[發明專利]用于高溫電池系統的再循環設備及方法

有效

• 申請號: 201380079734.7
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN105580178B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: T·哈卡拉
• 申請（專利權）人: 康維恩公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;F04F5/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 王小東

1.一種用于高溫燃料電池系統或電解電池系統的再循環設備，所述系統中的每個電池均包括陽極(100)、陰極(102)和位于所述陽極與所述陰極之間的電解質(104)，所述再循環設備包括用于使從所述陽極(100)側排放的氣體的一部分再循環的至少一個噴射器(110)，所述噴射器是超音速噴射器，其特征在于，所述再循環設備包括用于完成再循環流的期望流量的所述噴射器(110)，所述噴射器(110)包括至少一個噴嘴(114)，并且所述再循環設備包括用于向所述噴射器(110)的所述噴嘴(114)提供至少一種主原料流體的裝置(116)以及用于向所述噴射器(110)的所述噴嘴(114)提供至少一種補充流體的裝置(118)，所述噴嘴(114)具有收斂發散流動通道，所述主原料流體穿過所述收斂發散流動通道而從其初始高壓膨脹至低壓，并且所述再循環設備包括用于調節所述噴射器(110)的流體的至少一部分的相應比率的裝置(120)，用以維持所述噴射器的所述噴嘴(114)處需要的動力流和壓力，以便完成所述期望的再循環流量，所述再循環設備還包括用于當系統加載水平使得所述主原料流體單獨維持噴射器(110)進口處期望的流動和壓力并且燃料電池反應提供足夠的水進行預重整時切斷所述補充流體的裝置。

2.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述再循環設備包括用于主動地控制所述主原料流體和所述補充流體中的至少一者的溫度的裝置(122)。

3.根據權利要求2所述的再循環設備，其特征在于，所述再循環設備包括用于主動地控制所述主原料流體和補充流體中的至少一者的溫度低于反應閾值溫度的裝置(122)。

4.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述再循環設備包括裝置(124)，以當所述系統所需要的至少一種主原料流體的量大于用于誘發再循環的期望流量的動力流所需要的量時，使所述主原料流體的一部分旁通所述噴射器(110)的所述噴嘴(114)而到達所述噴射器的下游。

5.根據權利要求4所述的再循環設備，其特征在于，所述再循環設備包括裝置(124)，用于使至少一種主原料流體的所述一部分基于所述噴射器(110)的所述噴嘴(114)的壓力水平被動地進行旁通。

6.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述主原料流體是含碳燃料，并且所述至少一種補充流體是空氣和水中的至少一者。

7.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述噴射器(110)包括第一級(126)和第二級(128)，每一級均包括用于所述主原料流體的相對高壓主進口、用于夾帶流體的相對低壓抽吸進口、和中間壓力出口，并且所述第一級的出口被連接到所述第二級的所述主進口，且在所述第一級處使用至少一種主原料流體來夾帶至少另一種主原料流體以形成將在所述第二級中使用的混合物，用以誘發陽極(100)側氣體的再循環。

8.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述至少一種補充流體是惰性氣體，供在關閉或瞬態情況下由所述系統的再循環清洗使用。

9.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述再循環設備包括裝置(150)，用于回收并重新加壓陽極(100)側氣體的一部分，以進一步用作所述噴射器(110)中的所述補充流體，用以誘發陽極側氣體的再循環。

10.根據權利要求1所述的再循環設備，其特征在于，所述再循環設備包括裝置(129)，用于激活并促進所述噴射器(110)的所述噴嘴(114)的上游的至少一種主原料流體的化學反應，用以實現所述主原料流體的期望溫度和期望體積。