用于利用人造空气操作燃料电池的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统(1)，所述燃料电池系统(1)适合通过包含氧和惰性气体的阴极操作气体以及包含氢和惰性气体的阳极操作气体来操作。本发明专利技术还涉及一种由燃料电池系统(1)操作的负载系统和一种用于操作燃料电池系统(1)的方法。在根据本发明专利技术的方法中，操作气体的各成分被分开地储存，并且在燃料电池系统的操作期间被按照需要的量部分混合，其中操作气体的惰性气体部分被连续地重新循环。在燃料电池系统的操作期间，既不从环境吸收气体，也不将气体排出到环境，并且不将燃料电池废气储存在燃料电池系统或负载系统中。在替代变型中，仅阳极操作气体被混合和重新循环，而阴极操作气体被从环境抽取并且阴极废气被排出到环境。

A method and device for the use of artificial air to operate fuel cells

The invention relates to a fuel cell system (1), and the fuel cell system (1) is suitable for operation through the cathode operation gas containing oxygen and inert gas and the anode operation gas containing hydrogen and inert gas. The invention also relates to a load system operated by a fuel cell system (1) and a method for operating a fuel cell system (1). In the method according to the invention, each component of the operation gas is separately stored, and is mixed in accordance with the quantity required during the operation of the fuel cell system, wherein the inert gas of the operation gas is partially recycled continuously. During the operation of fuel cell system, neither the gas is absorbed from the environment nor the gas is discharged to the environment, and the fuel cell exhaust gas is not stored in the fuel cell system or load system. In alternative variants, only the anode operating gas is mixed and recirculated, while the cathode operating gas is extracted from the environment and the cathode exhaust is discharged to the environment.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用人造空气操作燃料电池的方法和装置
本专利技术的主题是一种用于利用包含惰性气体成分的操作气体操作燃料电池系统的方法；一种可利用包含惰性气体成分的操作气体操作的燃料电池系统；和一种包括这种燃料电池系统的器械系统。在这种方法中，在燃料电池操作期间，燃料电池系统和器械系统、燃料电池废气既不被释放到环境中，也不被储存。在替代实施例中，在燃料电池操作期间，至少阳极废气既不被释放到环境中，也不被储存。
技术介绍
在燃料电池中，通过电解水的逆过程来从化学能产生电能。通过连续地提供氧化物质(氢)和氧化剂(氧)并且连续地排出氧化产物，单个电池连续地提供电流。原则上，不同类型的燃料电池、它们的成分和操作模式是已知的。燃料电池适合为任何器械产生电流。它们以环境友好的可靠的方式并且以高度的效率提供需要的电力。通常以空气的形式提供反应气体之一，氧，在最简单的情况下，从环境吸收空气。在反应之后，(包括产物水的)可能剩余的氧(更确切地说，耗尽氧的空气)被释放回到环境中。必须从储存器(诸如，压缩气瓶)获得另一反应气体，氢。在反应之后，未消耗的氢不能被简单地释放回到环境中。因此，针对燃料电池的氢的供给必须局限于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合利用包含氧和惰性气体的阴极操作气体以及包含氢和惰性气体的阳极操作气体操作的燃料电池系统(1)，包括：‑燃料电池装置(2)，具有至少一个燃料电池(3)，其中所述燃料电池包括具有阴极流动区域(13)的阴极(10)和具有阳极流动区域(23)的阳极(20)，‑氧源(30)、氢源(40)和惰性气体源(50)，‑阴极气路(11)，包括：阴极操作气体流路(12)，用于将阴极操作气体提供到阴极(10)的阴极流动区域(13)中；阴极流动区域(13)；阴极废气流路(14)，用于从阴极流动区域接收阴极废气并且用于将阴极废气重新循环到阴极操作气体流路(12)中；和转换点(15)，阴极废气流路(14)在转变点(...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.14 DE 102015004827.91.一种适合利用包含氧和惰性气体的阴极操作气体以及包含氢和惰性气体的阳极操作气体操作的燃料电池系统(1)，包括：-燃料电池装置(2)，具有至少一个燃料电池(3)，其中所述燃料电池包括具有阴极流动区域(13)的阴极(10)和具有阳极流动区域(23)的阳极(20)，-氧源(30)、氢源(40)和惰性气体源(50)，-阴极气路(11)，包括：阴极操作气体流路(12)，用于将阴极操作气体提供到阴极(10)的阴极流动区域(13)中；阴极流动区域(13)；阴极废气流路(14)，用于从阴极流动区域接收阴极废气并且用于将阴极废气重新循环到阴极操作气体流路(12)中；和转换点(15)，阴极废气流路(14)在转变点(15)转换为阴极操作气体流路(12)，-阳极气路(21)，包括：阳极操作气体流路(22)，用于将阳极操作气体提供到阳极(20)的阳极流动区域(23)中；阳极流动区域(23)；阳极废气流路(24)，用于从阳极流动区域(23)接收阳极废气并且用于将阳极废气重新循环到阳极操作气体流路(22)中；和转换点(25)，阳极废气流路(24)在转换点(25)转换为阳极操作气体流路(22)，-用于从阴极废气流路(14)中的阴极废气分离液体水的装置(16)和用于从阳极废气流路(24)中的阳极废气分离液体水的装置(26)，-用于在阴极气路(11)中产生流动的装置(17)和用于在阳极气路(21)中产生流动的装置(27)，其中装置(17)和/或装置(27)优选地是泵或喷嘴，-阴极气路(11)中的压力传感器(18)、阳极气路(21)中的压力传感器(28)、阴极气路(11)中的温度传感器(19)和阳极气路(21)中的可选的温度传感器(29)，用于确定阴极气路(11)中的气体的实际量并且用于确定阳极气路(21)中的气体的实际量，-从惰性气体源(50)通向阴极气路(11)中的转换点(15)或通向转换点(15)上游的点的惰性气体流路(51,52)和从惰性气体源(50)通向阳极气路(21)中的转换点(25)或转换点(25)上游的点的惰性气体流路(51,54)，-从氧源(30)通向阴极气路(11)中的转换点(15)的氧流路(31)和从氢源(40)通向阳极气路(21)中的转换点(25)的氢流路(41)，-用于将惰性气体提供给阴极气路(11)和阳极气路(21)直至在阴极气路(11)和阳极气路(21)中达到惰性气体的标称量的装置，-用于将氧提供给阴极气路(11)直至在阴极气路(11)中达到氧的标称量的装置，和-用于将氢提供给阳极气路(21)直至在阳极气路(21)中达到氢的标称量的装置。2.如权利要求1所述的燃料电池系统(1)，还包括：用于将来自氧流路(31)的氧或来自惰性气体流路(51,52)的惰性气体在阴极气路(11)的转换点(15)提供到阴极气路(11)中的装置和/或用于将来自氢流路(41)的氢或来自惰性气体流路(51,54)的惰性气体在阳极气路(21)的转换点(25)提供到阳极气路(21)中的装置。3.如权利要求1或2所述的燃料电池系统(1)，其中所述用于将惰性气体提供给阴极气路(11)和阳极气路(21)的装置是惰性气体流路(51)中的减压器(53)，和/或用于将氧提供给阴极气路的装置是氧流路(31)中的减压器(33)，和/或用于将氢提供给阳极气路(21)的装置是氢流路(41)中的减压器(43)。4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料电池系统(1)，还包括：至少一个容器(60)，用于储存液体水，容器(69)优选地经水泵(61)与用于分离液体水的装置(16)和/或与用于分离液体水的装置(26)处于流体连接。5.如权利要求1至4中任一项所述的燃料电池系统(1)，还包括：用于从阴极废气流路(14)排出气体的装置(5)和/或用于从阳极废气流路(24)排出气体的装置(7)。6.如权利要求1至5中任一项所述的燃料电池系统(1)，还包括：用于利用阴极气路(11)产生真空的装置和/或用于在阳极气路(21)中产生真空的装置。7.一种适合利用作为阴极操作气体的空气以及包含氢和氮的阳极操作气体操作的燃料电池系统(1)，包括：-燃料电池装置(2)，具有至少一个燃料电池(3)，其中所述燃料电池包括具有阴极流动区域(13)的阴极(10)和具有阳极流动区域(23)的阳极(20)，-氧源(30’)、氢源(40)和氮源(50)，-阴极气体流路(11’)，包括：阴极操作气体流路(12)，用于将阴极操作气体提供到阴极(10)的阴极流动区域(13)中；阴极流动区域(13)；和阴极废气流路(14)，用于从阴极流动区域接收阴极废气，-阳极气路(21)，包括：阳极操作气体流路(22)，用于将阳极操作气体提供到阳极(20)的阳极流动区域(23)中；阳极流动区域(23)；阳极废气流路(24)，用于从阳极流动区域(23)接收阳极废气并且用于将阳极废气重新循环到阳极操作气体流路(22)中；和转换点(25)，阳极废气流路(24)在转换点(25)转换为阳极操作气体流路(22)，-装置(16)，用于从阳极废气流路(24)中的阳极废气分离液体水，-装置(27)，用于在阳极气路(21)中产生流动，其中装置(27)优选地是泵或喷嘴，-阴极气体流路(11’)中的压力传感器(18)、阳极气路(21)中的压力传感器(28)、阴极气体流路(11’)中的温度传感器(19)和阳极气路(21)中的可选的温度传感器(29)，用于确定阴极气体流路(11’)中的气体的实际量并且用于确定阳极气路(21)中的气体的实际量，-氮流路(51,54)，从氮源(50)通向阳极气路(21)中的转换点(25)或通向转...

【专利技术属性】
技术研发人员：奎林·梅德尔，
申请(专利权)人：PM燃料电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE