[發明專利]多疊組式燃料電池動力裝置中的燃料及空氣流控制

無效

• 申請號: 200580037975.0
• 申請日: 2005-10-21
• 公開（公告）號: CN101065869A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: M·L·佩里
• 申請（專利權）人: UTC電力公司
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00;H01M2/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;廖凌玲

描述

本發明涉及一種用于對多疊組式燃料電池動力裝置的燃料及空氣流控制系統的改進，所述多疊組式燃料電池動力裝置公開在2003年9月22日提交的、共同未決的、共有的美國專利申請序號10/666,566中。上述共有的專利申請的內容整體地結合于本文中。

技術領域

本發明涉及一種用于控制通往多級燃料電池動力裝置中的多個燃料電池疊組的空氣和燃料流量的方法和系統，其中，在動力裝置中的第一級中的至少兩個燃料電池疊組同動力裝置中的第二級中的一個或多個附加燃料電池疊組串聯連接。更具體地說，本發明涉及一種具有如下描述特征的方法和系統，其中，動力裝置中的所有燃料電池疊組安裝在絕熱的空氣和燃料的共用分配歧管上，該分配歧管向第一級中的燃料電池疊組送入燃料，而后將第一級的燃料排氣送入第二級燃料電池疊組，由此，動力裝置中的所有燃料電池疊組以單一的燃料流運轉。

發明背景

以電化學方式將包含碳氫化合物的燃料流或氫氣流以及空氣流轉化為電子和水的燃料電池動力裝置產生電流。燃料電池動力裝置可以由單一的燃料電池疊組或多個燃料電池疊組組成。動力裝置配置的選擇可以依賴于所需電能的輸出，和/或還依賴于動力裝置可以占用的有效空間。

當需要達到具有多個互連燃料電池疊組的功效時，已被建議的是，動力裝置中的燃料電池疊組可以以串聯方式連在一起，以便從動力裝置中的疊組的第一級排出的燃料可以發送到動力裝置的第二級中的一個或多個燃料電池疊組并且作為用于動力裝置的第二級中的疊組的供給燃料。這種系統的示意圖公開在1991年2月27日公開的歐洲專利說明書No.0263052B1中。此專利公開顯示了多疊組式燃料電池動力裝置，其中，在圖1中疊組并聯地供給反應物，而在圖2和圖3中電池疊組由串聯地供給反應物。上述專利公開中描述的系統建議利用多個模塊化構造的塊狀單元用在動力裝置的幾個級中。這種方法包括使用多個由一級到下一級的反應物傳輸線，這會變得復雜而且需要復雜的反應物傳輸線組件。

希望可以利用串聯或連續連接的方法來用于多燃料電池疊組動力裝置，此類動力裝置在動力裝置的第一級中的各個電池疊組之間以及在動力裝置中的第一疊組級與后續疊組級之間具有簡化的連接，并且此類動力裝置防止了在由第一疊組級引向后續疊組級的燃料流中的水冷凝。我們已經發明了實現上述所需功效的、簡化的絕熱單一歧管結構。

發明公開

本發明涉及一種使用了簡化的燃料和空氣分配機構的多燃料電池疊組動力裝置，該分配機構是絕熱的，從而減少了在所傳送的燃料流中的水冷凝。本發明動力裝置的燃料電池疊組組件部分包括多個利用共用的燃料及空氣流以產生電流的單獨燃料電池疊組。燃料電池疊組以并聯和串聯方式連接以便多個疊組形成動力裝置中的第一級，而一個或多個附加電池疊組形成動力裝置的第二級。動力裝置各級中的所有電池疊組操作式地連接于中間的絕熱的燃料及空氣分配歧管上，該分配歧管將從第一級中的疊組排出的燃料引入第二級中的疊組。第一級中的疊組以并聯方式供應燃料，而第二級中的疊組以與第一級串聯的方式供應燃料。燃料從第一級到第二級的傳送以最低且均衡的氣體壓降實現，以便確保在從第一級疊組到第二級疊組的歧管中的流量不會存在分布不均。分配歧管是絕熱的以便減小在將燃料從第一疊組級配送到后續疊組級的燃料通道中的冷凝。分配歧管還可以包括位于第二級燃料傳送通道中用于處理燃料流中發生的全部冷凝的冷凝排水管或水收集部。

歧管包括燃料通道，其接收由第一級中的燃料電池疊組排出的燃料并將該被排出的燃料引向第二級中的燃料電池疊組。這個燃料通道經受潮濕的燃料氣流，并且設有冷凝排水管和/或集水器，以容納來自燃料流中的全部冷凝濕氣并且減小傳送到動力裝置后續的電池疊組級中的冷凝濕氣。

因此，本發明的一方面在于提供一種多疊組式燃料電池動力裝置，其包括具有多個燃料電池疊組的第一疊組級和具有一個或多個附加燃料電池疊組的后續疊組級，其中，后續級中的燃料電池疊組利用由第一級中的疊組排出的燃料提供燃料，其中燃料從第一級中的疊組通過燃料傳送歧管通道送到后續級的疊組中。

本發明的另一方面在于提供一種如下描述特征的燃料電池動力裝置，其中，歧管與周圍環境絕熱以便減小燃料傳送歧管通道內濕氣的冷氣冷凝。

本發明的又一方面在于提供一種如下描述特征的燃料電池動力裝置，其中，燃料傳送歧管通道包括用于獲取沒有從燃料流中冷凝出的濕氣的濕氣收集部(moisture?trap)。