侧，和用于根据权利要求1的方法关闭该燃料电池串联堆的装置。

21.根据权利要求20的燃料电池***，其中该燃料电池串联堆进一步包括冷却剂通道，该冷却剂通道在电池堆中相邻燃料电池之间的通道的一侧上具有隔热内衬。

22.根据权利要求20的燃料电池***，其中该燃料电池串联堆进一步在燃料电池串联堆的一对电池之间具有至少一个珀耳帖效应装置。

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