利用废热的燃料电池装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用废热的燃料电池装置(1)，其包括至少一个燃料电池(100)，燃料电池在运行时产生电能和热量。此外，燃料电池装置(1)具有带有至少一个热电式发电机(210)的发电机设备(200)。发电机设备(200)布置在燃料电池装置(1)中，使得至少一个热电式发电机(210)通过由至少一个燃料电池(100)产生的热量而产生电能。此外，燃料电池装置(1)包括蓄电池(300)，用于存储由至少一个热电式发电机(210)产生的电能。

Fuel cell device using waste heat

【技术实现步骤摘要】
利用废热的燃料电池装置
本专利技术涉及一种燃料电池装置，其中，由燃料电池产生的热量作为废热被导出。
技术介绍
在燃料电池装置的燃料电池中进行氢气与氧气之间的化学反应。在此，化学反应是燃料电池中的放热反应，通过该放热反应产生热量。产生的热量与燃料电池功率有关。在200kW燃料电池装置中，可以产生最多大约300kW的热功率。在大多情况下，产生的热量作为废热被导出，并且未消耗地被输出至环境中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种利用废热的燃料电池装置，从而由燃料电池装置的燃料电池产生的热量可以用于产生能量。所述技术问题按照本专利技术通过一种利用废热的燃料电池装置解决，所述燃料电池装置包括：-至少一个燃料电池，所述燃料电池在运行时产生电能和热量，-具有至少一个热电式发电机的发电机设备，其中，所述发电机设备布置在燃料电池装置中，使得至少一个热电式发电机通过由至少一个燃料电池产生的热量而产生电能，-蓄电池，用于存储由至少一个热电式发电机产生的电能。根据实施方式，燃料电池装置包括至少一个燃料电池，燃料电池在运行中产生电能和热量。此外，燃料电池装置包括具有至少一个热电式发电机的发电机设备。发电机设备布置在燃料电池装置中，使得至少一个热电式发电机通过由至少一个燃料电池产生的热量而产生电能。此外，燃料电池装置包括蓄电池，用于存储由至少一个热电式发电机产生的电能。通过使用具有至少一个热电式发电机的发电机设备，在至少一个燃料电池中产生的热量的至少一部分可以转换为电能。电能可以存储在蓄电池中。通过使用蓄电池和将电能存储在蓄电池中，至少一个燃料电池可以自给自足地运行，方法是，存储的电能用于运行至少一个燃料电池。存储在蓄电池中的电能例如可以用于运行燃料电池子部件，其对于至少一个燃料电池的常规运行来说是需要的。根据另外的实施方式，存储在蓄电池中的电能可以用于运行设有燃料电池装置的车辆的电气部件。燃料电池装置例如可以设置在轨道运行车辆、尤其列车中。例如可以通过轨道运行车辆的冷却设施确保对热电式发电机的冷却。此外，被充电的蓄电池可以用作轨道运行车辆的车载电源电池的冗余件。在车载电池发生故障的情况下可以通过冗余蓄电池来操作对于安全重要的照明。在列车中使用燃料电池装置的情况下，存储在蓄电池中的电能例如可以用于运行列车的辅助运行变流器(HUB)。至少一个热电式发电机构造用于通过塞贝克效应将热能转换为电能，热能作为废热从至少一个燃料电池装置导出。至少一个热电式发电机包括半导体，其触点承受不同的温度。半导体的一侧例如可以被至少一个燃料电池的废热绕流，而半导体的另一侧被冷却剂绕流。通过在热电式发电机的两侧的温度差异产生热电压。在闭合的电路中，通过产生的热电压使电流流动。该电流可以作为充电电流输送至燃料电池装置的蓄电池，从而在蓄电池中存储有电能。由蓄电池提供的电能可以进一步用于运行列车和/或至少一个燃料电池的子部件。附图说明以下根据附图详细阐述本专利技术，附图示出燃料电池装置或燃料电池装置的部件的实施例。在附图中：图1示出燃料电池装置的实施方式，其利用在燃料电池装置的运行中产生的废热，和图2示出燃料电池装置的发电机设备的热电式发电机的系统的实施方式，所述燃料电池装置利用在燃料电池装置的运行中产生的废热。具体实施方式图1所示的利用废热来产生能量的燃料电池装置1包括至少一个燃料电池100，该燃料电池在运行中产生电能和热量。此外，燃料电池装置1包括具有至少一个热电式发电机210的发电机设备200。发电机设备200布置在燃料电池装置1中，从而至少一个热电式发电机210通过由至少一个燃料电池100产生的热量产生电能。燃料电池装置1此外包括用于存储由至少一个热电式发电机210产生的电能的蓄电池300。根据图1所示的实施方式，燃料电池装置1包括输送线路400，用于将由至少一个燃料电池100产生的热量输送至发电机设备200。输送线路400布置在至少一个燃料电池100与发电机设备200之间，从而由至少一个燃料电池100产生的热量直接被输送至至少一个热电式发电机210，用于转换为电能。因此，在至少一个燃料电池100与发电机设备200或至少一个热电式发电机210之间没有布置用于临时存储至少一个燃料电池的热能/废热的蓄热器。替代地，输送线路400将至少一个燃料电池100与发电机设备200或至少一个热电式发电机210直接连接。由至少一个燃料电池产生的热量因此可以直接作为废热被输送至至少一个将热能转换为电能的热电式发电机210。例如可以通过水产生废热，通过在至少一个燃料电池中的化学反应产生并且在此加热水。根据可能的实施方式，燃料电池装置1包括用于产生热电压的输出端子A200。至少一个热电式发电机210构造用于根据由至少一个燃料电池100产生的热量在输出端子A200上产生热电压。发电机设备200的输出端子A200与蓄电池300连接。根据燃料电池装置1的可能的实施方式，发电机设备200构造用于根据由至少一个燃料电池100产生的热量产生充电电流IL，用于给蓄电池300充电。发电机设备200可以具有多个至少一个热电式发电机210。在图1的所示的实施例中，发电机设备200例如包括热电式发电机210、220和230。为了获得较高的能量输出，热电式发电机210、220和230可以串联连接。根据燃料电池装置1的可能的实施方式，蓄电池300可以与燃料电池装置1的电气部件600连接。电气部件600例如可以构造用于在常规的运行中运行至少一个燃料电池100。通过将燃料电池的热能转换为电能，并且将电能存储在蓄电池中，可以通过附加地可用的能量运行燃料电池子部件。燃料电池子部件例如可以是空气压缩机、氢气再循环风机或加湿器。根据另外的可能的实施方式，电气部件600同样可以是燃料电池100的子部件。电气部件100例如可以构造用于将至少一个燃料电池100加热至使至少一个燃料电池常规运行的运行温度。图1例如示出燃料电池装置1的实施方式，其中，电气部件600构造为用于将至少一个燃料电池100加热至运行温度的热垫。由燃料电池100产生的废热因此可以通过转换为电能而用于燃料电池的常规运行。所建议的具有将至少一个燃料电池100的废热转换为电能的燃料电池装置1尤其能够实现燃料电池装置的燃料电池的自给自足的运行。图2示出具有多个热电式发电机210、220和230的发电机设备200的可能的实施方式。每个热电式发电机210、220和230在第一侧201被冷却剂线路500围绕，并且在对置的第二侧202被输送线路400围绕，冷却剂在冷却剂线路中流动，输送线路用于引导至少一个燃料电池100的废热或废气。因此，热电式发电机的相应的第一侧201被冷却剂流经，并且对置的第二侧202被至少一个燃料电池的废热或废气流经。发电机设备200构造用于根据热电式发电机210、220和230的第一侧201与第二侧202之间的温度差，在发电机设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废热的燃料电池装置，其包括：/n-至少一个燃料电池(100)，所述燃料电池在运行时产生电能和热量，/n-具有至少一个热电式发电机(210)的发电机设备(200)，其中，所述发电机设备(200)布置在燃料电池装置(1)中，使得至少一个热电式发电机(210)通过由至少一个燃料电池(100)产生的热量而产生电能，/n-蓄电池(300)，用于存储由至少一个热电式发电机(210)产生的电能。/n

【技术特征摘要】
20180718 DE 102018211992.91.一种利用废热的燃料电池装置，其包括：
-至少一个燃料电池(100)，所述燃料电池在运行时产生电能和热量，
-具有至少一个热电式发电机(210)的发电机设备(200)，其中，所述发电机设备(200)布置在燃料电池装置(1)中，使得至少一个热电式发电机(210)通过由至少一个燃料电池(100)产生的热量而产生电能，
-蓄电池(300)，用于存储由至少一个热电式发电机(210)产生的电能。


2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其包括：
-输送线路(400)，用于将由至少一个燃料电池(100)产生的热量输送至发电机设备(200)，
-其中，所述输送线路(400)布置在至少一个燃料电池(100)与发电机设备(200)之间，使得由至少一个燃料电池(100)产生的热量被直接输送给至少一个热电式发电机(210)，用于转换为电能。


3.根据权利要求1或2所述的燃料电池装置，
-其中，所述发电机设备(200)具有用于产生热电压的输出端子(A200)，
-其中，至少一个热电式发电机(210)根据由至少一个燃料电池(100)产生的热量在所述输出端子(A200)上产生热电压。


4.根据权利要求3所述的燃料电池装置，其中，所述发电机设备(200)的输出端子(A200)与所述蓄电池(300)相连。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池装置，其中，所述发电机设备(200)构造用于根据由至少一个燃料电池(100)产生的热量而产生充电电流(IL)，用于为所述蓄电池(300)充电。


6.根据权利要求2至5中任一项所述的燃料电池装置，其中，所述发电机设备(200)构造为，至少一个热电式发电机(210)在第一侧(201)被用于导引冷却剂的冷却剂线路(500...

【专利技术属性】
技术研发人员：DNM佩曼达尔，
申请(专利权)人：西门子交通有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE