包括可靠供气线的燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，包括采用氢气和氧气之间的电化学反应来产生电能的燃料电池堆，通过将发电材料重整成富含氢气的重整气体而将该重整气体提供给燃料电池堆的燃料处理单元，以及将包含氧气的空气提供给燃料电池堆的供气单元。该供气单元包括从外部空间延伸到该燃料电池堆的进气通道，安装在该进气通道上以使空气引入到燃料电池堆中的第一气泵，以及设置在第一气泵和燃料电池堆之间以将沿着进气通道流动的空气压力减小到小于预定压力的水平。根据本发明专利技术的燃料电池系统的供气单元可以可靠地提供空气，而不受诸如周围的温度，压力等的安装环境条件以及安装位置的限制。因此，本发明专利技术的燃料电池系统能够在明显减小由空气浪涌引起的抖动现象的同时而稳定地产生电能。此外，由于简化了进气系统以及排气系统，因此该燃料电池系统的安装和维护可便利实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及改进成可靠供应空气的燃料电池系统。
技术介绍
图6示出了常规的燃料电池系统。如图6所示，常规燃料电池系 统400包括采用氢气和氧气之间的电化学反应来产生直流电能的燃料 电池堆410,用于将例如液化天然气(LNG )或者液化石油气等烃基发 电材料重整成富含氢气的气体的燃料处理单元420，具有加湿器的供气 单元以及用于提供氧气给燃料电池堆410的气泵，用于冷却燃料电池 堆410的冷却单元440，用于将由燃料电池堆410产生的直流电能转换 成交流电能的功率变换器450。常规的燃料电池系统400还包括用于容 纳和保护上述构成元件、多个外围设备(BOP) ( Balance of Plants ) 以及控制器的主体460。常规燃料电池系统400包括第一气泵434，该第一气泵用作供气单 元以供应用于进行电化学反应的氧气给燃料电池堆410。常规的燃料电 池系统400还包括用于加热燃料处理单元420的重整反应器到预定温 度的燃烧室421的第二气泵435，以及用于去除燃料处理单元420中的 一氧化碳的第三气泵436。第一，第二和第三气泵434， 435， 436共享 通过一个进气通道引入的空气。该进气通道从形成在主体460上的进 气孔461延伸。在常规燃料电池系统400中，燃料电池堆410和燃料处理单元420 中残留的空气通过排气通道进行排气。排气通道连接到形成在主体460 上的排气孔462上，以排出空气。常规的燃料电池系统400包括作为 冷却单元440的构成元件之一的辅助燃烧器。在耗热量大于回收到水 箱中的废热量时驱动该辅助燃烧器。将辅助燃烧器所需的空气通过形 成在主体460上的另一进气孔463引入，通过另一排气通道464输出。常规的燃料电池系统400 —般安装在房间中。因此，当燃料电池 系统400在密封空间中长时间工作时，引入到该系统的空气中的氧气百分比减少。结果是，燃料电池系统400不能可靠地产生电能。此外，在常规的燃料电池系统400中，会出现空气浪涌(air surging) 现象，其中所供应的空气量根据诸如环境温度，压强等安装环境条件 而变化。结果是，燃料电池系统400不能从燃料电池堆410可靠地产 生电能。在该
技术介绍
部分所公开的上述信息仅用于加强理解本专利技术的背 景，因此其可包含没有形成在该国中本领域普通技术人员已经知道的 现有技术的信息
技术实现思路
技术问题本专利技术的示例性实施例提供一种具有供气单元的燃料电池系统， 不管燃料电池系统的安装位置以及诸如环境温度、压强等安装环境条 件，该改进的燃料电池系统可可靠地供应空气。本专利技术的示例性实施例还可提供一种燃料电池系统，其能以简单 的结构进行设计并且可通过为各个构成元件将进气和排气系统合并在 一起而提高效率。技术方案在本专利技术的示例性实施例中， 一种燃料电池系统，包括采用氢气 和氧气之间的电化学反应来产生电能的燃料电池堆，通过将发电材料 重整成富含氢气的重组气体而将重整气体供应给燃料电池堆的燃料处 理单元，以及供应包含氧气的空气给燃料电池堆的供气单元。该供气 单元包括从外部空间延伸到燃料电池堆的进气通道，安装在进气通道 上使得空气引入到燃料电池堆中的第一气泵，以及设置在第一气泵和 燃料电池堆之间以将沿着进气通道流动的空气压力减小到小于预定压 力水平的第一压力緩冲容器。该供气单元还包括第一气流速度控制器，该第一气流速度控制器 设置在第一压力緩冲容器和燃料电池堆之间，以通过检测沿着进气通 道流动的空气流速，并且操作笫一气泵以响应所检测的空气流速来调 节空气的流速。该供气单元还可以包括安装在延伸到安装燃料电池系统的空间之 外的进气通道的外部端的外部空气入口容器，以及安装在外部空气入口容器和第一气泵之间的进气通道上的过滤器以过滤掉包含在正被引 入的空气中的外来物质。该进气通道可包括从位于第一气泵前面的点分叉并连接到燃料处 理单元上的第一部分。该供气单元还可包括安装在进气通道的第一部 分上以吸入空气的笫二气泵，安装在第二气泵和燃料处理单元之间以将沿着进气通道的第一部分流动的空气压力减小到小于预定压力水平 的第二压力緩冲容器，以及设置在第二压力缓冲容器和燃料处理单元 之间以通过检测沿着进气通道的第 一部分流动的空气的流速来调节引 入的空气流速的第二气流速度控制器。进气通道的第一部分可连接到燃烧室和燃料处理单元的一氧化碳 清除器中的一个上。燃料电池系统还可包括用于冷却该燃料电池堆的冷却单元。冷却 单元具有用于根据耗热量来加热回收到水箱中的水的辅助燃烧器。此 外，该进气通道可包括从位于第一气泵的前面的点分叉并连接到冷却 单元的辅助燃烧器的第二部分。用于从燃料电池堆，燃料处理单元以 及冷却单元排出残留空气的排气通道连接成单个通道并且该单个通道 延伸到外部。该进气通道还包括从位于第一压力緩沖容器的后部的点分叉并连 接到该燃料处理单元的第三部分。该供气单元还包括第三气流速度控 制器，该第三气流速度控制器设置在第一压力緩冲容器和燃料处理单 元之间，以通过检测沿着进气通道的第三部分流动的空气的流速来调 节被引入的空气的流速。有益效果如上所述，根据本专利技术的燃料电池系统的供气单元可以可靠地供 应空气，而不受诸如环境温度，压力等安装环境条件以及安装位置的 限制。因此，本专利技术的燃料电池系统可稳定地产生电能同时明显地减 小了由空气浪涌所导致的抖动现象。此外，由于简化了进气系统以及排气系统，因此容易实现该燃料 电池系统的安装和维护。附图说明图l是根据本专利技术第一示例性实施例的燃料电池系统的示意图。图2是图1的燃料电池系统的供气单元的示意图。 图3图示出图1的燃料电池系统的供气性能以及常规燃料电池系 统的供气性能。图4是根据本专利技术第二示例性实施例的燃料电池系统的示意图。 图5是根据本专利技术第三示例性实施例的燃料电池系统的示意图。 图6是常规燃料电池系统的示意图。表示附图中的主要元件的附图标记说明跳200，300，400:燃料电池系统110，210,310，410:燃料电池堆120，220，320，420:燃料处理单元140，240，340，440:冷却单元150，250，350，450:功率变换器160,260，360，460:供气单元131,231，331:外部进气系统132，232，332:进气通道133，233,333:过滤器134，135，136，234， 235， 236:供气压力调节单元137，337，434，435， 436:气泵138，238,338:压力緩沖容器139，339a，339b， 339c:气流速度控制器具体实施例方式最佳模式现在具体参考本专利技术的优选实施例，其具体实例在附图中示出。 然而，本专利技术可以许多不同的形式实施，而不应被理解为局限于本文 中所提出的实施例。<第一示例性实施例>图l是根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池系统的示意图。如图1所示，第一示例性实施例的燃料电池系统100包括采用氢 气和氧气之间的电化学反应产生直流电能的燃料电池堆110，用于将诸 如液化天然气(LNG)或者液化石油气的烃基发电材料重整成富含氢气的气体并将该重整的气体供应给燃料电池堆110的燃料处理单元 120，具有加湿器以及用于将包含氧气的空气供应给燃料电池堆110的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，包括：　采用氢气和氧气之间的电化学反应来产生电能的燃料电池堆；　通过将发电材料重整成富含氢气的重整气体来将该重整气体提供给燃料电池堆的燃料处理单元；以及　提供包含氧气的空气给燃料电池堆的供气单元，　其中该供气单元包括：　从外部空间延伸到燃料电池堆的进气通道，　安装在该进气通道上以允许空气引入到燃料电池堆中的第一气泵，以及　第一压力缓冲容器，该第一压力缓冲容器设置在第一气泵和燃料电池堆之间，以将沿着进气通道流动的空气的压力减小到小于预定压力的水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金淏硕，田龙振，洪炳善，辛美男，
申请(专利权)人：燃料电池能量公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]