具有再循环支路的燃料电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统（１０），具有用于从燃料和氧化剂中产生重组物的重组器（１２），用于将重组物转化成贫化的重组物和电能的燃料电池（２２），以及用于将贫化的重组物部分地送回重组器的再循环支路（３０）。此外，本发明专利技术的有利的特征在于，设置有输送装置（１４），借助于该输送装置不仅可将燃料也可将再循环支路（３０）的贫化的重组物输送给重组器（１２）。此外，本发明专利技术还涉及一种用于运行这种燃料电池系统（１０）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池系统，具有用于从燃料和氧化剂中产生重组 物的重组器，用于将重组物转化成贫化的重组物和电能的燃料电池，以及 用于将贫化的重组物部分地送回重组器的再循环支路。此外，本专利技术还涉及一种用于运行燃料电池系统的方法，具有借助于 重组器从燃料和氧化剂中产生重组物的步骤借助于燃料电池将重组物转 化成贫化的重组物和电能；以及在再循环支路中将贫化的重组物部分地送 回重组器。
技术介绍
燃料电池系统以普遍公知的方式用于将化学能转化成电能。燃料电池 系统必须能够在实际情况下处理一般的燃料。因为在燃料电池中转化氢气 和氧气，所以必须如此准备所使用的燃料，使得输入燃料电池的阳极的气 体具有尽可能高的含氢量。在大多数情况下在阴极侧将空气氧气输送到燃 料电池。为此向重组器输送燃料和氧化剂、优选空气。然后在重组器中发 生燃料与氧气的转化，其中，优选实施部分氧化的方法。EP1557896A1公开了一种具有权利要求1的前序部分所述的特征的燃 料电池系统。在该燃料电池系统中向重组器送回重组气体，该重组气体从 出口侧离开燃料电池。然而该系统具有复杂的结构。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提出一种提供燃料电池系统的可能性， 料电池系 统具有相对简单的结构且因此可成本低廉地制造。 该任务舰独立权禾腰求的特征解决。 本专利技术的有利的设计方案和改进方案在从属权禾腰求中产生。根据本专利技术的燃料电池系统在此类现有技术的基础上如此g^a，即i^输送4装置，借助于该输機置不仅可将燃料也可将再循环支路的贫化的重组物输送 给重组器。通过向重组器既输送燃料也输送贫化的重组物的输，置可以省去其它的输送装置D此外，这种结构还能实现简化的控制，这是因为M31提高输，置的输送量自动地提高燃料输送量和贫化的重组物的输送量，因此在输送量改变时不必迫使各个支路相互协调一致。由此，送回的贫化的重组物的输i^量可Mil 送回的燃料的输送量控制。此外，有利的是，在输皿置的上游分别设置一个流量调节阀，用以相互独 立地控制燃料和贫化的重组物向输皿置的输送。这种结构实现了可M两个阀 的状态之间的变化以及输i^置的,的变化调节燃料与再循环流的比例关系。 因此，这种线路连接的有利之处在于，可实现在调节重组器中的气体成分时的较 高的灵活性，由此可实现在对负荷的改变做出反应时燃料电池系统的较高的灵活 性。因为该比例关系也会影响重组器的^^，也可M:调节使该重组g希望的 M^范围中工作。此外，设置单独的调节阀比在^支路中^f共^ 虫的输^S 更便宜。此外，根据本专利技术的燃料电池系统可如此改进，即在再循环支路中设置用于 冷却贫化的重组物的换热器。在没有换热器的情况下，在再循环支路中的部件例 如阀或输，置在温度上必须被设计成直至85(TC，这极大地增加了系统结构的成本并且提高了完全获得此类部件的难度。此外，较高的使用温度导致机械构件 上的较高的磨损。fflil冷却再循环流可以解决这个问题，因此将再循环流冷却到例如15(TC，以便能够JOT普通的部件。然后，普通的部件可以在相对适宜的温度下工作。在这点上优选如此设置，即将氧化剂输送到重组器、燃料电池或补燃器的氧 化剂支路经过换热器引导。因此，可以使用已经存在于燃料电池系统中的介质流来冷却送回的贫化的重组物。从而节省了用于冷却再循环流的额外的MKt几。此外，本专利技术提供了一种用于控制这种燃料电池系统的方法。 在该方法的范围内的有利的特征在于， 料电池系统启动或停机期间关闭再循环支路中的流量调节阀。ffiil该措施可以针对燃料电池系统的启动或者tt 料电池系统停机时使再循环支路失效，从而可以为这些工作状态提供有利的条 件，其中，在燃料电池系统启动时存在不充足的贫化的重组物。附图说明下面参照附图举例说明本专利技术的优选的实施方式。其中 图1是根据本专利技术的燃料电池系统的示意图。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的燃料电池系统10的示意图。燃料电池系统10包括 重组器12，其可以从输魏置14中输送燃料和后面要说明的贫化的重组物。作 为输送装置14可以使用鼓MI几或用于气体的所有合适的泵类型、比如旋转叶片 泵。为控制燃料的输送，在输皿置14的上游以及在汇合点18的上游设置流量 调节阀16，送回的贫化的重组物被弓(导至该汇合点处。作为燃料种类可以考虑柴 油、汽油、沼气、天然气以及其它从现有技术中公知的燃料种类，其中，在本发 明的实施例中燃料 为一种气体。此外，重组器12借助于重组器鼓Mm20输 送氧化剂。重组器12将ail输送装置14和重组器鼓风机20输送的物质,在 部分氧化下转化成重组物，该重组物可被输送纟合燃料电池22。替换燃料电池22 也可设置燃料电池堆。重组物为含氢的气体，该气4tt燃料电池22中借助于通 过燃料电池鼓风机24输送的阴极空气被转化成电流、热量和贫化的重组物。从 燃料电池22的出口侧输出的贫化的重组物被分箭邀入两个支路。贫化的阳极废 气的一部分被输送给补麟26，补' 酉战有补麟鼓赠几28。在补 26中 贫化的重组物与通过补燃器鼓风机28输送的空气转化 ,气，其几乎不含 有害物质。贫化的重组物的另一部分通过再循环支路30首先流经换热器32或重 组^T令却器。换热器32将送回的贫化的重组物冷却到比如15(TC。同时，再循环 流以有利的方式经过换热器32 M介质流y衬卩，该介质流已经存在于燃料电池 系统10中。作为介质流可以考虑比如从重组器鼓风机20、皿料电池^M^几24 和/或从补 鼓风机28吸入的介质流。可能的替换形式是设置鼓风机，其将换 热器32的热能输出。接下来再循环流流经控制再循环流的流量的流量调节阀34。 再循环流在汇合点18与燃料混合并且被输送给输g置14。输皿置14同时吸 入燃料和通过再循环支路30送回的贫化的重组物。iM^样的送回可以实5IM 高的系统效率，这是因为贫化的重组物的能量更加完全地得以转化，因此与没有 再循环支路30的系统相比可用相同的燃料量获得更多的电能，从而提高了发电 的系统效率。流量调节阀16和34以及输g置14的调节用适当的调节算法实现，该调节算法被导入电子控制单元中。电子控制单元雌为微型控制器并且至少与输皿置14、流量调节阀16、重组器鼓风机20、燃料电池鼓风机24、补燃 器鼓风机28以及流量调节阀34连接。上面所描述的实施例的替换形式为，替代重组器鼓^t几20、燃料电池，机 24、补燃器鼓风机28也可设置相应的用于输送气体的泵。在前述说明书中、附图中以及权禾腰求中公开的本专利技术的特征既可以单独地 也可以以任意组合地用以实现本专利技术。附图*斜己10燃料电池系统12重组器14输魏置16流量调节阔18汇合点20重组器鼓风机22燃料电池24燃料电池鼓风机26补燃器28补燃器鼓风机30再循环支路32换热器34流量调节阀8权利要求1.一种燃料电池系统(10)，具有用于从燃料和氧化剂中产生重组物的重组器(12)，用于将重组物转化成贫化的重组物和电能的燃料电池(22)，以及用于将贫化的重组物部分地送回重组器(12)的再循环支路(30)，其特征在于，设置有输送装置(14)，借助于所述输送装置不仅能够将燃料也能够将再循环支路(30)的贫化的重组物输送给重组器(12)。2. 按照权利要求1所述的燃料电池系统(10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统（１０），具有用于从燃料和氧化剂中产生重组物的重组器（１２），用于将重组物转化成贫化的重组物和电能的燃料电池（２２），以及用于将贫化的重组物部分地送回重组器（１２）的再循环支路（３０），其特征在于，设置有输送装置（１４），借助于所述输送装置不仅能够将燃料也能够将再循环支路（３０）的贫化的重组物输送给重组器（１２）。

【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：诺伯特冈特，安德烈亚斯莱纳特，斯特凡凯丁，比约恩埃里克麦，
申请(专利权)人：艾奈德有限公司，斯塔克塞拉有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]