[發明專利]燃料電池系統及用于其操作的方法

有效

• 申請號: 201980025851.2
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN111989809B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: A·R·科斯加德;M·邦;M·H·索倫森
• 申請（專利權）人: 飛勢生態解決方案有限公司
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04029;H01M8/04014;H01M8/04225;H01M8/0662
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 黃麗娜;吳鵬

1.一種燃料電池系統，包括：

燃料電池(2)；

用于提供液體燃料的液體燃料供應裝置(3)；

蒸發器(6)和上游液體管道(5A)，所述蒸發器用于將液體燃料蒸發成燃料蒸氣，所述上游液體管道連接至所述液體燃料供應裝置(3)，以用于使所述蒸發器(6)從所述液體燃料供應裝置(3)接收液體燃料；

用于將燃料蒸氣催化轉化為合成氣的重整器(7)；用于將燃料蒸氣從所述蒸發器(6)提供至所述重整器的蒸氣管道(5B)；從所述重整器(7)到所述燃料電池(2)的合成氣管道(5C)，用于將合成氣從所述重整器提供至所述燃料電池(2)；

燃燒器(8')，其配置成用于催化燃燒燃料蒸氣或來自所述燃料電池(2)的剩余氣體并用于提供由燃燒得到的熱的排氣，所述燃燒器(8')具有用于排出已燃燒氣體的排氣部，其中所述排氣部經由排氣流動路徑(33)與所述重整器(7)流動連通，以便通過所述排氣加熱所述重整器(7)，其中，所述燃燒器(8')包括催化整料(21)，所述催化整料布置在混合室(31)的延伸方向上和下游，在進入所述催化整料(21)之前，空氣與蒸發的燃料或剩余氣體在所述混合室中混合，其中，所述混合室(31)被套筒(23)圍繞，所述套筒包括圍繞所述混合室(31)的多個開口(29A，29B)，用于在啟動階段中經由所述開口(29A，29B)供應燃料蒸氣和用于在正常操作期間經由所述開口(29A，29B)供應剩余氣體。

2.根據權利要求1所述的燃料電池系統，其中，所述燃料電池系統配置成僅在啟動階段中經由所述開口(29A，29B)供應燃料蒸氣。

3.根據權利要求1或2所述的燃料電池系統，其中，所述燃料電池系統配置成僅在正常操作期間經由所述開口(29A，29B)供應剩余氣體。

4.根據權利要求1或2所述的燃料電池系統，其中，所述開口(29A，29B)布置為第一組開口和第二組開口(29A，29B)，每組開口(29A，29B)均分布在與所述套筒(23)的縱向軸線垂直的平面中，其中，所述第一組開口(29A)的平面與所述第二組開口(29B)的平面相距一距離，其中，所述系統配置用于僅經由所述第一組開口(29A)將燃料蒸氣輸送到所述混合室(31)中和僅經由所述第二組開口(29B)將剩余氣體輸送到所述混合室(31)中。

5.根據權利要求4所述的燃料電池系統，其中，為了與所述燃料電池(2)的正常操作相對比地調節啟動階段期間的質量流量，所述第一組開口(29A)中的開口的數量或尺寸與所述第二組開口(29B)中的開口的數量或尺寸不同。

6.根據權利要求1-2中任一項所述的燃料電池系統，其中，所述燃料電池系統包括排氣熱交換器(17)，所述排氣熱交換器位于在所述燃燒器(8')與所述重整器(7)之間的所述排氣流動路徑(33)中，用于在所述重整器(7)的上游降低排氣的溫度。

7.根據權利要求6所述的燃料電池系統，還包括：主冷卻回路(9A)，用于通過來自所述主冷卻回路(9A)的冷卻液來冷卻所述燃料電池(2)，所述主冷卻回路(9A)包括主熱交換器(11)，所述主熱交換器配置為在所述燃料電池(2)的正常操作期間在冷卻液進入所述燃料電池(2)之前冷卻所述冷卻液；所述燃料電池系統(1)還包括穿過所述排氣熱交換器(17)的輔助冷卻回路(9B)，用于在所述燃料電池(2)的啟動期間將熱量從所述排氣傳遞至所述輔助冷卻回路(9B)中的冷卻液；其中，所述主冷卻回路(9A)和所述輔助冷卻回路(9B)要么

a)經由輔助熱交換器(11B)彼此熱連接，以用于在所述燃料電池系統(1)的啟動期間將熱能從所述輔助冷卻回路(9B)傳遞至所述主冷卻回路(9A)；要么

b)彼此流體連通并且共享冷卻液，以便在所述燃料電池系統(1)的啟動期間使冷卻液流經所述排氣熱交換器(17)，并且然后流經所述燃料電池(2)，以接收來自所述排氣的熱能并將熱能提供給所述燃料電池(2)。

8.根據權利要求6所述的燃料電池系統，其中，所述燃燒器(8′)和所述排氣熱交換器(17)彼此抵接設置，以形成緊湊的燃燒器模塊(8)。