具有重整器和后燃器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），其包括：重整器（１２），具有氧化区（４８），用于通过燃料供应器（５０）而接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应；以及后燃器（３６），具有氧化区（６０），用于通过燃料供应器（６２）而接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应。根据本发明专利技术，重整器（１２）的燃料供应器（５０）和后燃器（３６）的燃料供应器（６２）被设计成以下述方式供应燃料：由重整器的燃料供应器（５０）供应的燃料与由后燃器（３６）的燃料供应器（６２）供应的燃料在等级和／或聚集状态和／或供应压力和／或供应温度方面彼此不同。本发明专利技术还涉及包括这种燃料电池系统的机动车辆和操作这种燃料电池系统的方法。

【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，其包括重整器，具有氧化区，该氧 化区用于通过燃料供应器而接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应； 以及后燃器，具有氧化区，该氧化区用于通过燃料供应器而接受罐储燃料 的供应，以与氧化剂发生反应本专利技术还涉及具有这种燃料电池系统的机动车辆。 此外，本专利技术涉及一种操作燃料电池系统的方法，包括下述步骤 从燃料罐供应燃料至重整器的氧化区，在此燃料与氧化剂发生反应； 以及从燃料罐供应燃料至后燃器的氧化区，在此燃料与氧化剂发生反 应。
技术介绍
燃料电池系统用于将化学能转化成电能。这种系统中的核心元件 是燃料电池，其中通过氢氧之间的受控反应而释放电能。燃料电池系 统必须能够在日常应用中处理燃料。由于氢和氧在燃料电池发生反应， 因此所用的燃料必须被调节，以使得供应至燃料电池阳极的气体具有高含氢率-这是重整器(reformer)的作用。为此，重整器接收供应 的燃料和氧化剂，优选为空气，然后燃料与氧化剂在重整器中发生反 应。一种现有技术的重整器可从德国专利文献DE 103 59 205A1得知。 一方面，为了将燃料电池系统的燃烧废气以最低的有毒物质排放量排 放至环境，另一方面，为了提供热源以便预热燃料电池系统的各个组 成元件和介质流供应器，后燃器(afterburner)被提供于燃料电池系统 中。 一种现有技术的后燃器可从德国专利文献DE 10 2004 049卯3 Al 中得知
技术实现思路
本专利技术的目的是改进普通燃料电池系统、普通机动车辆和普通操 作燃料电池系统的方法，以实现燃料电池系统的最佳操作。 这一 目的可以通过独立权利要求中的特征实现。本专利技术的有益方面和进一步的实施方式在从属权利要求中限定。根据本专利技术的燃料电池系统基于对普通现有技术的改进，其中重 整器的燃料供应器和后燃器的燃料供应器被设计成以下述方式供应燃 料由重整器的燃料供应器供应的燃料与由后燃器的燃料供应器供应 的燃料在燃料等级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼 此不同。与现有技术相比，可以获得如下优点，.即使得这些参数可以 被定制，以获得重整器和后燃器的相应氧化区中进行蒸发的最佳条件， 进一步的优点为，燃料电池系统的工作范围加宽了，这是因为重整器 和后燃器可以改进操作和适合于任何情况下的结构设计。这一点对下 述情况特别有利，即燃料电池系统被操作以使得可在后燃器中获得额 外的热能输出，例如用于加热的目的，而与发电无关。通过使得后燃 器的操作燃料与重整器的操作燃料在燃料等级和/或聚集状态和/或供 应压力和/或供应温度方面彼此不同，后燃器可以产生特别高的热能输 出，而不会在重整器中产生相同的作用。在这种配置中，重整器可以 以最低的输出操作，甚至关闭。在静态操作中，后燃器的氧化区中的 燃烧可以这样进行，即使得热能输出最大化，而不会影响燃料电池系 统中的其它组成元件。根据本专利技术的燃料电池系统可以被有利地如下改进，即重整器的 燃料供应器被设计成适于连接至第一燃料罐，后燃器的燃料供应器被 设计成适于连接至分设的第二燃料罐。由于各种燃料等级的温度、烚 值和蒸发速度不同，因此通过向重整器的氧化区和后燃器的氧化区供 应不同等级的燃料，可以选择燃料等级以使得各个区中的蒸发和相关 的反应可以最佳地实现。此外，本专利技术提供了一种具有这种燃料电池系统的机动车辆，其 可以相应地获得前述优点。普通燃料电池系统操作方法可以通过本专利技术而被有利地如下改 进，即供应至重整器的氧化区的燃料与供应至后燃器的氧化区的燃料5在燃料等级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼此不 同。在根据本专利技术的方法的范围内，与现有技术相比，同样可以获得 如下优点，即这些参数可以被定制，以获得重整器和后燃器的相应氧 化区中进行蒸发的最佳条件，进一步的优点为，燃料电池系统的工作 范围加宽了，这是因为重整器和后燃器可以改进操作和适合于任何情 况下的结构设计。这一点对下述情况特别有利，即燃料电池系统被操 作以使得可在后燃器中获得额外的热能输出，例如用于加热的目的， 而与发电无关。通过使得后燃器的操作燃料与重整器的操作燃料在等 级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼此不同，后燃器 可以产生特别高的热能输出，而不会在重整器中产生相同的作用。在 这种配置中，重整器可以以最低的输出操作，甚至关闭。在静态操作 中，后燃器的氧化区中的燃烧可以这样进行，即使得热能输出最大化， 而不会影响燃料电池系统中的其它组成元件。此外，根据本专利技术的方法以被有利地如下改进供应至重整器的 氧化区的燃料是从第一燃料罐供应的，供应至后燃器的氧化区的燃料 是从第二燃料罐供应的。由于各种燃料等级的温度、焓值和蒸发速度 不同，因此通过向重整器的氧化区和后燃器的氧化区供应不同等级的 燃料，可以选择燃料等级以使得各个区中的蒸发和相关的反应可以最 佳地实现。附图说明下面将参照附图来描述本专利技术的特定优选实施例。在附图中图1是根据第一代表性实施例的燃料电池系统的示意图2是根据第一代表性实施例的重整器的示意图3是根据第一代表性实施例的后燃器的示意图4是根据第二代表性实施例的燃料电池系统的示意图。具体实施例方式现在参看图1，示出了根据第一代表性实施例的燃料电池系统的示意图。燃料电池系统10安装于机动车辆中，包括重整器12，其通6过第一燃料管线14接收从第一燃料罐16供应的燃料。此外，重整器 12接收由另一个供应器通过第二燃料管线18从第一燃料罐16供应的 燃料。此外，重整器12通过第一氧化剂管线22接收供应的氧化剂， 例如空气。由重整器12产生的重整产物(reformate)通过重整产物管 线24供应至燃料电池堆26。所涉及的重整产物为富氢气体，其在燃 料电池堆26中与通过阴极供应空气管线28提供的阴极供应空气发生 反应，以产生电和热。所产生的电能可以通过电终端30而被拾取。在 所示的情况下，阳极排放气体通过阳极排放气体管线32被供应至后燃 器36的混合器34。后燃器36通过第三燃料管线38接收从第二燃料 罐20供应的燃料。第一和第二燃料罐16、 20中的适宜等级的燃料包 括柴油、汽油、生物气、天然气以及现有技术中已知的其它等级的燃 料。在第一代表性实施例的范围内，第一燃料罐16中的燃料等级不同 于第二燃料罐20中的燃料等级。此外，后燃器36通过第二氧化剂管 线40接收供应的氧化剂。在后燃器36中，所消耗的阳极排放气体与 供应的燃料和氧化剂起反应而生成燃烧排放气体，该燃烧排放气体在 混合器42中与通过阴极排放空气管线44从燃料电池堆26供应至混合 器42的阴极排放空气混合。含有接近零有毒排放物的燃烧排放气体流 经热交换器46以预热阴极供应空气，最后离开燃料电池系统10。现在参看图2，示出了根据第一代表性实施例的重整器的示意图。 重整器12包括氧化区48，该氧化区包括初级燃料供应器50，燃料通 过初级燃料供应器供应至氧化区48。初级燃料供应器50连接至第一 燃料管线14，从而初级燃料供应器50供应第一燃料罐16中所储存的 等级的燃料。此外，氧化区48包括氧化剂供应器52，其连接至第一 氧化剂管线22，氧化区48可通过第一氧化剂管线接收供应的氧化剂。 在氧化区48中，发生燃料和氧化剂的燃烧反应或放热全氧化反应，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统（１０），包括：　－重整器（１２），具有氧化区（４８），该氧化区用于通过燃料供应器（５０）而接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应；以及　－后燃器（３６），具有氧化区（６０），该氧化区用于通过燃料供应器（６２）而 接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应，　其特征在于，重整器（１２）的燃料供应器（５０）和后燃器（３６）的燃料供应器（６２）被设计成以下述方式供应燃料：由重整器的燃料供应器（５０）供应的燃料与由后燃器（３６）的燃料供应器（６２）供应的 燃料在燃料等级和／或聚集状态和／或供应压力和／或供应温度方面彼此不同。

【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：M博尔策，M罗祖梅克，S克丁，M普法尔茨格拉夫，A安格尔，B布勒克尔，M聚斯尔，M贝登贝克尔，
申请(专利权)人：艾纳尔达公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]