燃料电池系统和燃料供应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃料电池系统和燃料供应装置。该燃料电池系统包括：至少一个电产生单元，该电产生单元用于通过氧和氢之间的电化学反应生成电能；用于重整燃料以生成提供给电产生单元的氢气的重整器；用于吸收贮存在燃料贮存器中的液体燃料和供应燃料给重整器的燃料供应装置；以及用于供应氧气到电产生单元的氧供应源。该燃料供应装置采用具有毛细管通道的吸收器，在毛细管通道中，由于热能引起的浓度差而产生渗透压。渗透压使得燃料流动。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统和燃料供应装置
本专利技术涉及一种燃料电池系统，尤其涉及一种用于给重整器(reformer)供应燃料的燃料供应装置。
技术介绍
本领域公知，燃料电池是一种用于通过氧和氢之间的化学反应产生电能的系统。在一些燃料电池系统中，氢可以作为液态或气态碳氢化合物材料提供，比如甲醇、乙醇或者天然气。近来，在燃料电池领域中，一种聚合物电解质膜燃料电池(以下称作PEMFC)已被开发出来。因为PEMFC具有良好的输出特性、低的操作温度、以及快速启动和响应性能，所以它具有广阔的应用范围，比如用于交通工具的移动电源、用于房屋或建筑物的分散式电源、以及电子装置中使用的小尺寸电源。PEMFC系统通常包括堆(stack)、重整器、燃料罐和燃料泵。堆是一发电装置，其由多个单元电池组成。燃料泵将燃料从燃料罐供应给重整器。重整器重整燃料以生成氢气，并提供氢气到堆。因此，在PEMFC系统中，燃料罐中的燃料通过燃料泵传送到重整器中，在重整器中燃料被重整以生成氢气。然后，氢气连同由单独的泵或压缩机所提供的空气一起供应到堆。随后，氢气与空气中的氧气在堆中发生电化学反应从而产生电能。堆产生的电能的一部分被消耗，以驱动整个系统。驱动该系统所消耗的这部分电能被称作“寄生电能”。因为传统燃料电池系统包含为重整器提供燃料的单独的燃料泵，所以随着用于驱动单独的燃料泵的寄生电能增加，整个系统的容量和其能量效率减小。另外，因为传统燃料电池系统必须具备用于该单独的燃料泵的空间，所以很难将这样的系统设计为紧凑的尺寸。
技术实现思路
-->本专利技术的一个实施例提供一种简单结构的燃料供应装置，该装置可以为重整器提供燃料。本专利技术的另一个实施例中，提供一种采用该燃料供应装置的燃料电池系统。根据本专利技术的一个实施例，提供一种用于燃料电池系统的燃料供应装置。该燃料供应装置包含可贮存燃料的燃料贮存器、与燃料贮存器相连从而自燃料贮存器吸收燃料并且为重整器提供燃料的流动单元。燃料贮存器包括用来排出燃料的排料口。流动单元连接该排料口。流动单元包含由多孔材料构成的吸收器，该吸收器通过毛细管作用吸收燃料。例如，该吸收器可以包含毛细管通道，其具有至少一个多孔入口和至少一个与该入口相连的出口。在吸收器中，由于热能引起的浓度差，在毛细管通道中产生渗透压。该渗透压允许燃料流动。密封件可设置在除了入口和出口外的吸收器的整个表面上，以避免燃料的泄漏。在本专利技术的一个实施例中，毛细管通道包含：第一部分，该第一部分具有从入口向出口横截面积逐渐减小的路径；以及第二部分，该第二部分与第一部分相连，且具有朝出口其横截面积逐渐增加的路径。在吸收器的一面上，可以设置至少一个槽，从而形成出口。在一个实施例中，流动单元包括与吸收器接触的加热器，从而为吸收器提供热能以蒸发燃料。通过蒸发燃料，实现了浓度差，并且渗透压通过流动单元汲取燃料。在一个实施例中，加热器包含加热板，该加热板被设置为与对应第二部分的吸收器的表面相接触。并入加热板的加热线圈产生热能。根据本专利技术的另一个实施例，提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统包含：至少一个电产生单元，该电产生单元用于通过氢和氧之间的电化学反应产生电能；重整器，用于重整燃料以生成被供给至电产生单元的氢气；用于供给氧到电产生单元的氧供应源；以及如上所述的燃料供给装置，用于提供燃料给重整器。如本领域公知的那样，可以提供多个电产生单元以形成电产生单元的堆。在这样的实施例中，重整器和堆通过氢气供应通路相互连接，并且氢气供应通路设置有阀。-->重整器可以包含用于由燃料生成氢气的重整反应器单元。这种催化反应器的例子是本领域公知的。重整器也可以包含一个或多个一氧化碳缩减单元，其用于减少来自重整反应器单元的所重整的气体中所包含的一氧化碳的量。在一个实施例中，燃料供应装置包含形成密封空间的燃料贮存器、以及连接至该燃料贮存器以吸收燃料并且提供燃料给重整器的流动单元。流动单元可以包含由多孔材料构成的吸收器，以吸收燃料。此类吸收器包含至少一个毛细管通道，该毛细管通道具有至少一个多孔入口和与入口相连的至少一个出口。吸收器通过热能引起的浓度差异在毛细管通道中生成渗透压。这样的渗透压引起燃料通过毛细管通道流动。流动单元可包含与吸收器相接触的加热器，该加热器提供热能以蒸发燃料并产生渗透压。另外，氧供应源可包含空气压缩机，其用于为电产生单元供应空气。附图说明通过以下实施例的描述，并结合相应的附图，本专利技术的这些和/或其它方面和优点将变得明显和更易理解，其中：图1是示出根据本专利技术的一个实施例的燃料电池系统的框图；图2是示出图1的堆的分解透视图；图3是示出图1的燃料供应装置的示意性横截面视图；图4是分解透视图，示出图3的流动单元；以及图5是横截面视图，示出图4的所装配的流动单元。具体实施方式现在将参照附图详细描述本专利技术的示范实施例，以使本领域技术人员可以没有困难地实施它们。然而，本专利技术可以以不同于此处所描述的示范实施例的各种方式实施，并不意味被所描述的实施例限定。图1是一框图，示出根据本专利技术一实施例的燃料电池系统；图2是分解透视图，示出图1的堆。根据本专利技术一实施例的燃料电池系统100采用了聚合物电极膜燃料电-->池(PEMFC)。通过重整包含氢的燃料生成氢气。氢气与氧化气体发生电化学反应，从而生成电能。在这样的燃料电池系统100中，该含氢的燃料被选取来包括任何含氢的液体燃料，比如甲醇、乙醇，或者包括含氢的气体燃料，比如天然气。然而，对于本实施例，所描述的燃料是包含液体燃料和水的混合燃料。根据本专利技术，用于系统100的氧化气体可以是氧气、在单独的存储容器中储存的空气、或者大气空气。对于本实施例，大气空气作为用来与氢气反应的氧化气体的源。根据本专利技术的燃料电池系统100包含：至少一个电产生单元11，该电产生单元通过氧和氢之间的电化学反应生成电能；重整器30，该重整器重整燃料以生成提供给电产生单元11的氢气；燃料供应装置50，该燃料供应装置为重整器30供应燃料；以及氧供应源70，在本实施例中该氧供应源是为电产生单元11提供大气空气的空气压缩机71。电产生单元11与重整器30和氧供应源70连接以便从重整器30接收氢气并从氧供应源70接收空气，并且在氢气中的氢与空气中的氧之间引起电化学反应以生成电能，由此构成燃料电池的最小单元。电产生单元11可以被布置成带有在其两侧设置的隔板13(本领域中称为双极板)的膜电极组件(MEA)12。MEA12配置有在一侧的阳极电极和在另一侧的阴极电极(图中未示出)，并且一电极膜插在这两个电极之间。在这里，阳极电极引起氢气的氧化反应以将氢气转化成氢离子(即质子)和电子。电极膜起离子交换装置的作用，用于将阳极电极中产生的氢离子移动到阴极电极。阴极电极引发氧和氢离子之间的还原反应以产生热和水。隔板13具有在其间插入MEA12的紧密层状结构，从而向MEA12的阳极电极提供氢气和向MEA12的阴极电极提供空气，隔板13还起串联连接阳极电极和阴极电极的导体的作用。在根据本专利技术的此实施例的燃料电池系统100中，多个如上所述的电产生单元11串联连接，从而构成堆10。本系统100中的重整器30还可被称作燃料处理器，且被构造来由含氢的燃料生成氢气，并将该氢气提供给堆10的电产生单元11。在一实施例中，重整器还减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池系统的燃料供应装置，包括：适于贮存液体燃料的燃料贮存器；以及流动单元，包含吸收器，其适于吸收该液体燃料并向重整器提供该燃料。

【技术特征摘要】
KR 2004-1-28 5390/041.一种用于燃料电池系统的燃料供应装置，包括：适于贮存液体燃料的燃料贮存器；以及流动单元，包含吸收器，其适于吸收该液体燃料并向重整器提供该燃料。2.根据权利要求1的燃料供应装置，其中该燃料贮存器还包括与该流动单元相连的排料口。3.根据权利要求1的燃料供应装置，其中该吸收器由适于通过毛细管作用吸收该液体燃料的多孔材料形成。4.根据权利要求3的燃料供应装置，其中该吸收器包括至少一个毛细管通道，该毛细管通道具有至少一个多孔入口和至少一个出口。5.根据权利要求4的燃料供应装置，还包括适于向该吸收器施加热能的加热器。6.根据权利要求4的燃料供应装置，还包括密封件，该密封件围绕该吸收器设置，所述入口和出口除外。7.根据权利要求4的燃料供应装置，其中该至少一个毛细管通道从该入口到该出口定义有一路径，该路径先在横截面面积上逐渐减小，然后在横截面面积上逐渐增大。8.根据权利要求4的燃料供应装置，其中在该吸收器的该出口处形成有至少一个凹槽。9.根据权利要求3的燃料供应装置，还包括与该吸收器接触的加热器。10.根据权利要求9的燃料供应装置，其中该吸收器定义有入口和出口，且该加热器朝着该吸收器的出口定位。11.根据权利要求10的燃料供应装置，其中该加热器包括：加热板；以及结合在该加热板中的加热线圈。12.一种燃料电池系统，包括：至少一个电产生单元，该电产生单元适于通过氢和氧之间的电化学反应产生电能；适于重整燃料并向该电产生单元提供氢的重整器；燃料供应装置，包含吸收器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东勋，韩奎南，权镐真，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]