電気化学的燃料電池システムのための凍結温度から氷点下温度までのスタートアップ時間における改良は、冷却剤サブシステム中の冷却剤容量を最小にすることによって観察され得る。特に、これは、２つのポンプ（５０、５５）−二重ループ（Ａ、Ｂ）冷却サブシステムを有することにより達成され得る。スタートアップの間、１つのポンプ（５５）は、スタートアップ冷却剤ループ（Ａ）を通って冷却剤を方向付け、そして燃料電池スタック（２０）または冷却剤いずれかの温度が、所定の閾値に到達した後、主要または標準冷却剤ループ（Ｂ）からの冷却剤が次いで、燃料電池スタック（２０）に方向付けられる。１つの実施形態では、標準ループ（Ｂ）からの冷却剤は、所定の閾値温度に到達した後、スタートアップループ（Ａ）中の冷却剤と混合される。
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無線周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスは、燃料電池の様々な動作パラメータをモニターするために使われ得る。例えば、ＲＦＩＤデバイスは、燃料電池スタックの個々のセル電圧をモニターし、こうして、スタック動作中の電圧反転状況をチェックするために使われ得る。この燃料電池は、カソード、アノード、電解質、および、ＲＦＩＤトランスポンダーを備える。トランスポンダーは燃料電池の動作パラメータに関する情報を感知し、送信するように設計されており、例えば、動作パラメータがある閾値未満に下がったとき、あるいは、超えたときに、それを識別し、送信する。
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ＰＥＭ燃料電池の耐久性における重要な問題は、イオン交換膜の早期故障にあり、特に、反応性過酸化水素種によるイオン交換膜の分解によるイオン交換膜の早期故障にある。そのような分解は、アノード、カソード、またはイオン交換膜において添加物を存在させることによって、軽減または除去され得る。この添加物は、ラジカルスカベンジャー、膜架橋剤、過酸化水素分解触媒、および／または過酸化水素安定剤であり得る。しかし、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）において上記添加物が存在することは、ＰＥＭ燃料電池の性能低下をもたらし得る。従って、上記添加物の位置を、膜分解に対する感受性が高い位置（例えば、ＭＥＡの入口領域および／または出口領域）に制限することが、望ましいものであり得る。
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膜電極接合体は、２つのガス拡散層、２つの触媒層およびその間に配置されたイオン交換膜を有し、そのイオン交換膜はスルホン化ポリエーテルケトン／スルホンアイオノマーでキャスティングされる。具体的には上記アイオノマーは、Ａ−Ｂ−Ｃとして表される。さらにｘ、ｙ、ｚはアイオノマーの各部分のモル比を表し、例えばｘは、０．２５と０．４０との間であり；ｙは、０．０１と０．２６との間であり；そしてｚは、０．４０と０．６７との間である。対応するベースポリマ−の溶融粘度はまた、燃料電池の性能に影響し、特に４００℃、１０００秒^−１で測定される場合、０．４ｋＮｓｍ^−２を超える値である。膜電極接合体を調製するにおいて、触媒層は、直接膜の上にコートされ得、次いで２つのガス拡散層と結合される。
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イオン交換膜の性能を、例えば、電気化学的燃料電池の高温作動の観点で改良するための、水不溶性添加剤。この不溶性添加剤は、金属酸化物で架橋したマトリックスを含有し、このマトリックスは、リンカーを通してこのマトリックスに共有結合した、ホスホン酸基を有する。１つの実施形態において、この金属は、ケイ素であり、そして架橋したマトリックスは、シロキサン架橋したマトリックスであり、このマトリックスは、複数のジシロキシ結合によって架橋したケイ素原子を含み、そしてアルカンジイルリンカーを介してこれらのケイ素原子に共有結合したホスホン酸基を有する。
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燃料電池直列スタックの電池内における改善された水の分布は、シャットダウン中に、燃料電池のカソード側とアノード側の間に、適切な温度差を維持することによって、得ることができる。好ましくは、各燃料電池の該温度差の方向は同じである。また、冷却期間中において、各燃料電池において、カソード側がアノード側より熱いか、あるいは、各燃料電池において、アノード側がカソード側より熱い。さらに好ましくは、各燃料電池は隣接する燃料電池と断熱されている。
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発電システムは、排出ストリームを再循環するマルチジェットエジェクタを有する。本システムは、反応剤ストリーム入口、反応剤ストリーム出口、および、少なくとも１個の燃料電池を有する燃料電池スタックを含む。圧縮反応剤供給源が、マルチジェットエジェクタに反応剤を供給する。マルチジェットエジェクタアセンブリは、２つの駆動流入口、燃料電池スタックからの再循環フローを受け取る反応剤ストリーム出口に流動体的に接続された１つの吸引入口、および、燃料電池スタックに入口ストリームを供給する反応剤ストリーム出口に流動体的に接続された１つの排出口を含む。圧力調整器は、圧縮反応剤供給源とマルチジェットエジェクタアセンブリの２つの駆動流入口の間に置かれる。第一の電磁弁は、第一の駆動流入口と調整器の間に置かれる。第二の電磁弁は、第二の駆動流入口と調整器の間に置かれる。
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自力起動作動は、燃料電池システム作動をブートストラップするために、燃料電池スタックへパッシブにしみ出され、または拡散された燃料と周囲の酸化剤との反応の結果として生ずる電力の蓄積を利用する。燃料電池システムは、燃料電池スタックと、燃料電池スタックへ反応物を選択的に供給するための反応物供給システムと、燃料電池スタックへ酸化剤を選択的に供給するための酸化剤供給システムと、燃料電池スタックと電気的に結合される電気貯蔵装置とを備える。

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