CN100414760C - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种燃料电池系统以及操作燃料电池系统的方法。在一些实施方案中，该系统和方法包括排放控制系统，该排放控制系统减少了从燃料电池系统释放的有机排放物的量。该有机排放物包括诸如甲醇、甲酸和/或甲醛。

Description

燃料电池系统
本发明涉及燃料电池系统和操作该系统的方法。
燃料电池是能够提供来自典型的两种或多种反应物之间的电化学反应的电能的装置。一般地，燃料电池包括称为阳极和阴极的两个电极和放置在电极之间的固体电解质。该阳极含有阳极催化剂，以及该阴极含有阴极催化剂。诸如固体膜电解质的电解质典型地具有离子导电性而不具有电子导电性。该电极和固体电解质可以放置在两个气体扩散层(GDL)之间。
在燃料电池的操作期间，反应物引到适当的电极上。在阳极上，反应物(阳极反应物)与阳极催化剂反应并且生成诸如离子和电子的反应中间体。该离子反应中间体可以从阳极，流经电解质到达阴极。然而，该电子从阳极流经与阳极和阴极电连接的外部负载到达阴极。当电子流经外部负载时，提供电能。在阴极，阴极催化剂与其他反应物(阴极反应物)、在阳极上产生的中间体和电子反应以完成燃料电池反应。
例如，在诸如时常称为直接甲醇燃料电池(DMFC)的一种燃料电池中，阳极反应物包括甲醇和水，以及阴极反应物包括氧(例如，来自空气)。在阳极，甲醇被氧化；而在阴极，氧被还原：
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-        (1)
3/2O2+6H++6e-→3H2O           (2)
CH3OH+3/2O2→CO2+H2O          (3)
如等式(1)所示，甲醇氧化产生二氧化碳、质子和电子。该质子从阳极流经电解质并到达阴极。该电子从阳极流经外部负载到达阳极，从而提供电能。在阴极，质子和电子与氧反应产生水(等式2)。等式3示出整个燃料电池反应。
本发明涉及燃料电池系统及操作该系统的方法。
一方面，本发明的特征在于：某些材料的排放物减少的燃料电池系统，以及操作能够减少燃料电池系统排放物的该系统的方法。在诸如直接甲醇燃料电池系统的一些燃料电池系统中，会产生某些有机材料。诸如甲醇、甲酸和/或甲醛的这些有机材料如果释放到环境中，会是危险的。通过减少这些材料的释放，可以减少这些材料造成的健康和安全危险。
另一方面，本发明的特征在于：一种包括出口、与出口流通的燃料电池堆(stack)、与燃料电池堆流通的有机燃料以及与出口流通的排放控制系统的燃料电池系统。该排放控制系统能够减少从出口排放的有机排放物的量。该有机排放物包括甲醇、甲酸和/或甲醛。
实施方案可以包括一个或多个的下列特点。出口是阳极和/或阴极出口。排放控制系统包括填充床，例如具有活性炭、高锰酸钾、氧化铝(elumine)或氧化镧的填充床。排放控制系统包括基底和分散在基底上的第一材料，该第一材料能够减少有机排放物的量。第一材料可以包括活性炭、高锰酸钾、氧化铝和/或氧化镧。有机燃料和排放控制系统是模块化系统的组成部分。
燃料电池系统可以还包括将适于气体流限于燃料电池堆的装置，例如，通过与燃料电池堆流通的出口和/或入口。该装置可以包括压敏阀，例如裂隙阀。作为选择或者另外，该装置可以包括形状记忆材料
有机燃料可以包括醇，例如甲醇。
燃料电池堆可以包括具有气体扩散层的燃料电池，该气体扩散层具有第一材料，该第一材料能够减少与第一材料接触的有机排放物的量。第一材料可以包括铂、钯和/或钌。
在另一方面，本发明的特征在于一种燃料电池系统，包括含有气体扩散层的燃料电池，该气体扩散层具有分散在其中能够减少与第一材料接触的有机排放物的量的第一材料。
实施方案可以包括一个或多个下列特点。第一材料以小于约0.1mg/cm2分散在气体扩散层中，例如，约小于0.05mg/cm2或者约小于0.01mg/cm2。该第一材料可以包括铂、钯或钌。该第一材料包括氧化物，诸如氧化铂、氧化钌、氧化锰或氧化铬。有机排放物可以是甲醇、甲酸和/或甲醛。
在另一方面，本发明的特征在于一种包括燃料电池堆的燃料电池系统，其中该燃料电池堆包括阴极催化剂、与阴极催化剂流通的通道以及适于限制气流通过通道的装置。
实施方案可以包括一个或多个下列特征。该通道是阴极入口。该通道是阴极出口。该装置包括诸如裂隙阀的压敏阀。该装置包括形状记忆材料。
另一方面，本发明的特征在于一种操作燃料电池系统的方法。该方法包括将有机燃料与燃料电池系统中的燃料电池的催化剂接触，并且减少从燃料电池系统的出口排出的有机排放物的量。
实施方案可以包括一个或多个下列特征。使从出口排出的排放物与第一材料接触，该第一材料例如为碳，能够减少从出口排出的甲醇、甲酸和/或甲醛的量。该出口是阳极出口，其中从阳极出口排出的排放物包括甲醇，还包括将从阳极出口排出的甲醇引入燃料电池中。该出口是阴极出口。该有机排放物包括甲醇、甲酸和/或甲醛。该有机燃料可以包括醇，例如甲醇。
该方法还可以包括将有机排放物与分散在燃料电池的气体扩散层中的第一材料接触，该第一材料能够减少有机排放物的量。该第一材料包括铂、钯、钌和/或氧化物。
另一方面，本发明的特征在于一种操作燃料电池系统的方法，其包括钝化燃电池系统并减少到达燃料电池系统的气流。
减少气流可以包括活化含有形状记忆材料的装置，以及/或者减少气流在钝化燃料电池系统后进行。减少的气流可以通过燃料电池系统的阴极入口，以及/或者通过燃料电池系统的阴极出口。减少气流可包括采用压敏阀限制通道。
从下述附图、描述和权利要求中本发明的其它方面、特征和优点将显而易见。
图1是燃料电池系统的实施方案的示意图。
图2是排放控制系统的实施方案的示意图。
图3是排放控制系统的实施方案的示意图。
图4是排放控制系统的实施方案的示意图。
图5是基底的实施方案的说明。
图6A是排放控制系统的实施方案的前视图；以及
图6B是图6A的排放控制系统沿着线6B-6B的横截面图。
图7是燃料电池系统的实施方案的示意图。
图8A和8B分别是在打开位置和关闭位置的闭塞装置的实施方案的示意图。
图9是燃料电池的实施方案的示意图。
参照图1，示出诸如直接甲醇燃料电池(DMFC)系统的有机燃料电池系统20。系统20包括燃料电池堆22、燃料源24(例如甲醇存储器(cartridge))、空气推进器26(例如风扇或鼓风机)、两个排放控制系统28和30以及泵31。燃料电池堆22可以包括一个燃料电池32(以下描述)或者多个燃料电池32，该多个燃料电池例如是以串联或并联排列的。燃料源24通过阳极入口34与燃料电池堆22流通，并且排放控制系统28通过阳极出口36与燃料电池堆流通。空气推进器26通过阴极入口38与燃料电池堆22流通，以及排放控制系统30通过阴极出口40与燃料电池堆流通。泵31可以将来自燃料电池堆22的水传送到阳极入口34(例如用于上述反应1)。如下所述，排放控制系统28和30能够降低(例如消除)燃料电池系统20产生的有机排放物的量。诸如甲醛的某些有机排放物是有害的，从而通过减少有机排放物的量，可以降低燃料电池系统20的操作所带来的健康和安全危害。
不期望受到理论的束缚，在直接甲醇燃料电池系统中，该有机排放物是通过甲醇的不完全氧化产生的。在燃料电池系统20的操作中，将来自燃料源24的甲醇和水通过入口34引入从而与燃料电池堆22中的燃料电池32的阳极接触。在完全氧化时，甲醇被氧化形成多种进一步氧化以生成作为最终反应产物的二氧化碳的中间体(例如甲醛(HCHO)和甲酸(HCOOH))，其通过阳极出口36(反应1)释放到环境中。在阳极产生的二氧化碳也可扩散到阴极并通过阴极出口40释放到环境中。然而，在某些操作条件下，甲醇没有完全氧化。结果，该中间体可以流经阳极出口36并且作为有机排放物释放到环境中。
此外，在某些情况下，甲醇扩散通过电解质并扩散到燃料电池32的阴极。在阴极，甲醇与由空气推进器26通过入口38引入的氧反应。甲醇可以与氧反应以产生中间体，该中间体然后流经阴极出口40并且作为有机排放物释放到环境中。此外，未反应的甲醇还可以通过阳极出口36和/或阴极出口40排出。从而，在一些条件下，操作诸如DMFC的燃料电池系统能够产生诸如甲醛、甲酸和/或甲醇的有机排放物并排入环境中。
排放控制系统28和30适于降低(例如消除)从燃料电池系统释放到环境中的有机排放物的量。如下所述，可以利用排放控制系统28和30的一些实施方案。排放控制系统28和30可以是基本相同的实施方案，或者该系统是任何组合的不同实施方案。在一些实施方案中，燃料电池系统20包括一个排放控制系统。该单个排放控制系统可以与阳极出口36或阴极出口40流通，或者与出口组合的实施方案中的出口36和40流通。下面关于排放控制系统28的描述也适应于排放控制系统30。
参照图2，在一些实施方案中，排放控制系统28具有填充床管42的形式。填充床管42具有入口44和出口46，该入口44设置为与阳极出口36流通，该出口46例如可以通到环境中。如图所示，填充床管42含有三种材料48、50和52，该三种材料能够降低来自阳极出口36并流经填充床管的有机排放物的量。例如，材料48可以减少甲醇；材料50可以减少甲醛；并且材料52可以减少甲酸。
材料48、50和52可以通过任何机理减少有机排放物。例如，该机理包括吸收、吸附、催化和/或与排放物反应(例如分解)。能够通过吸收/吸附减少排放气体的材料的实例包括具有高表面积的活性和/或多孔材料，例如铝硅酸盐、沸石、活性炭或炭黑。通过反应(例如氧化和/或中和)能够减少排放气体的材料的实例包括碱金属和碱土金属氧化物；氧化镧；高锰酸、重铬酸和钌酸的无机和有机盐；过氧化物；氯酸盐；亚氯酸盐；次氯酸盐；和诸如Cu、Co、Cr、Fe、Ag和Mn的过渡金属的氧化物。能够通过催化(例如分解和/或氧化)以减少排放气体的材料的实例包括诸如Pt、Pd、Ni、Ru、Ir、Os、Ag、Au、Cu、Fe、Cr、Co、Mn、Ti的金属及其氧化物。能够减少甲醇的材料的具体实例包括活性炭。能够减少甲醛的材料的实例包括高锰酸钾和氧化铝，或者FORMASORBTM(从Nucon Int’1，Inc.购得(Columbus，OH))。能够减少甲酸的材料的实例包括诸如氧化镧或浸渍活性炭的基本材料。
可以是其它实施方案。例如，材料48、50和/或52可以支撑在粒状多孔介质上，例如诸如氧化铝或氧化锆的惰性氧化物。材料48、50和/或52可以以任何顺序或阶段沿着管子作为连续的部分或层放置在管子42中。可以使用多于一层的每种材料。在一些实施方案中，材料48、50和52在管子42中混合在一起。填充床管42可以包括小于三种材料，例如可以是两种或者一种材料。例如，填充床管42可以包括能够减少甲醛和甲酸的材料。流经管子42的甲醇的任何含量都没有减少，以及例如可以从出口46循环到阳极入口34。
参照图3，在其它实施方案中，排放控制系统28具有外壳54，该外壳54具有基于催化转化器的原理的形式。如图所示，外壳54具有配置为与阳极出口36或燃料电池堆22接合的入口56、通道57和用作出口的多个通风孔58。在外壳54中，系统28包括允许排放物流经的过滤器60(例如，多孔材料)和能够减少有机排放物的一种或多种材料62。材料62(包括它们在外壳54中的排列)可以与上述材料48、50和/或52相同。
图4和5示出排放控制系统28的另一实施方案。如图所示，系统28包括外壳64和出口68，该外壳64具有能够与阳极出口36流通的入口66。在外壳64内，系统28包括一个或多个基底70，能够减少有机排放物的一种或多种材料48、50和/或52浸渍或分散在该基底中。基底70可以是例如波纹状的滤纸来提供大的表面积以增加排放材料和材料48、50和/或52之间的接触发生率。
在操作中，在此描述的排放控制系统的任何一种或多种实施方案(例如图2-5)都可以用于系统28和/或30。在阳极侧，将水和燃料(例如甲醇)引入燃料电池堆22进行氧化以产生电子、质子和二氧化碳。该二氧化碳与任何未反应的燃料和部分氧化的产物(例如，甲醛和/或甲酸)一起穿过阳极出口36并进入排放控制系统28中。系统28可以减少排放到环境中的部分氧化的产物和/或未反应的燃料的量。在阴极侧，将氧(例如来自空气)通过空气推进器26引入燃料电池堆22中。该氧与电子和质子反应产生水，产生的水通过泵31输送到阳极入口34。该氧还能够与从阳极侧扩散到阴极的甲醇反应(例如氧化)。氧化能够产生部分氧化的产物，该产物与任何未反应的甲醇一起穿过阴极出口40并进入排放控制系统30中。系统30能够减少排放到环境中的部分氧化的产物和/或未反应的燃料的量。
仍可以实施排放控制系统的其它实施方案。
例如，在一些燃料电池系统中，不使用空气推进器，而通过扩散来控制空气流。图6A和6B示出具有框架74形式的排放控制系统72，该框架74能够与燃料电池堆的阴极侧接合。框架74包括过滤器76，该过滤器76能够装载或者填充可以减少有机排放物的一种或多种材料78。过滤器76的面积与燃料电池堆中阴极催化剂的暴露的表面积相对应。材料78可以与上述材料48、50和/或52相同。框架74还包括既用作阴极入口又用作阴极出口(也就是，在阴极入口和阴极出口之间没有差别)的多个孔隙80。
在其它实施方案中，燃料源24和排放控制系统28可以集成为模块化系统。图7示出燃料电池系统82，该燃料电池系统82具有配置为与燃料电池堆86接合的模块化系统84。燃料电池系统82的其它部件与系统20的部件相似，并以相同的附图标记标识。模块化系统84包括具有出口90的诸如液体甲醇罐的燃料源88，和具有入口94和出口96的排放控制系统92。如上所述，排放控制系统92可以是填充床管、催化转化器型装置，或者可以包括波纹状基底。模块化系统84配置为与燃料电池堆86结合，从而出口90与阳极入口34接合，以及入口94与阳极出口36接合。从而，当例如为了提供一种新的燃料源而替换模块化系统时，还可以替换排放控制系统。
控制有机排放物的其它方法也是可以的。在一些实施方案中，在此描述的燃料电池系统包括当燃料电池堆不工作时(也就是燃料电池堆没有牵引负载)减少(例如，消除)进入燃料电池堆的空气流的装置。在一些情况下，当燃料电池堆不工作时，空气可以自由地流入和流出阴极(例如，通过入口38和/或出口40)和阳极(例如通过出口36)。如果在燃料电池堆的阳极侧有甲醇，以及/或者甲醇流经电解质到达阴极(例如，作为寄生交换)，那么该甲醇能够与氧(来自空气)反应，从而可以生成部分氧化产物(例如甲醛和/或甲酸)。如果室外空气到达燃料电池堆，那么当燃料电池堆不工作时，对能够与甲醇反应的氧的有效性就没有限制。该部分氧化产物(和甲醇)可被释放到环境中。此外，当燃料电池堆工作时产生的任何部分氧化产物都能够自由地扩散到环境中，例如通过阴极入口38。
在一些实施方案中，燃料电池系统包括一个或多个装置，该装置界面连接配置为减少到达燃料电池堆的气流的阴极入口38、阴极出口40、和/或阳极出口36。该装置例如是延伸穿过入口或出口的压敏阀，例如由聚合物薄膜制得的裂隙阀或者弹出阀。例如，于2002年9月6日提交的U.S.S.N.10/236126中描述的压敏阀。该装置可以是延伸穿过入口或出口的重力驱动板。该装置可包括电动机械阀或者机械阀，例如手动操作的闩锁或阀。
另一装置包括双锁装置，该装置利用例如NITINOLTM(镍钛合金)的形状记忆材料或在施加电流时尺寸改变的其它材料。参照图8A和8B，闩锁装置111包括固定的盖板113、可移动的盖板115、与可移动盖板连接的第一导线119和与可移动盖板连接的第二导线121。盖板113和115配置为放置穿过燃料电池堆入口或出口以允许或者限制气流(例如空气流)。更具体地，盖板113和115包括开口117，该开口117根据可移动盖板115的位置进行对准或者不对准。当开口117进行对准时，空气能够流经盖板113和115(图8A)；以及当开口不对准时，减少或消除空气流(图8B)。
诸如沿着可移动盖板115的短轴平行放置的两个NITINOLTM导线的导线119和121配置为将可移动盖板移动到已选择的位置处。例如，导线119可与电导线(未示出)连接从而当电流流过时(这会加热导线)，导线尺寸上改变(例如收缩或者膨胀)以移动盖板115并且将开口117对准，从而允许气体流过。装置111可以包括将盖板115和/或导线119固定到位的闩锁。与此相似，导线121可与电导线(未示出)连接，从而当有电流流过时，导线尺寸上改变(并且，如果能应用，就克服闩锁)以移动盖板115并且使开口117不对准，从而减少气流。装置111可与燃料电池系统界面连接以根据燃料电池系统的操作进行操作。该电流可以由燃料电池、可充电电池(例如，与燃料电池配置在一起作为混合动力电源)或在燃料电池或燃料存储器中的小型原电池提供。
现在描述燃料电池32的实例。参照图9，燃料电池32包括电解质100、粘结在电解质的第一侧面的阳极102和粘结在电解质的第二侧面的阴极104。电解质100、阳极102和阴极104放置在两个气体扩散层(GDL)106和108之间。
电解质100应当能够允许离子穿过，同时能够对电子的流动提供相当大的电阻。在一些实施方案中，电解质100是固体聚合物(例如，固体聚合物离子交换膜)，例如固体聚合物质子交换膜(例如，含磺酸基团的固体聚合物)。这种膜的商标为NAFION、商业购买于E.I.DuPont de Nemours Company(Wilmington，DE)。作为选择，电解质100还可以由商品GORE-SELECT制得，该商品购买于W.L.Gore & Associates(Elkton，MD)。
阳极102可以由诸如催化剂的材料制得，该材料能够与甲醇和水反应并生成二氧化碳、质子和电子。这种材料的实例包括例如，铂、铂合金(例如Pt-Ru、Pt-Mo、Pt-W或者Pt-Sn)、分散在炭黑中的铂。阳极102还可包括诸如例如NAFION的离聚物材料的电解质，该电解质允许阳极传导质子。作为选择，将悬浮液涂覆到面对固体电解质100的气体扩散层(以下将描述)的表面上，然后干燥该悬浮液。制备阳极102的方法还包括利用压力和温度以实现粘结。
阴极104由诸如催化剂的材料制得，该材料能够与氧、电子和质子反应并生成水。这种材料的实例包括例如，铂、铂合金(例如Pt-Cc、Pt-Cr或者Pt-Fe)和分散在炭黑中的贵金属。阴极104还包括诸如例如NAFION的离聚物材料的电解质，该电解质允许阴极传导质子。可以如上关于阳极102所述的来制备阴极104。
气体扩散层(GDL)106和108可以由可渗透气体和液体的材料制得。适合的GDL从诸如在Natick的Etek、在加拿大Valencia的SGL和在墨西哥的St.Louis的Zoltek的各种公司获得。GDL 106和108可以是电子导电的，从而电子可以从阳极102流到阳极流场板(未示出)以及从阴极流场板(未示出)流到阴极104。
在一些实施方案中，气体扩散层106和/或108包括诸如化学催化剂的材料，该材料能够减少气体排放物，例如在燃料电池系统的操作条件下。例如，该材料可以催化氧化甲醛、甲酸和/或甲醇。紧邻阳极102的气体扩散层106可包括能够催化氧化甲醛和/或甲酸的材料，例如铂、钯、钌、锇、镍、银、金、铜、铁、铬、钴、锰、钛和/或铱，上述材料承载在GDL的材料上。紧邻阴极104的气体扩散层108可包括能够催化氧化甲醛、甲醇和/或甲酸的材料，例如上述金属的氧化物(例如氧化铂、氧化钌、氧化锰或氧化铬)承载在GDL的材料上。在一些实施方案中，该材料以小于约0.1mg/cm2承载在GDL 106和108上，例如小于0.09mg/cm2、小于0.07mg/cm2、小于0.05mg/cm2、小于0.03mg/cm2或者小于0.01mg/cm2。
描述直接甲醇燃料电池和燃料电池系统的其它实施方案，例如，在J.Laraminie，A.Dicks，Wiley，New York，2000中的“Fuel Cell SystemsExplained”；在C.Lamy，J.Leger，S.Srinivasan，Modern Aspects ofElectrochemistry，No.34中由J.Bockris等编辑的、出版商是KluwerAcademic/Plenum，New York(2001)pp.53-118的“Direct Methanol Fuel Cells：From a Twentieth Century Electrochemist’s Dream to a Twenty-first CenturyEmerging Technology”；以及“Development of a Miniature Fuel Cell forPortable Applications”，S.R.Narayanan，T.I.Valdez和F.Clara，DirectMethanol Fuel Cells，S.R.Narayanan，S.Gottesfeld和T.Zawodzinski，Editors，Electrochemical Society Proceedings，2001-4(2001)Pennington，NJ，在此结合参考上述所有文献。
在其它实施方案中，可以利用其它燃料，例如其它醇类(例如乙醇)、烃(例如丙烷或丁烷)或其混合物，该其它燃料中包括其水溶液。
在一些实施方案中，沿着出口36和/或40可以利用大于1个排放控制系统。例如，阳极出口36可以包括两个排放控制系统：第一系统可以减少甲醛的量，以及第二系统可以减少甲酸的量。利用的排放控制系统可以是上述实施方案中的任何一种或者任何组合。
燃料电池堆22可以是“带形电池堆”或者具有侧边串联的燃料电池的电池堆。

Claims (35)

1. 一种燃料电池系统，包括：
出口；
与出口流通的燃料电池堆；
与燃料电池堆流通的有机燃料；和
与出口流通的排放控制系统，通过吸收、吸附、催化和/或与排放物反应，该排放控制系统能够减少从出口排放的有机排放物的量，其中所述燃料电池系统是直接甲醇燃料电池系统。
2. 权利要求1的系统，其中该有机排放物选自甲醇、甲酸和甲醛。
3. 权利要求1的系统，其中该出口是阳极出口。
4. 权利要求1的系统，其中该出口是阴极出口。
5. 权利要求1-4任何一项的系统，其中该排放控制系统包括填充床。
6. 权利要求5的系统，其中该填充床包括选自活性炭、高锰酸钾、氧化铝和氧化镧的材料。
7. 权利要求1-4任何一项的系统，其中该排放控制系统包括基底和分散在基底上的第一材料，该第一材料能够减少有机排放物的量。
8. 权利要求7的系统，其中该第一材料选自活性炭、高锰酸钾、氧化铝和氧化镧。
9. 权利要求1-4任何一项的系统，其中该有机燃料和排放控制系统是模块化系统的组成部分。
10. 权利要求1的系统，还包括适于将气体流限于燃料电池堆的装置。
11. 权利要求10的系统，其中该装置包括压敏阀。
12. 权利要求11的系统，其中该压敏阀包括裂隙阀。
13. 权利要求10的系统，其中该装置包括形状记忆材料。
14. 权利要求10-13任何一项的系统，其中该装置适于限制气流通过出口。
15. 权利要求10-13任何一项的系统，其中该装置适于限制气流通过与燃料电池堆流通的入口。
16. 权利要求1的系统，其中该燃料电池堆包括具有气体扩散层的燃料电池，该气体扩散层具有第一材料，该第一材料能够减少与第一材料接触的有机排放物的量。
17. 权利要求16的系统，其中该第一材料选自铂、钯、钌、锇和铱。
18. 权利要求16的系统，其中该第一材料包括氧化物。
19. 权利要求16-18任何一项的系统，其中该第一材料以小于0.1mg/cm2的量分散在气体扩散层中。
20. 权利要求16-18任何一项的系统，其中该第一材料以小于0.05mg/cm2的量分散在气体扩散层中。
21. 权利要求16-18任何一项的系统，其中该第一材料以小于0.01mg/cm2的量分散在气体扩散层中。
22. 权利要求18的系统，其中该氧化物选自氧化铂、氧化钌、氧化锰和氧化铬。
23. 权利要求1的系统，包括：
含有阴极催化剂和与阴极催化剂流通的通道的燃料电池堆；以及
适于限制气流通过通道的装置。
24. 一种操作权利要求1-23任何一项的燃料电池系统的方法，该方法包括：
使有机燃料与燃料电池的催化剂在燃料电池系统中接触；以及
减少从燃料电池系统的出口排出的有机排放物的量。
25. 权利要求24的方法，其中该有机排放物选自甲醇、甲酸和甲醛。
26. 权利要求24或25的方法，包括将从出口排出的排放物与第一材料接触，该第一材料能够减少从出口排出的甲醇的量。
27. 权利要求24或25的方法，包括将从出口排出的排放物与第一材料接触，该第一材料能够减少从出口排出的甲酸的量。
28. 权利要求24或25的方法，包括将从出口排出的排放物与第一材料接触，该第一材料能够减少从出口排出的甲醛的量。
29. 权利要求24或25的方法，还包括将该有机排放物与第一材料接触，该第一材料分散在燃料电池的气体扩散层中，该第一材料能够减少有机排放物的量。
30. 一种操作权利要求1-23任何一项的燃料电池系统的方法，该方法包括：
钝化该燃料电池系统；以及
减少到达燃料电池系统的气流。
31. 权利要求30的方法，其中减少气流包括活化含有形状记忆材料的装置。
32. 权利要求30的方法，其中减少气流在钝化燃料电池系统后进行。
33. 权利要求30-32任何一项的方法，包括减少通过燃料电池系统的阴极入口的气流。
34. 权利要求30-32任何一项的方法，包括减少通过燃料电池系统的阴极出口的气流。
35. 权利要求30的方法，其中减少气流包括采用压敏阀限制通道。
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