[發明專利]燃料電池系統

在審

• 申請號: 201380068934.2
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN104885281A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 金洗和
• 申請（專利權）人: POSCO能源公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/14
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 田喜慶;吳孟秋

技術領域

本發明構思涉及發電系統，并且更具體地，涉及被配置為燃料電池系統的發電系統，該發電系統包括：預熱設備，預熱燃料；初步重整設備，重整所預熱的燃料；燃料電池組模塊，所重整的燃料在其中起反應以生成電力；以及循環設備，為預熱設備選擇性地供應在燃料電池組模塊中生成的產物。

背景技術

燃料電池是一種通過電化學反應將存儲在碳氫化合物燃料中的化學能轉換為電能的設備。通常，燃料電池包括由電解質分離的陽極和陰極，電解質將電流傳導至帶電的離子。當反應物燃料氣體穿過陽極時，包含二氧化碳的氣體被氧化的同時，氧氣穿過陰極，熔融碳酸鹽燃料電池運行。

通常，在燃料氣體被供應給包括陽極、陰極和電解質的燃料電池組之前，供應給燃料電池的燃料氣體經歷重整處理，使得燃料氣體可在燃料電池組中適當地起反應。對于重整處理，重整設備被制備為執行重整(諸如加濕或預熱)。

燃料氣體的適當重整與燃料電池的效率密切相關。因此，雖然已經提出各種技術來保持且控制適當的重整氣氛，但是不能靈活地控制燃料氣體的重整狀態。

例如，如圖1所示，在根據相關技術的燃料電池系統中，燃料由預熱設備10預熱并且經由初步重整設備20供應給燃料電池組模塊30，并且在燃料電池組模塊30中生成電力的同時所生成的產物被循環設備40用作熱源。在這種情況下，為了控制預熱設備10中的預熱氣氛，燃料供應管路50包括用于控制穿過預熱設備10的燃料的流動速率的旁路管路52，并且供氣管路60被附加地安裝以向燃料電池組模塊30供應空氣。

根據相關技術的燃料電池系統通過控制燃料的流動速率來控制燃料狀態，但不能對燃料的狀態變化做出靈活響應。

發明內容

技術問題

本發明構思提供了一種作為燃料電池系統的發電系統，該發電系統包括:預熱設備，預熱燃料；初步重整設備，重整所預熱的燃料；燃料電池組模塊，所重整的燃料在燃料電池組模塊中起反應以生成電力；以及循環設備，為預熱設備選擇性地供應在燃料電池組模塊中生成的產物。

技術方案

根據本發明構思的一方面，發電系統，包括：預熱設備，用于預熱燃料；初步重整設備，用于重整所預熱的燃料；燃料電池組模塊，所重整的燃料在燃料電池組模塊中起反應以生成電力；以及循環設備，用于為預熱設備選擇性地供應在燃料電池組模塊中生成的產物。

循環設備可包括加熱管路，用于為預熱設備供應產物；以及旁路管路，用于相對于預熱設備轉向產物。

旁路管路可包括：用于控制流動速率的流量計；以及擋板單元。

旁路管路可包括熱交換器。

燃料電池系統可進一步包括控制設備，并且控制設備可根據所供應的燃料狀態控制擋板單元。

燃料電池系統可進一步包括供應設備，并且供應設備可包括第一供應管路，用于經由預熱設備和初步重整設備為燃料電池組模塊供應燃料和水；以及第二供應管路，用于為燃料電池組模塊供應空氣。

燃料電池組模塊可包括陽極、陰極以及存在于陽極和陰極之間的電解質。

有益效果

根據本發明構思的實施方式的燃料電池系統包括循環設備，并且循環設備被配置為選擇性地向預熱設備供應在燃料電池組模塊中生成的產物。通過電化學反應在燃料電池組模塊中生成的產物具有高溫熱能。因此，產物的熱能可通過循環設備用作針對預熱設備的熱能。因此，可增加燃料電池系統的總能量利用效率。

因為循環設備包括加熱管路和旁路管路，所以可控制供應給預熱設備的產物(諸如廢氣)的流動速率。因此，可控制預熱設備中的預熱氣氛以靈活地控制燃料狀態。即，可通過對供應給初步重整設備的燃料狀態進行靈活響應而供應處于合適狀態的燃料。

旁路管路包括熱交換器。穿過旁路管路的產物的熱可經由熱交換器與外部熱進行交換。通過安裝熱交換器，可更有效地使用未被用于預熱且因此經由旁路管路排出的產物的熱能。因此，可大大地改善燃料電池系統的能量利用效率。

附圖說明

圖1是根據本發明構思的實施方式的發電系統的概念圖；以及

圖2是根據本發明構思的實施方式的發電系統的電路圖。

具體實施方式

最佳模式

根據本發明構思的實施方式的發電系統是一種燃料電池系統，該發電系統包括：預熱設備，預熱燃料；初步重整設備，重整所預熱的燃料；燃料電池組模塊，所重整的燃料在燃料電池組模塊中起反應以生成電力；以及循環設備，選擇性地為預熱設備供應在燃料電池組模塊中生成的產物。

本發明構思的模式