排气处理单元制造技术

一种用于消耗主燃料电池模块的排气流中的燃料的燃料电池排气处理单元，其包括燃料电池组件，燃料电池组件被配置成从主燃料电池模块的阳极流动路径接收排气流，燃料电池组件被电气连接和配置成在排气流离开单元之前将来自主燃料电池模块的排气流中剩下的燃料消耗到预定水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】排气处理单元
本专利技术涉及用于处理主燃料电池模块的排气的排气处理单元。特别地，其涉及用于消耗主燃料电池模块的排气中的任何氢气的单元。
技术介绍
传统的电化学燃料电池将燃料和氧化剂(通常两者都是以气流的形式)转化成电能和反应产物。使氢气和氧气反应的普通类型电化学燃料电池包括高分子离子(质子)交换膜(polymericion(proton)exchangemembrane,PEM)，其中燃料和空气越过膜的相应侧面。因此，燃料越过膜(以及任何气体扩散结构)沿着阳极流动路径流动，氧化剂沿着阴极流动路径并且越过膜的另一侧面(以及任何气体扩散结构)流动。质子(即，氢离子)传导通过PEM，被传导通过连接燃料电池的阳极和阴极的电路的电子平衡。为了增大可用电压，可形成包括若干这样的膜的堆叠，其布置有分开的阳极流体流动路径和阴极流体流动路径。这样的堆叠一般是块体的形式，其包括由堆叠的任一端处的端板保持在一起的许多单独的燃料电池板。阳极进气歧管一般传递燃料(例如氢气)到阳极流动路径并且阴极出气歧管接收来自阳极流动路径的排气。同样地，阴极进气歧管一般传递氧化剂到阴极流动路径并且阴极出气歧管接收来自阳极流动路径的排气。阳极排气可包括未使用的燃料(如氢气)。优选地，避免将氢气释放到大气中。
技术实现思路
依据本专利技术的第一方面，我们提供了一种用于消耗主燃料电池模块的排气流中的燃料的燃料电池排气处理单元，包括：燃料电池组件，其被配置成接收来自主燃料电池模块的阳极流动路径的排气流，燃料电池组件被电气连接和配置成在排气流离开单元之前将来自主燃料电池模块的排气流中剩下的燃料消耗到预定水平。这是有益的，因为，排气和清洗气体(purgegas)中存在的任何燃料能够在专用的排气处理单元中被消耗，并且因此可以减少释放到大气中的燃料。进一步地，燃料电池组件可被电气控制，以便其有效地消耗氢气。可控制主燃料电池以为负载提供电力，而燃料电池排气处理单元可被配置或被控制以优化燃料的消耗。配置燃料电池组件以使排气中的燃料含量消耗到预定水平(如基本上没有燃料)，并在其流过组件时提供处理燃料电池排气流的有效方法。排气流可包括用于驱动来自主燃料电池的反应副产物和污染物的清洗气体。清洗气体可包括主电池使用的燃料，例如氢气。燃料电池组件可包括在阳极流动路径中以气流序列(ingasflowseries)布置的多个单独的燃料电池。因此，阳极气流依次通过多个燃料电池中的每一个。多个燃料电池可以彼此非电气连接。因此，当以气流序列布置时它们可以不是电气序列。对多个燃料电池的每一个进行单独电气操作是有益的。这使单元能够对燃料电池组件中的每个燃料电池中存在的燃料浓度作出反应以消耗未使用的燃料或清洗气体。燃料电池组件可包括控制器，控制器用于控制燃料电池组件中至少一个燃料电池的阳极和阴极之间的电流流动，以消耗在排气流中剩下的氢气。因而，该燃料电池或每个燃料电池的阳极和阴极可经由控制器连接在一起。因此，控制器能够控制燃料电池的阳极和阴极之间的电流流动。因而，如果检测到阳极和阴极之间的电压(其说明在燃料电池中存在氢气)，则控制器可允许电流流动以消耗氢气。组件中的每个燃料电池可包括可以控制该燃料电池或每个燃料电池的控制器或常规控制器。可选择地，控制器包括具有预定电阻的无源控制器。因而无源控制器提供燃料电池的阳极和阴极之间的电流路径，以使其可即刻消耗燃料。因而，无源控制器可包括电导线或电导轨道(track)。控制器可被配置成控制至少一个燃料电池的电流流动，以响应于燃料电池组件中的至少一个燃料电池的电气输出的测量。因而，一个或更多个燃料电池两端的电压可用来控制在一个或更多个燃料电池的阳极和阴极之间流动的电流。给定燃料电池两端的电压可用于控制组件中的该燃料电池或不同燃料电池两端的电流流动。燃料电池组件可包括至少两个燃料电池以及控制器，该控制器被配置成控制第一燃料电池的阳极和阴极之间的电流流动，以响应于燃料电池组件中位于第一燃料电池上游的至少一个燃料电池的电气输出的测量。燃料电池排气处理单元可包括清洗阀(purgevalve)，该阀布置在燃料电池排气处理单元的燃料电池组件的下游，清洗阀被配置成控制来自处理单元的排气流的排放。因此，清洗阀可控制已经通过燃料电池排气处理单元的燃料电池组件的气体的释放(如到大气中)。在其他示例中，清洗阀由限制件(restriction)替换以控制通过该单元流出阳极流动路径的流速。清洗阀可由清洗阀控制器致动(actuate)，清洗阀控制器被配置成致动清洗阀，以响应于燃料电池组件中的至少一个燃料电池的电气输出的测量。排气中存在的氢气可被检测为一个或更多个燃料电池两端的电压。因此，电气输出可用于确定何时能够打开清洗阀。清洗阀可由清洗阀控制器致动，清洗阀控制器被配置成基于接收到指示清洗操作的清洗信号而致动清洗阀，其包括通过主燃料电池组件的阳极流动路径的清洗气体的流动。因而，清洗阀控制器可基于自清洗操作开始以来的时间段确定何时打开清洗阀。因此，燃料电池组件消耗用于清洗操作的氢气所花费的时间可被估计并用于控制清洗阀。清洗阀可由清洗阀控制器致动，清洗阀控制器被配置成基于排气流的压力的测量而致动清洗阀。因此压力传感器可存在于单元中。燃料电池组件可布置在排气管中用于在排气流沿着该排气管行进时处理排气流。排气管(pipe)或排气导管(conduit)可分成阳极流动路径和阴极流动路径，其中燃料电池组件布置在阳极和阴极流动路径之间，其中，阳极侧和阴极侧位于该相应的流动路径中。根据本专利技术的第二方面，我们提供了主燃料电池模块和如第一方面定义的燃料电池排气处理单元的组合，该主燃料电池模块包含通过其的阳极流动路径，处理单元与主燃料电池模块以气流序列连接以接收排气流。燃料电池组件可不与主燃料电池模块电气连接。根据本专利技术的第三方面，我们提供了一种处理来自主燃料电池模块的排气流的方法，其包括:将排气流施加到燃料电池组件；控制燃料电池组件以消耗存在于排气流中的任何燃料，以产生处理过的排气流；以及可选择地从组件释放该处理过的排气流。该方法可包括电气控制燃料电池组件以高效消耗燃料。该方法可包括控制清洗阀的步骤，其基于燃料电池组件的电气输出，释放来自燃料电池组件的排气流。排气流可被保留在燃料电池组件中直到排气流中的任何燃料被消耗到预定水平。处理过的排气可释放到大气中。因而，燃料电池组件的清洗阀的控制提供了在燃料电池组件中要消耗燃料的时间。可以使用清洗阀的控制和燃料电池组件的电气控制的组合。根据本专利技术的第四方面，我们提供了一种被主燃料电池供电的交通工具，并且其包括本专利技术第一方面所述的燃料电池排气处理单元。该交通工具可包括汽车、公共汽车、客车、摩托车、飞机、船或交通工具运输的任何其它形式。我们也公开了一种用于消耗排气流(不管该排气流是否来自主燃料电池模块)中的燃料的燃料电池排气处理单元，其包括燃料电池组件，该燃料电池组件被配置成接收排气流，燃料电池组件被电气连接和配置成在排气流离开单元之前将来自主燃料电池模块的排气流中剩下的燃料消耗到预定水平。附图说明现在下面只以示例的方式参考以下附图详细说明本专利技术的实施例，其中：图1示出燃料电池排气处理单元的第一示例的示意图；图2示出图1单元的示例燃料电池组件和清洗阀的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于消耗主燃料电池模块的排气流中的燃料的燃料电池排气处理单元，包括：燃料电池组件，其被配置成接收来自所述主燃料电池模块的阳极流动路径的所述排气流，所述燃料电池组件包括控制器，所述控制器被配置成控制所述燃料电池组件中至少一个燃料电池的阳极和阴极之间的电流流动，以在所述排气流离开单元之前将来自所述主燃料电池模块的所述排气流中剩下的燃料消耗到预定水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.12 GB 1500439.31.一种用于消耗主燃料电池模块的排气流中的燃料的燃料电池排气处理单元，包括：燃料电池组件，其被配置成接收来自所述主燃料电池模块的阳极流动路径的所述排气流，所述燃料电池组件包括控制器，所述控制器被配置成控制所述燃料电池组件中至少一个燃料电池的阳极和阴极之间的电流流动，以在所述排气流离开单元之前将来自所述主燃料电池模块的所述排气流中剩下的燃料消耗到预定水平。2.根据权利要求1所述的单元，其中所述燃料电池组件包括以气流序列布置的多个单独的燃料电池以接收来自所述阳极流动路径的所述排气流。3.根据权利要求2所述的单元，其中所述多个燃料电池彼此非电气连接。4.根据权利要求1-3中任一项所述的单元，其中所述控制器包括具有预定电阻的无源控制器。5.根据权利要求1-3中任一项所述的单元，其中所述控制器被配置成响应于所述燃料电池组件中的至少一个燃料电池的电气输出的测量，控制所述燃料电池组件中至少一个燃料电池的所述电流流动。6.根据权利要求1-3中任一项所述的单元，其中所述燃料电池组件包括至少两个燃料电池，且所述控制器被配置成响应于所述燃料电池组件中位于特定燃料电池上游的至少一个其他燃料电池的电气输出或感测参数的测量，控制所述组件的所述特定燃料电池的阳极和阴极之间的所述电流流动。7.根据权利要求1所述的单元，其中所述燃料电池排气处理单元包括布置在所述燃料电池组件下游的清洗阀，所述清洗阀被配置成控制来自所述处理单元的所述排气流的排放。8.根据权利要求7所述的单元，其中所述清洗阀由清洗阀控制器致动，所述清洗阀控制器被配置成响应于所述燃料电池组件中的至少一个燃料电池的电气输出的测量，致动所述清洗阀。9.根据权利要求7所述的单元，其中所述清洗阀由清洗阀控制器致动，所述清洗阀控制器被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·贝尔德，
申请(专利权)人：智能能源有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB