[發(fā)明專利]結合加濕裝置于未反應氣體排放管路的燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610080958.1
• 申請日: 2006-05-23
• 公開（公告）號: CN101079484A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 楊源生;蕭逢祥
• 申請（專利權）人: 亞太燃料電池科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00;H01M8/04;H01M8/24
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發(fā)明是關于一種燃料電池組未反應氣體排放處理的技術，特別是關于一種結合加濕裝置于燃料電池未反應氣體排放管路的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術

燃料電池(Fuel?Cell)為一種借著電化學反應，直接利用含氫燃料和空氣產(chǎn)生電力的裝置。由于燃料電池具有低污染、高效率、高能量密度等優(yōu)點，故成為近年來各國研發(fā)和推廣的對象。在各種燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的操作溫度較低、起動迅速、體積與重量的能量密度較高，因而最具產(chǎn)業(yè)價值。

燃料電池在反應時依賴氫離子的傳輸以完成電化學反應，其電池性能與各項操作條件，例如溫度、濕度、氫氣流量、空氣流量...等皆息息相關。就濕度而言，即必需使該燃料電池的高分子質(zhì)子交換膜維持在合適的操作濕度下才能使該燃料電池保持較高的效能，而對于溫度而言，同樣必須維持在合適的操作溫度下。

綜觀目前的技術，為了維持燃料電池操作在適當?shù)牟僮鳚穸扰c溫度，現(xiàn)有的作法已有在反應氣體供應管路中配置一結合有冷卻水系統(tǒng)的加濕裝置，其是導通該冷卻水系統(tǒng)冷卻該燃料電池后所排放出的高溫冷卻水(溫度約為攝氏60～70度)至該加濕裝置中，以使該反應氣體在經(jīng)過該加濕裝置時提高其相對濕度及溫度，然后再供應至該燃料電池中。例如以空氣(氧氣)的供應而言，一般作法即是在鼓風機之后配置該加濕裝置，然后再連接至燃料電池中的陰極氣體入口，以使該空氣在進入至燃料電池中時能得到適當?shù)南鄬穸取?/p>

另外，由于燃料電池所排放的未反應陽極氣體具高度危險性(局部濃度高于4％時易自燃、爆炸)，不如未反應陰極氣體可直接排放于大氣中，故需針對燃料電池所排放的未反應陽極氣體做適當?shù)奶幚?。已有的作法是將該未反應陽極氣體導回該燃料電池做循環(huán)利用，然此做法易發(fā)生陽極氣體純度下降的問題(即毒化)；亦有針對上述作法的改良作法，即是僅導回部分的未反應陽極氣體予燃料電池，而導通其余部分的未反應陽極氣體予一觸媒轉(zhuǎn)化器進行處理再行排放至大氣中。

然而，導回部分的未反應陽極氣體予燃料電池并導通其余部分的未反應陽極氣體予一觸媒轉(zhuǎn)化器進行處理再行排放至大氣中的作法，雖可解決陽極氣體排放的問題并可有效回收利用部分陽極氣體，但需花費額外的成本建置昂貴的觸媒轉(zhuǎn)化器。另外，以一加濕裝置調(diào)節(jié)提供予該燃料電池反應氣體的濕度的作法雖已成熟，卻未有出現(xiàn)加濕裝置與燃料電池未反應氣體相結合的技術。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種結合加濕裝置于燃料電池未反應氣體排放管路的燃料電池系統(tǒng)，是以一加濕裝置處理燃料電池組排放的未反應氣體，以排放具危險性的未反應陽極氣體。

本發(fā)明的另一目的即是提供一種具有未反應陽極氣體導出管的燃料電池系統(tǒng)，以取代現(xiàn)有用以處理未反應氣體的觸媒轉(zhuǎn)化器，以降低處理燃料電池組所排放的未反應氣體的成本。

本發(fā)明的一種結合加濕裝置于燃料電池未反應氣體排放管路的燃料電池系統(tǒng)，是以一加濕裝置的一未反應氣體入口連接于一未反應陽極氣體導出管，以將由燃料電池組的一陽極氣體出口所排放的未反應陽極氣體導通予該加濕裝置；該加濕裝置調(diào)節(jié)該未反應陽極氣體的濕度及濃度，并排放經(jīng)調(diào)節(jié)后的未反應陽極氣體。

所述加濕裝置更具有一陰極氣體源入口，其是以一陰極氣體供應管導通一陰極氣體供應源供應予該加濕裝置進行濕度調(diào)節(jié)的陰極氣體以及一加濕陰極氣體出口，其是以一陰極氣體導入管連接燃料電池組的陰極氣體入口，以導通該加濕陰極氣體予燃料電池組；該加濕裝置調(diào)節(jié)陰極氣體供應源供應的陰極氣體的濕度，以及混合未反應陽極氣體與未反應陰極氣體成一混合氣體并調(diào)節(jié)其濕度，并經(jīng)由該未反應氣體出口排放混合氣體；其中，更包括一氣體混合裝置，連接于未反應陽極氣體導出管、未反應陰極氣體出口與加濕裝置的未反應氣體入口，用以混合未反應陽極氣體與未反應陰極氣體再導入加濕裝置。

另外，本發(fā)明更結合一水冷系統(tǒng)，以將低溫冷卻水導入燃料電池組以冷卻燃料電池組，并將排放的高溫冷卻水導入加濕裝置，以提供該加濕裝置高溫的水源，以提升陰極氣體源的濕度及溫度。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的結合加濕裝置于燃料電池未反應氣體排放管路的燃料電池系統(tǒng)，可使反應氣體在經(jīng)過加濕裝置時提高其相對濕度及溫度再供應至燃料電池中，以維持燃料電池在適當?shù)牟僮鳚穸扰c溫度。并且可導通部分的未反應陽極氣體予燃料電池而循環(huán)利用，更具有導通其余部分的未反應陽極氣體予加濕裝置進行濕度調(diào)節(jié)及稀釋處理后，再行安全地排放至大氣中的功能，以降低處理燃料電池組所排放的未反應氣體的成本。

附圖說明

圖1顯示本發(fā)明第一具體實施例的示意圖。

圖2顯示本發(fā)明第二具體實施例的示意圖。