專利名稱：包括可靠供氣線的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)成可靠供應(yīng)空氣的燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖6示出了常規(guī)的燃料電池系統(tǒng)。如圖6所示，常規(guī)燃料電池系 統(tǒng)400包括采用氫氣和氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生直流電能的燃料 電池堆410,用于將例如液化天然氣(LNG )或者液化石油氣等烴基發(fā) 電材料重整成富含氫氣的氣體的燃料處理單元420，具有加濕器的供氣 單元以及用于提供氧氣給燃料電池堆410的氣泵，用于冷卻燃料電池 堆410的冷卻單元440，用于將由燃料電池堆410產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換 成交流電能的功率變換器450。常規(guī)的燃料電池系統(tǒng)400還包括用于容 納和保護(hù)上述構(gòu)成元件、多個外圍設(shè)備(BOP) ( Balance of Plants ) 以及控制器的主體460。
常規(guī)燃料電池系統(tǒng)400包括第一氣泵434，該第一氣泵用作供氣單 元以供應(yīng)用于進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的氧氣給燃料電池堆410。常規(guī)的燃料電 池系統(tǒng)400還包括用于加熱燃料處理單元420的重整反應(yīng)器到預(yù)定溫 度的燃燒室421的第二氣泵435，以及用于去除燃料處理單元420中的 一氧化碳的第三氣泵436。第一，第二和第三氣泵434， 435， 436共享 通過一個進(jìn)氣通道引入的空氣。該進(jìn)氣通道從形成在主體460上的進(jìn) 氣孔461延伸。
在常規(guī)燃料電池系統(tǒng)400中，燃料電池堆410和燃料處理單元420 中殘留的空氣通過排氣通道進(jìn)行排氣。排氣通道連接到形成在主體460 上的排氣孔462上，以排出空氣。常規(guī)的燃料電池系統(tǒng)400包括作為 冷卻單元440的構(gòu)成元件之一的輔助燃燒器。在耗熱量大于回收到水 箱中的廢熱量時驅(qū)動該輔助燃燒器。將輔助燃燒器所需的空氣通過形 成在主體460上的另一進(jìn)氣孔463引入，通過另一排氣通道464輸出。
常規(guī)的燃料電池系統(tǒng)400 —般安裝在房間中。因此，當(dāng)燃料電池 系統(tǒng)400在密封空間中長時間工作時，引入到該系統(tǒng)的空氣中的氧氣
百分比減少。結(jié)果是，燃料電池系統(tǒng)400不能可靠地產(chǎn)生電能。
此外，在常規(guī)的燃料電池系統(tǒng)400中，會出現(xiàn)空氣浪涌(air surging) 現(xiàn)象，其中所供應(yīng)的空氣量根據(jù)諸如環(huán)境溫度，壓強(qiáng)等安裝環(huán)境條件 而變化。結(jié)果是，燃料電池系統(tǒng)400不能從燃料電池堆410可靠地產(chǎn) 生電能。
在該背景技術(shù)部分所公開的上述信息僅用于加強(qiáng)理解本發(fā)明的背 景，因此其可包含沒有形成在該國中本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知道的 現(xiàn)有技術(shù)的信息
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種具有供氣單元的燃料電池系統(tǒng)， 不管燃料電池系統(tǒng)的安裝位置以及諸如環(huán)境溫度、壓強(qiáng)等安裝環(huán)境條 件，該改進(jìn)的燃料電池系統(tǒng)可可靠地供應(yīng)空氣。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例還可提供一種燃料電池系統(tǒng)，其能以簡單 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計并且可通過為各個構(gòu)成元件將進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)合并在 一起而提高效率。
技術(shù)方案
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中， 一種燃料電池系統(tǒng)，包括采用氫氣 和氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能的燃料電池堆，通過將發(fā)電材料 重整成富含氫氣的重組氣體而將重整氣體供應(yīng)給燃料電池堆的燃料處 理單元，以及供應(yīng)包含氧氣的空氣給燃料電池堆的供氣單元。該供氣 單元包括從外部空間延伸到燃料電池堆的進(jìn)氣通道，安裝在進(jìn)氣通道 上使得空氣引入到燃料電池堆中的第一氣泵，以及設(shè)置在第一氣泵和 燃料電池堆之間以將沿著進(jìn)氣通道流動的空氣壓力減小到小于預(yù)定壓 力水平的第一壓力緩沖容器。
該供氣單元還包括第一氣流速度控制器，該第一氣流速度控制器 設(shè)置在第一壓力緩沖容器和燃料電池堆之間，以通過檢測沿著進(jìn)氣通 道流動的空氣流速，并且操作笫一氣泵以響應(yīng)所檢測的空氣流速來調(diào) 節(jié)空氣的流速。
該供氣單元還可以包括安裝在延伸到安裝燃料電池系統(tǒng)的空間之 外的進(jìn)氣通道的外部端的外部空氣入口容器，以及安裝在外部空氣入口容器和第一氣泵之間的進(jìn)氣通道上的過濾器以過濾掉包含在正被引 入的空氣中的外來物質(zhì)。
該進(jìn)氣通道可包括從位于第一氣泵前面的點(diǎn)分叉并連接到燃料處 理單元上的第一部分。該供氣單元還可包括安裝在進(jìn)氣通道的第一部 分上以吸入空氣的笫二氣泵，安裝在第二氣泵和燃料處理單元之間以
將沿著進(jìn)氣通道的第一部分流動的空氣壓力減小到小于預(yù)定壓力水平 的第二壓力緩沖容器，以及設(shè)置在第二壓力緩沖容器和燃料處理單元 之間以通過檢測沿著進(jìn)氣通道的第 一部分流動的空氣的流速來調(diào)節(jié)引 入的空氣流速的第二氣流速度控制器。
進(jìn)氣通道的第一部分可連接到燃燒室和燃料處理單元的一氧化碳 清除器中的一個上。
燃料電池系統(tǒng)還可包括用于冷卻該燃料電池堆的冷卻單元。冷卻 單元具有用于根據(jù)耗熱量來加熱回收到水箱中的水的輔助燃燒器。此 外，該進(jìn)氣通道可包括從位于第一氣泵的前面的點(diǎn)分叉并連接到冷卻 單元的輔助燃燒器的第二部分。用于從燃料電池堆，燃料處理單元以 及冷卻單元排出殘留空氣的排氣通道連接成單個通道并且該單個通道 延伸到外部。
該進(jìn)氣通道還包括從位于第一壓力緩沖容器的后部的點(diǎn)分叉并連 接到該燃料處理單元的第三部分。該供氣單元還包括第三氣流速度控 制器，該第三氣流速度控制器設(shè)置在第一壓力緩沖容器和燃料處理單 元之間，以通過檢測沿著進(jìn)氣通道的第三部分流動的空氣的流速來調(diào) 節(jié)被引入的空氣的流速。
有益效果
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的供氣單元可以可靠地供 應(yīng)空氣，而不受諸如環(huán)境溫度，壓力等安裝環(huán)境條件以及安裝位置的 限制。因此，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)可穩(wěn)定地產(chǎn)生電能同時明顯地減 小了由空氣浪涌所導(dǎo)致的抖動現(xiàn)象。
此外，由于簡化了進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)，因此容易實(shí)現(xiàn)該燃料 電池系統(tǒng)的安裝和維護(hù)。


圖l是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖1的燃料電池系統(tǒng)的供氣單元的示意圖。 圖3圖示出圖1的燃料電池系統(tǒng)的供氣性能以及常規(guī)燃料電池系 統(tǒng)的供氣性能。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 圖6是常規(guī)燃料電池系統(tǒng)的示意圖。
表示附圖中的主要元件的附圖標(biāo)記說明
跳200，300，400:燃料電池系統(tǒng)
110，210,310，410:燃料電池堆
120，220，320，420:燃料處理單元
140，240，340，440:冷卻單元
150，250，350，450:功率變換器
160,260，360，460:供氣單元
131,231，331:外部進(jìn)氣系統(tǒng)
132，232，332:進(jìn)氣通道
133，233,333:過濾器
134，135，136，234， 235， 236:供氣壓力調(diào)節(jié)單元
137，337，434，435， 436:氣泵
138，238,338:壓力緩沖容器
139，339a，339b， 339c:氣流速度控制器
具體實(shí)施例方式
最佳模式
現(xiàn)在具體參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其具體實(shí)例在附圖中示出。 然而，本發(fā)明可以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)被理解為局限于本文 中所提出的實(shí)施例。
<第一示例性實(shí)施例>
圖l是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。
如圖1所示，第一示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100包括采用氫 氣和氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生直流電能的燃料電池堆110，用于將諸 如液化天然氣(LNG)或者液化石油氣的烴基發(fā)電材料重整成富含氫
氣的氣體并將該重整的氣體供應(yīng)給燃料電池堆110的燃料處理單元 120，具有加濕器以及用于將包含氧氣的空氣供應(yīng)給燃料電池堆110的 氣泵的供氣單元130，用于冷卻該燃料電池堆110的冷卻單元140，以 及用于將燃料電池堆產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的功率變換器 150。
該燃料電池系統(tǒng)IOO還包括主體160，該主體用于容納和保護(hù)上述 構(gòu)成元件，多個外圍設(shè)備如氣泵、水泵、發(fā)電材料氣體壓縮機(jī)、以及 與燃料電池堆110和燃料處理單元120相關(guān)的螺線管閥、溫度傳感器、 壓力傳感器，以及用于控制所述多個構(gòu)成元件的運(yùn)行的控制器。
為了將發(fā)電材料重整成在系統(tǒng)開始運(yùn)行時富含氫氣的氣體，將重 整反應(yīng)器加熱到預(yù)定溫度。因此，該燃料處理單元120提供空氣和發(fā) 電材料給燃燒室121，從而將反應(yīng)器的溫度增加到650t:。當(dāng)重整反應(yīng) 器達(dá)到重整溫度(例如，約6501C)時，將預(yù)定量的發(fā)電材料通過發(fā)電 供應(yīng)線123提供給燃料處理單元120，同時，將用于執(zhí)行蒸汽重整反應(yīng) 的預(yù)定量的水提供給燃料處理單元120。此外，將少量的空氣提供給一 氧化碳清除單元。
冷卻單元140包括水冷式熱交換器141，用于通過與冷卻水進(jìn)行熱 交換而回收廢熱的水箱142，以及當(dāng)耗熱量大于回收到水箱142中的廢 熱量時被自動驅(qū)動的輔助燃燒器143。
主體160在容納和保護(hù)構(gòu)成元件的同時限定了燃料電池系統(tǒng)100 的外形。主體160設(shè)有進(jìn)氣孔161和163以及排氣孔162和164。進(jìn)氣 通道132和181通過進(jìn)氣孔161和163延伸到安裝主體160的空間以外。
以外。進(jìn)氣通道132和181和排氣通道182和183將在后面進(jìn)行描述。 盡管燃料電池系統(tǒng)100可安裝在戶外，但為了管理的方便通常將 其安裝在封閉的房間中。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)100安裝在房間中并長時間 工作時，在燃料電池系統(tǒng)100工作期間引入的空氣中的氧氣百分比減 小，因此不能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)燃料電池堆110中的電化學(xué)反應(yīng)。此外，當(dāng) 燃料電池系統(tǒng)100安裝在房間中并且長時間工作時，會出現(xiàn)空氣浪涌 現(xiàn)象，其中所供應(yīng)的空氣量根據(jù)諸如環(huán)境溫度，壓力等安裝環(huán)境條件 而變化。由于諸如空氣浪涌的抖動現(xiàn)象，這可導(dǎo)致燃料電池堆110中 不穩(wěn)定的電化學(xué)反應(yīng)。
為了解決上述問題，本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100被這樣 構(gòu)造進(jìn)氣通道132延伸到外壁170之外，該外壁170限定安裝主體 160的空間，并且供氣單元設(shè)計成具有下面的結(jié)構(gòu)。
圖2是圖1的燃料電池系統(tǒng)的供氣單元的示意圖。
如圖l和2所示，供氣單元130包括外部空氣入口容器131，進(jìn)氣 通道132，過濾器133，以及第一，第二和第三供氣壓力調(diào)節(jié)單元134， 135,和136。第一供氣壓力調(diào)節(jié)單元134包括第一氣泵137，第一壓力 緩沖容器138,以及第一氣流速度控制器139。
進(jìn)氣通道132從外部空間延伸到燃料電池堆110。第一供氣壓力調(diào) 節(jié)單元134安裝在進(jìn)氣通道132上。第一氣泵137將空氣供應(yīng)給燃料電 池堆110。第一壓力緩沖容器138將從第一氣泵137的后部流出的空氣 壓力減小到小于預(yù)定壓力的水平。
第一氣泵137設(shè)置成具有0.2巴或者更低的供應(yīng)壓力，以實(shí)現(xiàn)更小 的功耗。對第一氣泵137供有預(yù)定量的空氣，例如，1KW燃料電池發(fā) 電機(jī)的燃料電池堆110所要求的空氣的最大量是約45-65 lpm。第一壓 力緩沖容器138這樣緩沖供氣壓力使得供氣壓力可維持在0.02-0.05巴， 由此為燃料電池堆110提供均勻量的空氣。
第一氣流速度控制單元139設(shè)置在第一壓力緩沖容器138的后部， 以檢測沿著進(jìn)氣通道132流動的空氣流速。此外，第一氣流速度控制 器139通過操作笫一氣泵137以響應(yīng)于所檢測的氣流速度來調(diào)節(jié)氣流 速度。在這點(diǎn)上，第一氣流速度控制器139采用質(zhì)量單元而不是體積 單元來測量氣流速度，因此可提供均勻量的空氣，而不管周圍的環(huán)境。 此外，第一氣流速度控制器139可用兩個單獨(dú)安裝的單獨(dú)部件形成。 也就是說，第一氣流速度控制器139可包括用于檢測氣流速度的傳感 器以及啟動第一氣泵137以響應(yīng)所檢測的氣流速度的控制單元。將傳 感器和控制單元單獨(dú)進(jìn)行安裝。
如上所述，第一供氣壓力調(diào)節(jié)單元134均勻地調(diào)節(jié)空氣的流入量， 而不受諸如周圍的溫度，壓力等的環(huán)境條件影響，并且明顯減小了空 氣浪涌所導(dǎo)致的抖動現(xiàn)象。
此外，供氣單元130包括安裝在延伸到安裝了供氣單元130的空 間之外以允許引入外部空氣的進(jìn)氣通道132的外部端上的外部空氣入 口容器131,以及安裝在外部空氣入口容器131和第一供氣壓力調(diào)節(jié)單 元134之間的進(jìn)氣通道132上的過濾器133，用以過濾掉包含在正被引 入的空氣中的外來物質(zhì)。
在本示例性實(shí)施例中，供氣單元130的進(jìn)氣通道132還包括從位 于第一供氣壓力調(diào)節(jié)單元134前面的點(diǎn)分叉并連接到燃料處理單元120 的第一部分。
第二和第三供氣壓力調(diào)節(jié)單元135和136安裝在進(jìn)氣通道132的第 一部分上。第二供氣壓力調(diào)節(jié)單元135將空氣供應(yīng)給燃料處理單元120 的燃燒室121。第二供氣壓力調(diào)節(jié)單元135包括與第一供氣壓力調(diào)節(jié)單 元134的構(gòu)成元件功能相同的構(gòu)成元件。第三供氣壓力調(diào)節(jié)單元136 用于提供燃料處理單元120中一氧化碳清除器所需要的空氣。第三供 氣壓力調(diào)節(jié)單元136包括與第一供氣壓力調(diào)節(jié)單元134的構(gòu)成元件功 能相同的構(gòu)成元件。
然后，第二和第三供氣壓力調(diào)節(jié)單元135和136可均勻地將空氣 提供給燃料處理單元120的燃燒室121以及一氧化碳清除器，而不用 經(jīng)歷空氣浪涌所導(dǎo)致的抖動現(xiàn)象。
如上所述，除進(jìn)氣系統(tǒng)之外，燃料電池系統(tǒng)IOO還單獨(dú)包括排氣 系統(tǒng)。第一排氣通道183在分別連接到燃料電池堆110和燃料處理單 元120的兩部分中，該兩部分然后被接合為單個通道。所接合的單個 通道通過排氣孔162向外延伸。第二排氣通道182連接到冷卻單元140 的輔助燃燒器143，并通過排氣孔164向外延伸。
圖3是示出圖1的燃料電池系統(tǒng)的供氣性能以及常規(guī)燃料電池系 統(tǒng)的供氣性能。
本示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)以及常規(guī)燃料電池系統(tǒng)在相同的 測試條件下進(jìn)行測試。如圖3的(a)所示，在常規(guī)燃料電池系統(tǒng)中， 空氣被供給有7 lpm (升/分)的最大空氣浪涌變化以及相對寬的空氣浪 涌變化范圍。另一方面，如圖3的(b)所示，在本示例性實(shí)施例的燃 料電池系統(tǒng)中，由于應(yīng)用上述供氣壓力調(diào)節(jié)單元，因此最大空氣浪涌 僅比常規(guī)燃料電池系統(tǒng)的小2 1pm(升/分)，并且空氣浪涌變化范圍明
顯減小。
<第二示例性實(shí)施例>
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 第二示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)200與圖1的第一示例性實(shí)施例的
相比，除了進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)有部分不同外其余均相同。
也就是說，燃料電池系統(tǒng)200的進(jìn)氣通道232還包括從第一供氣 壓力調(diào)節(jié)單元234前面的點(diǎn)分叉并連接到冷卻單元240的輔助燃燒器 243的第二部分。
此外，將燃料電池系統(tǒng)200的排氣通道284分成分別連接到燃料 電池堆210，燃料處理單元220以及冷卻單元240并且然后被接合為單 個通道的多個部分。該單個通道延伸到外壁270之外。
燃料電池通200的主體260被設(shè)置有進(jìn)氣孔262 ，并且進(jìn)氣通道232 對應(yīng)于進(jìn)氣孔262。燃料電池系統(tǒng)200的主體260還設(shè)有朝夂氣孔264， 并且排氣通道284對應(yīng)于排氣孔264。因此，由于簡化了燃料電池系統(tǒng) 200的結(jié)構(gòu)，因此可便利地實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)200的安裝和維護(hù)。
此外，由于第二示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的其他構(gòu)成元件， 諸如燃料電池堆210,燃料處理單元220，供氣單元，冷卻單元240， 功率變換器250，外部空氣入口容器231，過濾器，第一、第二和第三 供氣壓力調(diào)節(jié)單元234、 235和236，與圖1的燃料電池系統(tǒng)100的那 些元件在功能上相同，因此這里省略了其說明。此外，與第一示例性 實(shí)施例的第一，第二和第三供氣壓力調(diào)節(jié)單元類似，第一，第二和第 三供氣壓力調(diào)節(jié)單元234， 235和236中的每個包括氣泵，壓力緩沖容 器，以及氣流速度控制器。
<第三示例性實(shí)施例>
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 第三示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)300與第一示例性實(shí)施例的相比， 除了供氣單元有部分不同外其余均相同。
燃料電池系統(tǒng)的供氣單元包括外部空氣入口容器331，進(jìn)氣通道 332,過濾器333，以及供氣壓力調(diào)節(jié)單元。該供氣壓力調(diào)節(jié)單元包括 第三氣泵337，第三壓力緩沖容器338，以及第三氣流速度控制器339a， 339b以及339c。
進(jìn)氣通道332還包括第三部分以及連接到燃料電池堆310的部分。 第三部分從位于第三壓力緩沖容器338的后部的點(diǎn)分叉，并連接到燃 料處理單元320。第三氣流速度控制器339b和339c安裝在進(jìn)氣通道332 的第三部分上，用于分別控制提供給燃料處理單元320的燃燒室321 和一氧化碳清除器的空氣。 第三示例性實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)300包括供氣調(diào)節(jié)單元。然而， 僅有1/3的氣泵337以及1/3的壓力緩沖容器338安裝在進(jìn)氣通道332 上并且被共用。第三氣流速度控制器339a， 339b以及339c分別對應(yīng)于 進(jìn)氣通道332所連接到的構(gòu)成元件。
此外，由于第三實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的其他構(gòu)成元件，例如燃 點(diǎn)電池堆310，燃料處理單元320，供氣單元，冷卻單元340,功率變 換器350，主體360,以及外部水370,與圖1的燃料電池系統(tǒng)100的 那些元件功能相同，因此這里省略其說明。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為是實(shí)際的示例性實(shí)施例的那些進(jìn) 行了描述，但是應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，相反地，其 旨在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的各種變形及等效設(shè) 置。
權(quán)利要求
1、一種燃料電池系統(tǒng)，包括采用氫氣和氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能的燃料電池堆；通過將發(fā)電材料重整成富含氫氣的重整氣體來將該重整氣體提供給燃料電池堆的燃料處理單元；以及提供包含氧氣的空氣給燃料電池堆的供氣單元，其中該供氣單元包括從外部空間延伸到燃料電池堆的進(jìn)氣通道，安裝在該進(jìn)氣通道上以允許空氣引入到燃料電池堆中的第一氣泵，以及第一壓力緩沖容器，該第一壓力緩沖容器設(shè)置在第一氣泵和燃料電池堆之間，以將沿著進(jìn)氣通道流動的空氣的壓力減小到小于預(yù)定壓力的水平。
2、 權(quán)利要求l的燃料電池系統(tǒng)，其中該供氣單元還包括笫一氣流速度控制器，該第一氣流速度控制器 設(shè)置在第一壓力緩沖容器和燃料電池堆之間，以通過檢測沿著進(jìn)氣通 道流動的空氣的流速并且運(yùn)行第 一 氣泵以響應(yīng)所檢測的空氣流速來調(diào) 節(jié)空氣的流速。
3、 權(quán)利要求2的燃料電池系統(tǒng)，其中該供氣單元還包括安裝在延伸到安裝了燃料電池系統(tǒng)的空間之外 的進(jìn)氣通道的外部端上的外部空氣入口容器，以及安裝在外部空氣入 口容器和第一氣泵之間的進(jìn)氣通道上的過濾器，用以過濾掉包含在正被引入的空氣中的外來物質(zhì)。
4、 權(quán)利要求3的燃料電池系統(tǒng)，其中該進(jìn)氣通道包括從位于第一氣泵前面的點(diǎn)分叉并連接到該燃料處 理單元的第一部分，并且 該供氣單元還包括安裝在該進(jìn)氣通道的第一部分上以吸入空氣的第二氣泵； 笫二壓力緩沖容器，該笫二壓力緩沖容器安裝在第二氣泵以及燃料處理單元之間，以將沿著進(jìn)氣通道的第一部分流動的空氣的壓力減小到小于預(yù)定壓力的水平；以及第二氣流速度控制器，該第二氣流速度控制器設(shè)置在笫二壓力緩沖容器和燃料處理單元之間，以通過檢測沿著進(jìn)氣通道的第一部分流 動的空氣的流速來調(diào)節(jié)正被引入的空氣的流速。
5、 權(quán)利要求4的燃料電池系統(tǒng)，其中該進(jìn)氣通道的第一部分連接到燃料處理單元的燃燒室和一氧化碳 清除器中的一個。
6、 權(quán)利要求5的燃料電池系統(tǒng)，還包括用于冷卻該燃料電池堆的 冷卻單元，該冷卻單元具有用于根據(jù)耗熱量將回收到水箱中的水加熱 的輔助燃燒器，其中該進(jìn)氣通道包括從位于第一氣泵前面的點(diǎn)分叉并連接到冷卻 單元的輔助燃燒器的笫二部分，以及用于將殘留空氣從燃料電池堆，燃料處理單元，以及冷卻單元排 出的多個排氣通道被接合為單個通道，并且該單個通道延伸到外部。
7、 權(quán)利要求3的燃料電池系統(tǒng)，其中該進(jìn)氣通道還包括從位于第一壓力緩沖容器的后部的點(diǎn)分叉并連 接到該燃料處理單元的第三部分；并且該供氣單元還包括笫三氣流速度控制器，該第三氣流速度控制器 設(shè)置在第一壓力緩沖容器和燃料處理單元之間，以通過檢測沿著進(jìn)氣 通道的第三部分流動的空氣的流速來調(diào)節(jié)正被引入的空氣的流速。
全文摘要
一種燃料電池系統(tǒng)，包括采用氫氣和氧氣之間的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電能的燃料電池堆，通過將發(fā)電材料重整成富含氫氣的重整氣體而將該重整氣體提供給燃料電池堆的燃料處理單元，以及將包含氧氣的空氣提供給燃料電池堆的供氣單元。該供氣單元包括從外部空間延伸到該燃料電池堆的進(jìn)氣通道，安裝在該進(jìn)氣通道上以使空氣引入到燃料電池堆中的第一氣泵，以及設(shè)置在第一氣泵和燃料電池堆之間以將沿著進(jìn)氣通道流動的空氣壓力減小到小于預(yù)定壓力的水平。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的供氣單元可以可靠地提供空氣，而不受諸如周圍的溫度，壓力等的安裝環(huán)境條件以及安裝位置的限制。因此，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)能夠在明顯減小由空氣浪涌引起的抖動現(xiàn)象的同時而穩(wěn)定地產(chǎn)生電能。此外，由于簡化了進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)，因此該燃料電池系統(tǒng)的安裝和維護(hù)可便利實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H01M8/04GK101390238SQ200780006173
公開日2009年3月18日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者洪炳善, 田龍振, 辛美男, 金淏碩 申請人:燃料電池能量公司