[發明專利]燃料電池裝置，具有其的車輛和燃料電池裝置的操作方法

有效

• 申請號: 201711168793.8
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108091906B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 托爾斯滕·勞;安德烈·卡普
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 趙赫;張晶

本發明公開了用于車輛的燃料裝置、具有燃料電池裝置的車輛以及用于燃料電池裝置的操作方法。燃料電池裝置包括第一管道、第二管道和壓力調節器。第一管道將氣罐連接到燃料電池。第二管道將燃料電池與第二管道的開口端連接。燃料電池被布置成由包含在氣罐中的蒸發的液化氣驅動。壓力調節器被布置成控制液化氣的蒸發。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年11月21日提交的申請號為102016222935.4的德國專利的優先權和權益，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及燃料電池裝置、具有這種燃料電池裝置的車輛以及燃料電池裝置的操作方法。特別地，車輛是由液化氣(簡稱LG)，特別是液化天然氣(簡稱LNG)或液化合成氣驅動。

液化天然氣是已經被轉化成液態的天然氣，以便于存儲或運輸。其占氣態天然氣體積的1/600左右。天然氣通常在接近大氣壓時通過將其冷卻到大約-162℃(-260℉)而被壓縮成液體，其中最大輸送壓力設定在大約25千帕(4psi)。

液化天然氣實現比壓縮天然氣(縮寫為CNG)更高的體積減小量，使得LNG的(體積)能量密度是CNG的(體積)能量密度的2.4倍，或者是柴油(體積)能量密度的60％。這使得LNG在不存在管道的長距離輸送情況下具有成本效益。

除了上面提到的液化氣的特性之外，特別設計的低溫海船(LNG運輸船)或低溫油罐車用于它的運輸。LNG主要用于將天然氣輸送到市場，在那里將天然氣再氣化并分配為可用于天然氣車輛的管道天然氣。

其相對較高的生產成本和需要將其存儲在昂貴的低溫貯罐中阻礙了廣泛的商業用途。在能源基礎上，預計LNG的產量在不久的將來會增加。

此外，可以獲得大量的天然氣和合成氣(即來自生物質或費-托合成)。這些氣體的輸送通常需要液化(如上所述的體積效益)。

現有技術中用于運輸天然氣的應用大多使用壓縮天然氣。因此，液化氣必須從液態轉變回氣態。此外，為了通過合理的貯罐尺寸達到可接受的操作范圍，必須對氣體加壓。這個過程是非常低效且是耗能的。

為了克服這個瓶頸，比如能源浪費，液化氣被直接加注在氣罐中。明確并且強制性的是，用于存儲液化氣的氣罐通常要格外進行隔離，以盡量減少液化氣的蒸發。

上面詳細說明了蒸發過程和相關問題(1升液化氣對應于600升天然氣以及液化氣的存儲條件)。通常，在車輛的行駛模式期間，液化氣的蒸發不是問題，因為蒸發的液化氣在內燃機，例如燃氣輪機或活塞發動機中燃燒。當車輛停放在通風不良或沒有通風的地方時，就開始有挑戰了，并且根據貯罐的壓力限制，比如，例如歐洲的“壓力設備指令97/23/EC(PED)”，液化氣不能存儲在專用罐中(也參見上文)。例如，這可能是一個公共場所或私人停車場。在停車模式期間，操作內燃機來燃燒蒸發的氣體通常是不可取的。放出蒸發的液化氣也是危險的，因為會由于一氧化碳和/或二氧化碳排放，導致車輛周圍產生有毒的環境。例如，車庫將成為毒氣室。

因此，液化氣需要上述的專用罐，其中為了提供合理的里程，在對車輛的貯罐，即所謂壓縮氣罐加注燃料之前，氣體必須被高度加壓。

另外，液化氣需要在液化氣罐中被冷卻。因此，需要冷卻或需要蒸發的液化氣的成本密集型氣體管理。

因此，需要有效地利用蒸發的液化氣。例如，還需要將液化氣存儲在沒有特殊處理的常規的儲罐中。也就是說，需要車輛以節能和環保的方式管理例如在車輛中的蒸發的液化氣，以廣泛地用于商業用途。

US 6798083B2涉及一種用于燃料電池的低溫功率調節系統，其通過用于為這些燃料電池供電的液態氫或液態天然氣(甲烷)或由高溫超導電纜供應的液態氮來進行冷卻。

發明內容

本發明涉及燃料電池裝置、使用燃料電池裝置的車輛以及燃料電池裝置的操作方法。