燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了用于燃料电池的冷却装置及具有该装置的燃料电池系统。该冷却装置包括：提供接收发电单元的空间的外壳和与外壳连接将冷却介质供应给发电单元的冷却介质供应单元。该外壳具有主体，该主体具有用于接收发电单元的空间。一引导区与主体连接以收集通过发电单元的冷却介质。一排出单元与引导区连接以将冷却介质排出到外壳外部。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的冷却装置及具有该装置的燃料电池系统
本专利技术涉及一种燃料电池系统，特别是涉及一种用于燃料电池堆的冷却装置。
技术介绍
如在本领域中所知的，燃料电池是一种通过氧和包含在烃族材料如甲醇、乙醇和天然气中的氢的化学反应而产生电能的系统。最近，聚合物电解质膜燃料电池(以下简称PEMFC)在燃料电池领域得到了发展。由于该PEMFC具有极好的输出性能、低的工作温度以及迅速启动和响应的性能，所以它的应用范围广泛如用于机动车辆的移动电源、家庭或建筑物用的分布式电源和用于电子装置的小尺寸电源。该PEMFC系统典型地包括堆(stack)、重整器、燃料箱和燃料泵。堆形成由多个单元电池组成的发电组件，燃料泵将燃料箱中储备的燃料供应给重整器。该重整器重整燃料以产生氢气并将该氢气供应给堆。因此，该PEMFC系统通过燃料泵的工作将存储在燃料箱中的燃料供应给重整器，该燃料在重整器中重整以产生氢气。然后，将氢气供应给堆。通过一分离泵也将空气供应给堆。随后，氢气和空气中的氧气在堆中发生电化学反应以产生电能。在前边提到的燃料电池系统的堆中，氢和氧之间的反应产生预定温度的热量，该热量对堆的稳定性和性能产生不好的影响。而且，在传统的燃料电池系统中，供应给堆的空气要预热以将堆中的驱动温度维持在合适的水平。在这种情况下，预热空气消耗的能量减少了整个系统的性能效率。
技术实现思路
依照本专利技术，提供一种用于燃料电池的冷却装置和具有该装置的燃料-->电池系统，由此能够提高堆的冷却效率。此外，本专利技术提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统能够重复利用已经用于冷却堆的冷却介质。本专利技术的一个方面，提供一种用于燃料电池的冷却装置，该冷却装置通过向接收发电单元的空间提供冷却介质来冷却在发电单元中产生的热量，并且引导冷却介质通过发电单元以将其排出到接收空间的外部。用于燃料电池的冷却装置可包括：用于接收发电单元的外壳；和与外壳连接并向发电单元提供冷却介质的冷却介质供应单元。外壳可以包括：具有用于接收发电单元的空间的主体；与主体连接以收集通过发电单元的冷却介质的引导区；和与引导区连接以将冷却介质排出外壳外部的排出单元。在接收空间内可以安置一个或多个发电单元，以及冷却介质会沿着穿插在发电单元间的冷却通道流动。冷却介质供应单元可包括风扇，该风扇将空气吸入并将空气排出到接收空间。引导区可朝着排出单元形成为内径渐减的漏斗形。根据本专利技术的另一方面，提供一种燃料电池系统，包括：通过氧和氢之间的反应产生电的发电单元；向发电单元提供氢的燃料供应源；在燃料电池系统的开始工作期间向发电单元提供氧的主要供氧源；向发电单元提供冷却介质以冷却在发电单元中产生的热量的冷却装置；和收集通过发电单元而被加热的冷却介质并将冷却介质供应给发电单元的次要供氧源。发电单元可以包括隔膜和插入其间的膜电极组件(MEA)。在燃料电池系统中可以安置一个或多个发电单元以形成堆，堆是发电单元的组合结构。堆可以具有使冷却介质通过相邻的发电单元的冷却通道。可以通过组合各个槽来形成冷却通道，其中该槽形成于其中一个分隔件的一个面与相对的一个分隔件的一个面相邻的空间内。冷却通道可以通过组合安置在分隔件的相邻面的每个表面上的槽来形成。冷却通道可以形成于放置在发电单元之间的冷却板内。燃料供应源可以包括：用于储备燃料的燃料箱；和与燃料箱连接以提供燃料的泵。-->次要供氧源可包括与外壳的排出单元连接以吸取从排出单元排出的冷却介质并且将冷却介质供应给发电单元的泵，并且该泵可以包括用于吸取冷却介质的入口和用于输出冷却介质的出口。附图说明图1是说明根据本专利技术一个示例性实施例的燃料电池系统结构的简化的结构图。图2是说明图1的燃料电池系统内的堆结构的分解透视图。图3是说明如图1所示的冷却装置的结构的横截面图。图4是沿着图3中的线I-I截取的横截面图。图5是说明根据本专利技术第二实施例的燃料电池系统内的堆结构的分解透视图。图6是说明当组装图5中的堆时的横截面图。具体实施方式现在参照图1，燃料电池系统100采用PEMFC型系统，其中通过重整包含氢的燃料来产生氢气。然后氢气与氧化性气体进行电化学反应以产生电能。此外，系统100可以使用存储在单独的存储容器中或简单地包含在空气中的氧气作为氧化性气体与氢气反应。在下文中，假设使用包含在空气中的氧气。根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池系统100包括：通过氧和氢之间的电化学反应产生电能的至少一个发电单元11、向发电单元11提供氢气的燃料供应源30、在系统100最初的操作期间向发电单元11提供氧气的主要供氧源50、和向发电单元11提供冷却介质以冷却在发电单元11中产生的热量的冷却装置70。发电单元11接收来自燃料供应源30的氢和来自主要供氧源50和次要供氧源90的氧，通过氧和氢之间的电化学反应以产生电能，这将在下文中描述，从而构成燃料电池的基本单元。根据本专利技术的燃料电池系统100包括多个串联连接的发电单元11以构成发电单元11的组合，称为堆10。燃料供应源30包括：用于存储液态燃料的燃料箱31、通过预定的泵压-->力水平释放存储在燃料箱31中的燃料的燃料泵33、用于接收来自燃料箱31中的燃料以从燃料中产生氢气并将氢气供应给堆10中的发电单元11的重整器35。在燃料供应源30中，在本领域中称之为“燃料处理器”的重整器35与燃料箱31和堆10连接。重整器35包括重整反应单元36和至少一个一氧化碳除去单元37，该重整反应单元36通过重整催化反应如蒸汽重整、部分氧化、自然热反应等从燃料中产生氢气，该一氧化碳除去单元37通过使用催化反应如水气转换反应、优先氧化反应等或用分离隔膜提纯氢来减少含在氢气中的一氧化碳的浓度。上述提及的重整器35可以具有与代表性的PEMFC型重整器相似的结构，因此以下将不对其进行详细描述。此外，在系统100的开始工作期间向堆10中的发电单元11提供氧气的主要供氧源50包括吸取外部空气并将其输到发电单元11的第一空气泵51。作为选择，根据本专利技术的燃料电池系统100可以使用DMFC配置，通过向堆10直接提供燃料来产生电。与PEMFC系统相比，DMFC配置不需要具有重整器35而仅需要在如图1所示的燃料供应源30内有燃料箱31和燃料泵33。因此，下文中，以PEMFC系统100为例进行说明。现在，将更加详细地描述根据本专利技术的具有示例性的堆。图2是说明根据本专利技术第一实施例的燃料电池系统内的堆结构的分解透视图，图3是说明如图1所示的冷却装置结构的横截面图，以及图4是沿图3中的线I-I的截面图。如上提及的，该系统100的堆10包括发电单元11的组合。这种发电单元11包括MEA12和放置在其两侧的分隔件13(在本领域中也称为双极板)。在MEA12中，阳极电极和阴极电极(未示出)相互对置而电解质薄膜插入其间。在这种结构中，阳极电极氧化氢使其转换为氢离子(即，质子)和电子。此外，阴极电极还原从阳极电极迁移过来的电子和氢离子以产生水和具有预定水平温度的热量。此外，电解质薄膜具有将阳极电极上产生的氢离子迁移到阴极电极上的离子交换功能。分隔件13紧密地粘贴到插入其间的MEA12的两侧以将重整器35中产生的氢气供应到MEA12的阳极电极上，并且将空气供应到MEA12的阴极电极上。此外，分隔件13具有用于串连连接阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池的冷却装置，该冷却装置通过将冷却介质供应到发电单元的接收空间和引导冷却介质通过发电单元以将其排出到接收空间的外部来冷却在发电单元中产生的热量。

【技术特征摘要】
KR 2004-1-26 4669/041、一种燃料电池的冷却装置，该冷却装置通过将冷却介质供应到发电单元的接收空间和引导冷却介质通过发电单元以将其排出到接收空间的外部来冷却在发电单元中产生的热量。2、如权利要求1的冷却装置，其中该冷却介质包括空气。3、一种燃料电池的冷却装置，包括：用于接收发电单元的外壳；和与外壳连接将冷却介质供应到发电单元的冷却介质供应单元，其中该外壳包括：具有接收发电单元的空间的主体；与主体连接收集通过发电单元的冷却介质的引导区；和与引导区连接将冷却介质排出到外壳外部的排出单元。4、如权利要求3的冷却装置，其中将多个发电单元安置在接收空间内，并且冷却介质沿穿插在发电单元之间的冷却通道流动。5、如权利要求3的冷却装置，其中该冷却介质供应单元包括吸取空气并将空气排出到接收空间的风扇。6、如权利要求3的冷却装置，其中该引导区形成为朝向排出单元具有内径渐减的漏斗形状。7、一种燃料电池系统，包括：通过氧和氢之间的反应产生电的发电单元；将氢供应给发电单元的燃料供应源；在燃料电池系统的最初工作期间将氧供应给发电单元的主要供氧源；将冷却介质供应给发电单元以冷却在发电单元中产生的热量的冷却装置；和收集通过发电单元的被加热的冷却介质和将冷却介质供应给发电单元的次要供氧源。8、如权利要求7的燃料电池系统，其中发电单元包括分隔件和插入其间的膜电极组件，和多个发电单元安置在燃料电池系统内以形成结合发电单元的堆。9、如权利要求8的燃料电池系统，其中-->该堆具有使冷却介质通过相邻的发电单元的冷却通道。10、如权利要求9的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：安圣镇，权镐真，金亨俊，金周龙，殷莹讃，曹诚庸，李东勋，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]