本发明专利技术涉及一种具有第一传热器（１２）的燃料电池系统（１０），通过第一传热器能够将阴极空气输送给燃料电池或燃料电池堆（１０），并且由补燃器（１６）的补燃器废气和在燃料电池或者燃料电池堆（１４）中产生的阴极废气组成的混合物能够输送给第一传热器，从而通过第一传热器（１２）实现阴极空气与混合物之间的热传递。根据本发明专利技术设置有第二传热器（１８），通过该第二传热器能够将阴极空气从第一传热器输送给燃料电池或者燃料电池堆（１４），并且能够将用于形成混合物的补燃器废气输送给第一传热器（１２），从而通过第二传热器（１２）实现补燃器废气和阴极空气之间的热传递。
【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具有第一传热器的燃料电池系统，M^M第一传热器能够 将阴极空气输邀^燃料电池鄉料电池堆，并且由补麟的补 航和在燃料 电池或者燃料电池堆中产生的阴极jtn组成的混合物能够输邀合第一传热器，从 而实现阴极空气与混合物之间的热传递。
技术介绍
具有用于阴极空气预热的传热器或热交换器的燃料电池系统在现有 技术中普遍被公知。在图i中展示了此类的燃料电池系统的一个例子。燃料电池系统10'包括燃料电池堆14'。燃料电池堆14'在其阳极入口端与重 组器24'连接，因此能够从重组器24'向燃料电池堆14'的阳极端输送富含 氢的重组物。为产生重组物，重组器24'与燃料供给装置26'以及空气供 给装置28'连接，通过燃料供给装置26'和空气供给装置28'可输送燃料和 空气。此外，燃料电池堆14'在其阴极入口端通过传热器12'与阴极空气 供给装置20'连接，从而能够向燃料电池堆14'的阴极端输送阴极空气。 为将燃料电池堆14'工作时产生的贫化的重组物输出，燃料电池堆14'在 其阳极出口端还与补燃器16'连接，该补燃器特别用于燃烧贫化的重组物 的有害物质。此外，在工作中燃料电池堆14'在其阴极出口端将阴极废气 例如输出到周围环境中。补燃器16'除了与燃料电池堆14'还与补燃器空 气供给装置22'连接，补燃器16'通过该补燃器空气供给装置22'能够供应 为燃烧所需的补燃器空气。为将在补燃器工作中产生的补燃器废气输出， 补燃器16'还通过传热器12'与周围环境相连。从而传热器12'实现了在补 燃器废气和阴极空气之间的热传递。在公知的燃料电池系统10'的工作中， 由阴极空气供给装置20'输送的朋极空气在到达燃料电池堆14'之前，通 过传热器12'基于在补燃器16'中燃烧时产生的较热的补燃器废气的热传 递被加热。通过这种燃料电池系统10'可以将阴极空气在到达燃料电池堆14'之前加热到大约600至85(TC的范围。然而通过这种燃料电池系统10' 的结构给调节、特别是阴极空气的温度调节造成了极大的困难。 一种可能 性在于，通过补燃器拉姆达值的变量来调节阴极空气温度。然而在较高的 燃料电池转化度以及较高的燃料电池系统效率时，通过贫化的重组物的很 小的热值限定了该拉姆达值。另外，由于将燃料电池堆14'的阴极废气输 出到周围环境中造成了许多潜在的^T利用的能量的损失。在图2中示出了另一种属于现有技术的具有两个用于预热阴极空气的 传热器12"、 18"的燃料电池系统10''，其中，燃料电池系统10"的组 件与图1中一致，用相似的附图标记表示。这里不再对这些组件进行说明， 仅针对与图1中的燃料电池系统10'的不同进行探讨。与前述的根据图1 的燃料电池系统10'的决定性的不同在于，根据图2的燃料电池系统10'' 设置有第二传热器18''，其特别通过空气预热器或者管束传热器构成。第 二传热器18''直接接在阴极空气输入装置20''之后以及第一传热器12'' 之前。从而由阴极空气输入装置2(T'输送的阴极空气在到达第一传热器 12"之前首先流经第二传热器18''。此外，第二传热器18"在阴极输出 端与燃料电池堆14"连接，因此通过第二传热器18"可以将阴极废气输 出。从而第二传热器18''实现了在从虑料电池堆14"输出的阴极废气和 由阴极空气供给装置2(T'输送的阴极空气之间的额外的热传递。这种燃料 电池系统10''的结构有利的是，在补燃器废气中很小的能量以及燃料电池 堆14"很高的阴极空气需求下，还能够通过第二传热器18'提供足够的阴 极空气温度。然而这种结构的缺点是，补燃器废气不再能被冷却到较低的 温度，因为至少燃料电池系统10''的能量中的一部分不断地在阴极空气中 保存。这导致例如当阴极空气温度保持在50(TC的水平时，补燃器废气温 度至少也同样地处于此温度水平的范围内。在图3中示出了公知的此类燃料电池系统IO'"的另一个典型的例子。在这种情况下如同图r中的例子仅以相同的方式设置一个传热器12'''。然而在图3中的燃料电池系统10'''中，阴极废气掺和进补燃器废 气，因此可以将来自至少补燃器废气和阴极废气的混合物输送给传热器 12'''。图3中的燃料电池系统l'0'''的其余的部分与图1中的一致。与图 2中的燃料电池系统10''相比，通过图3中的燃料电池系统10'''的这种结构以更有效的方式将阴极废气中包含的能量即热能保存在燃料电池系 统IO'"中。然而这种燃料电池系统IO'"的缺点在于，特别是在启动阶段会极大地延长燃料电池系统io"'的加热时间。这是因为至少在燃料电池系统IO"'的启动过程中，流经传热器12'"的阴极空气的温度显著地 降低，在这个时刻冷却的掺和的阴极废气大大降低了补燃器废气的温度。因此在传热器12'''中的热传递也被中断。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于，对此类的燃料电池系纟，行改进，使得能够在燃料 电池系统中保存更多的能量用于阴极空气预热，同时不效分地延长加热时间。该目的Mii3拉权利要求的特征解决。本专利技术的有利的设计和s从从属权利要求中产生。根据本专利技术戶腿的燃料电池系统&tk类现有技术的基础上，设置有第二传热器，M;;M第二传热器可以将阴极空气从第一传热器输邀t燃料电池或者燃料 电池堆，并且舰臓第二传热器可以将用于形成混合物的补麟戯输徵第 一传热器，从而在补 废气和阴极空气之间实现热传递。阴极废气在第一和第 二传热器之间掺和至掛麟鹏中。因此在阴极戯中存在的热能至少部分地保 存 料电池系统中。此外，同时实现 料电池系统启动阶段时的阴极空气的有效预热。因jtkM:第二传热器就已经进行了仅在补m^和阴极空气之间的 热传递。 一旦补KI废气流纟魏二传热器后，阴极it^就掺和进补KI废气。因 此通过阴极废气的掺和对补燃器废气的降温不会对阴极空气的预热造成不利的 影响。对此，在燃料电池系统的启动阶段即傲艮小的补麟itn的热能也被禾拥 起来用于预热阴极空气。第一和第二传^vtliM设计为，处于换热器之间的补燃 器废气的、鹏与阴极废气的驢大约一致。为尽可能地抑制传热器中的热能损 失，传热器的皿设计为，与补Kl^n或者与混合物相比，较冷的阴极空气流 经传热器的外部区域。与此相反，补KI废气或混^t^魅5传热器的内部区域， 因此外部区域至少逐段地包围内部区域。根据本专利技术的燃料电池系统可以有利地如此舰，使得还可以在绕过至少一 个传热器的情况下向燃料电 ^料电池* 送阴极空气。由此可以有针对性地 向燃料电池堆繊料电池输送冷的和/ 31传热器加热的阴极空气。从而可以对阴极空气，进行调节或控制。关于这一点特别有利的是，根据本专利技术的燃料电池系统如此形成，去往第一 传热器的阴极空气体积流以及去往燃料电池或者燃料电池堆的阴极空气体积流在绕过至少一个传热器的情况下可以舰4祸只流分流阀调节。舰^f只流分流阀 可以根据所需的阴极空气入口温度调节各个体积流。此外，M^f只流分流阀调 节阴极空气入口鹏的前提割牛是，用第一和第二传热器将热或者说热能带入到 阴极空气中的知识以及有^^输入的阴极空气的驗的知识。根据本专利技术的燃料电池系统还可以如此实现，设置操控^f只流分流阀的控制 装置，借助于该控制装置可调节进入燃料电池或者燃料电池堆的阴极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池系统（１０），所述燃料电池系统具有第一传热器（１２），通过所述第一传热器能够将阴极空气输送给燃料电池或者燃料电池堆（１４），并且由补燃器（１６）的补燃器废气和在所述燃料电池或者燃料电池堆（１４）中产生的阴极废气组成的混合物能够输送给所述第一传热器，从而实现所述阴极空气与所述混合物之间的热传递，其特征在于，设置有第二传热器（１８），通过所述第二传热器能够将所述阴极空气从所述第一传热器输送给所述燃料电池或者燃料电池堆（１４），并且能够将用于形成所述混合物的所述补燃器废气输送给所述第一传热器（１２），从而在所述补燃器废气和阴极空气之间实现热传递。
【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：斯特凡凯丁，诺贝特冈特，马蒂亚斯穆勒，
申请(专利权)人：艾奈德有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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