本発明は可逆燃料電池電力プラント（１０）に関する。反応物切換えアセンブリー（４８）が還元流体燃料源（３０）、酸素含有酸化物源（２４）、及び燃料電池（１２）の第１と第２の流路（２０）、（２２）の間に固定される。切換えアセンブリー（４８）は先ず、還元流体燃料流が第１の流路（２０）まで流れるように仕向け、一方、同時に酸素含有酸化剤流が第２の流路（２２）まで流れるように仕向ける。次いで、燃料電池（１２）の寿命期間の前半の後かつ寿命期間の最後の４分の１前に切換えアセンブリー（４８）が、還元流体燃料流が第２の流路（２２）まで流れるように仕向け、一方、同時に酸素含有酸化剤流が第１の流路（２０）まで流れるように仕向ける。
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複数の燃料（２２、２４、２６）で作動する燃料電池発電装置（１０）のための燃料混合制御器構成が提供される。燃料供給システム（１６）は、主燃料（２２）と少なくとも副燃料（２４）との制御された混合の後に、電池スタックアッセンブリ（ＣＳＡ）（１２）へ水素に富む燃料（２０）を供給し、各燃料は、それぞれの「当量水素（Ｈ₂）含有量」を有する。混合される主燃料（２２）と副燃料（２４）との相対量は、ＣＳＡ（１２）の通常の作動に十分な当量水素含有量を有する、少なくとも最小レベル（ＬＬ）の水素に富む燃料を提供するように調節（１８、３４、３６）される。一実施態様では、主燃料（２２）は、制限されことによると変化する当量Ｈ₂含有量を有するバイオガスまたは同様のものであり、副燃料（２２）は、より大きく相対的に一定の当量Ｈ₂含有量を有しており、ＣＳＡ（１２）の適切な性能を保証する経済的な一定の関係で主燃料と混合される。代替の実施態様では、少なくとも主燃料の当量Ｈ₂含有量に関連する作動する発電装置（１０）の一つまたは複数のパラメータ（ＩＤＣ、Ｐ、Ｖ、Ｅ．Ｃ．）が、検出（７２、２６、７８、８４、１７６）され、それに応答して混合される副燃料（２４）および主燃料（２２）の相対量を制御（１８、３６）するのに使用される。
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燃料電池の用途で可逆的水素貯蔵に利用される金属アラナート材料は、酸素をドープした金属アラナート材料を含む。記載の実施例で、金属アラナート材料は、アルカリ金属アラナートまたは混合アルカリ金属−アルカリ土類金属アラナートの１つである。いくつかの実施例では、−ΔＧ_f゜＜２００Ｋｃａｌ／モルを示す不安定な固体酸化物に由来する酸素あるいは水酸化物、炭酸塩、硝酸塩または酸素ガス混合物に由来する酸素を、金属アラナートにドープする。一実施例では金属アラナートは、０．５モル％〜３０モル％の酸素をドープされる。
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（ａ）エンジン（９）の排気（２０）および／または（ｂ）吸入空気（１１）のどちらかを、ディーゼル燃料（１８）と一緒に水素発生器（２２）へ送り、（ｃ）触媒コンバータ（２８）へ供給される排気の主要流体と混合するか、または（ｄ）一対のＮＯｘ吸着トラップ（３５、３６）を再生するかのどちらかのために、水素および一酸化炭素（２６）を生成し、それによって窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減し、ＮＯｘが０．２０グラム／ｂｈｐ／ｈｒ未満でありかつ非メタン炭化水素が０．１４グラム／ｂｈｐ／ｈｒ未満であることが可能であるシステム排気（２９）を供給する。水回収装置（５２、６３）は、排気からでもＮＯｘトラップの流出液からでも水を抜き取り、燃料との混合のための吸入空気（１１）を加湿してもよい。吸入空気（１１）は、吸入空気を使用してＮＯｘトラップ流出液を冷却する凝縮器（７６）からの水を受け取る気泡式加湿器（７２）の中で加湿されてもよい。
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複数の燃料電池スタック（８，８ａ，９，９ａ）は、共通の集電体（１５ａ〜１５ｄ）と隣接するか、あるいは電気絶縁体（２７ａ，２７ｂ）によって隔離され得る各々の集電体（１５ａ，１５ｂ）と隣接する、カソード端（１１，１２）を有する。カソード‐カソード関係は、各スタックのカソードを低温の周囲環境から保護し、これにより低温での起動を改善し、低温起動ならびに冷凍／解凍サイクルによる性能損失を緩和することが可能となる。加熱器（３０，３０ａ〜３０ｄ）を集電体中か、または、電気絶縁体間に設けることができる。４つのスタックは１つの集電体を共有してもよく、または、それぞれが専用の集電体を有してもよい。
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燃料電池スタックアッセンブリは、スタック内に配置されるとともに端部部材を含む複数の実質的に均一な燃料電池部材と、端部部材に隣接して配置された圧力／端部板集電体とを備える。
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燃料電池発電装置を作動させる方法。燃料電池は、上流部分と下流部分とを有するとともに反応物を電解質（１４）に提供するための反応物通路（２２）と、少なくとも一つの液体通路（２４）と、液体透過性および導電性である多孔質材料から作成された板（２０）とを含むことができる。多孔質材料は、反応物通路と液体通路とを隔てる。圧力プロファイルが、上流部分内に正の圧力差と、前記下流部分内に負の圧力差とを提供するように制御される。正の圧力差は、液体圧力が反応物の圧力より高い圧力差である。負の圧力差は、液体圧力が反応物の圧力より低い圧力差である。圧力プロファイルは、上流部分内に反応物の向上した加湿と、下流部分内に効果的な液体水の除去とを提供して、燃料電池の性能および寿命両方を最大化するように使用できる。
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作動中の燃料電池装置を運転停止する方法は、主要な電気を使用する装置の接続を解除し、アノードへの水素含有燃料の流れを停止し、次いで、アノード燃料流れ区域を通して空気を送風することにより残留する水素を急速に空気に置き換える、ことを含む。アノード流れ区域を空気で十分に速くパージすると、窒素などの不活性ガスでパージする必要が除去される。
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高分子電極膜(ＰＥＭ)燃料電池電力プラント(１２)からのアノード排気ガスストリームを触媒作用バーナ(２)が燃焼する。バーナにコートされる触媒は、白金、ロジウム、パラジウム、又はこれらの混合物を用いることができる。バーナは格子で形成された連続気泡を含む。セルは触媒作用バーナ全体で相互に連結している。バーナはアノード排気ストリーム中の水素を燃焼することが可能である。触媒作用バーナは大きな表面積を有し、バーナの体積の約７０％〜９０％は通気孔であることが好ましい。バーナはアノード排気ガスストリーム入り口から出口までに約２〜約３水インチという低い圧力降下である。バーナアセンブリは本質的に大気圧及び約１７００°Ｆ(９２７°Ｃ)までの温度で運転する。燃料電池アセンブリの通常運転の間、アノード排気をバーナは燃焼する。バーナはガソリン、ガソリン燃焼生成物、又はアノードバイパスガスにより不利な影響を受けない。アノードバイパスガスは改質された燃料ガスであり、燃料電池スタック燃料注入ラインから分岐される。
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燃料電池スタックの各セルには、アノード３７とカソード３８との間に、（ａ）永久的な分流器（２０）か、あるいは、（ｂ）除去可能な分流器が設けられ、永久的な分流器は、別個の抵抗器（４２〜４４）、ダイオード（９５）、寄せ集めの炭素布（６５）、または、プロトン交換膜（３９）を形成するイオノマー高分子混合物内の少量の導電性カーボンブラック（２２）とすることができ、除去可能な分流器は、回転して燃料電池のアノードおよびカソードと接触しかつ接触しなくなることができる導電体（６９）、または加熱できる形状記憶合金アクチュエータばね（９０、９１）により接触され得る導電体（８５）などである。
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