用于加热燃料电池喷射器和阳极进口燃料的结构和方法技术

本公开内容涉及提高燃料电池系统效率的系统和方法：使第一燃料流和第二燃料流流入喷射器，通过使第一流流过加热结构来加热第一燃料流，混合第一燃料流和第二燃料流来形成第三燃料流，以及使第三燃料流流入燃料电池系统的燃料电池堆和

【技术实现步骤摘要】
用于加热燃料电池喷射器和阳极进口燃料的结构和方法


[0001]本公开内容涉及用于在交通工具中优化加氢燃料的系统和方法
。

技术介绍

[0002]交通工具和
/
或动力系使用燃料电池或燃料电池堆来满足其动力需求
。
燃料电池或燃料电池堆可从发生在燃料电池或燃料电池堆中的电化学反应生成直流
(DC)
形式的电力
。
燃料处理器将燃料转化为燃料电池或燃料电池堆可用的形式
。
燃料电池或燃料电池堆由富含氢的常规燃料
(
诸如，甲醇
、
汽油
、
柴油或气化煤
)
提供动力
。
[0003]包括一个或多个散热器
、
泵
、
风扇
、
加热器和
/
或其它构件的热管理系统可用于在操作之前保证燃料电池系统在合适的温度下操作
。
热管理系统通常需要冷却剂来为燃料电池系统中的电化学反应期间的任何散热提供冷源
。
在操作期间还需要冷却剂将燃料电池系统保持在合适的温度
。
[0004]燃料
(
诸如，氢或碳氢化合物
)
可通过场流板引导至燃料电池或燃料电池堆一侧上的阳极
。
氧化剂
(
例如，空气
)
引导到燃料电池或燃料电池堆另一侧上的阴极
。
在阳极处，催化剂/>(
例如铂催化剂
)
引起氢燃料分裂成带正电的氢离子
(
质子
)
和带负电的电子
。
[0005]带负电的电子沿外部回路引导到阴极，从而产生回路和
/
或电流
。
在阴极处，电子和质子与氧气结合形成水，水作为燃料流从燃料电池或燃料电池堆中流出
。
[0006]燃料流从燃料电池或燃料电池堆出口排出，且通过喷射器再循环回到阳极
。
从燃料电池或燃料电池堆出口再循环的燃料流包含水蒸气
。
水蒸气在它与进入喷射器的初级燃料供应
(
例如氢
)
混合时冷凝
。
[0007]冷凝水流入燃料电池或燃料电池堆阳极入口，并对燃料电池或燃料电池堆出口性能和效率产生负面影响
。
另外，如果燃料电池或燃料电池堆在低环境状况下操作，冰可在喷射器内部形成
。
因此，需要加热喷射器并保证流过燃料电池或燃料电池堆的阳极入口的燃料不包括水
。
由于这些和其它原因，本公开内容提供用于通过加热燃料电池系统中的阳极入口燃料流或喷射器来提高燃料电池系统效率的系统和方法
。

技术实现思路

[0008]收录本公开内容的实施例以满足这些和其它需要
。
在一方面，本公开内容包括一种提高燃料电池系统的效率的方法，其包括：使第一燃料流和第二燃料流流入喷射器，通过使第一流流过加热结构来加热第一燃料流，混合第一燃料流和第二燃料流来形成第三燃料流，以及通过使第三燃料流流入燃料电池系统的燃料电池堆来提高燃料电池系统的效率
。
[0009]加热结构可包括包含冷却剂的冷却剂夹套，冷却剂通过冷却剂入口流入冷却剂夹套且通过冷却剂出口流出冷却剂夹套
。
加热结构还可包括加热器，且其中，该方法包括使第一燃料流通过加热器流入喷射器
。
冷却剂夹套中的冷却剂可通过至少一个孔流入加热器
。
[0010]加热结构还可包括至少一个进口燃料管，且其中，该方法包括使第一燃料流通过至少一个进口燃料管流入喷射器中
。
至少一个进口燃料管可定位在冷却剂夹套内部
。
[0011]该方法还可包括通过使加热结构邻近于喷射器放置来加热喷射器
。
该方法还可包括将喷射器加热到使喷射器中水蒸气的冷凝减少的温度
。
[0012]第三燃料流可具有在约
55℃
至约
60℃
范围内的温度，且其中，保持该温度使燃料电池堆中水蒸气的冷凝减少
。
该方法还可包括通过传导或对流的热传递来加热第一燃料流或第二燃料流
。
[0013]在另一方面，本公开内容包括燃料电池系统的加热结构，其包括：加热器，其中燃料流在燃料入口处进入加热器并在燃料出口处离开加热器；喷射器，该喷射器邻近于加热器定位；以及冷却夹套，该冷却夹套包括冷却剂，其邻近于加热器定位
。
冷却剂可加热燃料流和喷射器
。
加热结构可安装在燃料电池系统中的燃料电池堆的湿端板上
。
加热器可具有至少一个孔，冷却夹套中的冷却剂通过该至少一个孔流入加热器
。
[0014]在另一方面，本公开内容包括燃料电池系统的加热结构，该燃料电池系统包括定位在冷却夹套内部的进口燃料管
、
流过进口燃料管的燃料流
、
邻近于冷却夹套定位的喷射器，以及包括冷却剂的冷却夹套
。
冷却剂可加热燃料流和喷射器
。
加热结构可安装在燃料电池系统中的燃料电池堆的湿端板上
。
加热结构可具有多于一个的进口燃料管
。
进口燃料管的截面可为方形
、
矩形
、
三角形
、
圆形或椭圆形
。
附图说明
[0015]当参照附图来阅读以下详细描述时，本公开内容的这些及其它特征
、
方面和优点将变得更好理解，附图中相似的符号表示在图各处相似的部分，其中：图1是燃料电池系统的实施例；图2是包括加热器的加热结构的顶视图，该加热器用于加热进入燃料电池堆的阳极入口流和
/
或加热喷射器；图3是加热结构的前视图，其示出使冷却剂能够流入加热器的在冷却剂夹套中的孔；图4是包括加热器的加热结构的左视图，该加热器用于加热进入燃料电池堆的阳极入口流和
/
或加热喷射器；图5是加热结构的前视图，其示出使冷却剂能够从冷却剂夹套流动的在加热器中的孔；图6是包括进口燃料管的加热结构的前视图，该进口燃料管用于加热进入燃料电池堆的阳极入口流和
/
或加热喷射器；图7是包括进口燃料管的加热结构的左视图，该进口燃料管用于加热进入燃料电池堆的阳极入口流和
/
或加热喷射器；图8是包括进口燃料管的加热结构的顶视图，该进口燃料管用于加热进入燃料电池堆的阳极入口流和
/
或加热喷射器；以及图9示出安装作为喷射器出口装置的燃料电池堆的湿端板
。
具体实施方式
[0016]本公开内容涉及在低环境温度下提高燃料电池或燃料电池堆的效率和性能的系统和方法
。
本公开内容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种提高燃料电池系统的效率的方法，其包括：使第一燃料流和第二燃料流流入喷射器，通过使第一流流过加热结构来加热所述第一燃料流，混合所述第一燃料流和所述第二燃料流来形成第三燃料流，以及通过使所述第三燃料流流入所述燃料电池系统的燃料电池堆来提高所述燃料电池系统的效率
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热结构包括冷却剂夹套，所述冷却剂夹套包括冷却剂，所述冷却剂通过冷却剂入口流入所述冷却剂夹套且通过冷却剂出口流出所述冷却剂夹套
。3.
根据权利要求2所述的方法，其中，所述加热结构还包括加热器，且其中，所述方法包括使所述第一燃料流通过所述加热器流入所述喷射器
。4.
根据权利要求3所述的方法，其中，所述冷却剂夹套中的所述冷却剂通过至少一个孔流入所述加热器
。5.
根据权利要求2所述的方法，其中，所述加热结构还包括至少一个进口燃料管，且其中，所述方法包括使所述第一燃料流通过所述至少一个进口燃料管流入所述喷射器
。6.
根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个进口燃料管定位在所述冷却剂夹套内部
。7.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括通过使所述加热结构邻近于所述喷射器放置来加热所述喷射器
。8.
根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括将所述喷射器加热到使所述喷射器中水蒸气的冷凝减少的温度
。9.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三燃料流具有在约
55℃
至约
60℃
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群涛，
申请(专利权)人：康明斯新能源动力上海有限公司，
类型：发明
国别省市：