[發明專利]燃料電池系統及其運行方法

在審

• 申請號: 201980051252.8
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN112514123A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 托馬斯·克勞斯;貝恩德·賴特爾;約爾格·馬斯;斯特芬·普拉尼澤爾;邁克爾·賴西格;文森特·勞勒;多米尼克·萊波爾德;朱利安·馬金森;珍妮特·西瓦爾德
• 申請（專利權）人: AVL李斯特有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04089;H01M8/04701;H01M8/0612;H01M8/124
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;何月華

1.一種燃料電池系統(100)，具有：

-至少一個燃料電池堆(1)，其具有陽極部(2)和陰極部(3)，

-用于將經過重整的陽極供應氣體從重整器(4)供應至該陽極部(2)的陽極供應部(5)，

-用于對該重整器供應氣體進行重整的該重整器(4)，

-用于將該重整器供應氣體供應至該重整器(4)的重整器供應部(14)，

-用于回輸陽極廢氣以便在該陽極部(2)中再利用的陽極再循環部(6)，

-換熱器(8)，其具有用于引導陽極廢氣的第一流體導流部(9)和用于引導重整器供應氣體的第二流體導流部(10)，其中，該第一流體導流部(9)和該第二流體導流部(10)在該換熱器(8)之內至少局部為了陽極廢氣與重整器供應氣體之間的熱傳遞而相互處于傳熱連接中，和

-在該第一流體導流部(9)下游且在該第二流體導流部(10)上游的風扇部(24)，在該風扇部中布置有用于將陽極廢氣從該第一流體導流部(9)經由該風扇部(24)引導至該第二流體導流部(10)的再循環風扇(11)，

-冷卻流體導流部(25)，其用于將冷卻流體送入在該再循環風扇(11)上游的該風扇部(24)，以冷卻在該再循環風扇(11)上游的該風扇部(24)中的陽極廢氣，

-燃料源(13)，其布置在該換熱器(8)的上游，以及

-被集成在該換熱器(8)中的蒸發器(12)，用于蒸發來自該燃料源(13)的燃料。

2.根據權利要求1所述的燃料電池系統(100)，其特征是，在該冷卻流體導流部(25)的上游設置有用于將呈陰極供應氣體形式的冷卻流體送入該冷卻流體導流部(25)的陰極氣體風扇(7)。

3.根據前述權利要求之一所述的燃料電池系統(100)，其特征是，該第二流體導流部(10)具有：用于將回送的陽極廢氣和/或冷卻流體輸入該第二流體導流部(10)的第一流體入口(18)、用于將蒸發的燃料送入該第二流體導流部(10)的第二流體入口(19)和用于輸出呈重整器供應氣體形式的由回送的陽極廢氣、冷卻流體和/或蒸發的燃料構成的流體混合物的流體出口(20)，其中，在該第二流體導流部(10)之內設計有多孔分隔層(21)，蒸發的燃料能夠流過該分隔層而與回送的陽極廢氣和/或冷卻流體混合。

4.根據前述權利要求之一所述的燃料電池系統(100)，其特征是，該第一流體導流部(9)和該第二流體導流部(10)在該換熱器(8)之內設計成至少局部相互對流，以便彼此對流地引導陽極廢氣和重整器供應氣體。

5.根據前述權利要求之一所述的燃料電池系統(100)，其特征是，在該陽極再循環部(6)中設置有分叉部(16)，用于將一部分陽極廢氣分流向該第一流體導流部(9)并將另一部分陽極廢氣分流向該燃料電池系統(100)的補燃器(17)。

6.一種用于根據前述權利要求之一所述的燃料電池系統的運行方法，其中，借助該再循環風扇(11)經由該第一流體導流部(9)吸入陽極廢氣且隨后借助于該再循環風扇(11)經過該第二流體導流部(10)將其送向該重整器(4)，同時冷卻流體借助于該再循環風扇(11)經過該第二流體導流部(10)被送向該重整器(4)。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征是，該冷卻流體是通過該陰極氣體風扇(7)以環境空氣形式從該燃料電池系統(100)的環境被送入該冷卻流體導流部(25)的。

8.根據權利要求6至7之一所述的方法，其特征是，自該燃料源(13)給該蒸發器(12)供應燃料，該燃料主要具有含碳氫化合物的燃料、尤其是超過80％。

9.一種機動車(1000)，具有根據權利要求1至5之一所述的用以提供電能的燃料電池系統(100)和至少一個用于在至少有時利用由該燃料電池系統(100)提供的電能情況下驅動該機動車(1000)的電動機(200)，其中，該燃料電池系統(100)被配置和設計用于執行根據權利要求6至8之一所述的方法。