專利名稱：燃料電池熱管理的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及燃料電池熱管理的領域，本發明尤其涉及燃料電池組熱管理的流體熱交換器。
背景技術：
在多種廣泛的應用中，例如固態氧化物燃料電池組的燃料電池組已經在能量產生中顯示出高效率和低污染的潛力。希望是燃料電池組的結構考慮到燃料電池單元的分級并考慮到組內燃料重組。然而，特別對于第一燃料電池單元和第二電池單元之間燃料的相互冷卻，與熱管理相關的問題依然存在。因此，存在改進燃料電池組熱管理的可能性。

發明內容
所述可能性在本發明的一個實施例中通過燃料電池組件得以滿足，該組件包括適于從燃料流和氧化劑流中產生電能的第一燃料電池單元和適于在該燃料電池單元和熱交換流體流之間傳遞熱的流體熱交換器。


在參考附圖來閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得更好理解，在整個附圖中相同特征表示相同的部件，其中圖1表示燃料電池單元的立體圖；圖2表示按照本發明的一個實施例的燃料電池組件的立體圖；圖3表示按照本發明的更詳細實施例的燃料電池組件的立體圖；圖4表示燃料電池組的立體圖。
具體實施例方式
圖1是燃料電池單元的立體圖，其表示燃料流和氧化劑流。
按照本發明的一個實施例，圖2表示燃料電池組件100的立體圖，該組件包括第一燃料電池單元100和流體熱交換器120。在操作中，第一燃料電池單元100從燃料流和氧化劑流中產生電能。流體熱交換器120在燃料電池單元110和熱交換流體流之間傳遞熱。
按照本發明另一更詳細的實施例，圖3表示燃料電池組件100，該組件包括第二燃料電池單元130和連接單元140。連接單元140將第一燃料電池單元110在電氣和流體上與第二燃料電池單元130連接。按照特定實施例，流體熱交換器120布置在連接單元140內。
第一燃料電池單元100和第二燃料電池單元130包括能夠使用燃料電池進行所述操作的任何裝置或系統。燃料電池的實例包括(但沒有限制)固態氧化劑燃料電池、質子交換薄膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、磷酸燃料電池、堿燃料電池、直接甲醇燃料電池、再生燃料電池、鋅空氣燃料電池和質子陶瓷燃料電池。
在本發明的另一實施例中，第一燃料電池單元110和第二燃料電池單元130包括至少一平面燃料電池。在本發明的另一實施例中，第一燃料電池單元110和第二燃料電池單元130包括至少一管狀燃料電池。
圖4表示示例性燃料電池組150的立體圖。流體熱交換器120包括能夠從第一燃料電池單元110傳遞熱的任何熱交換流體。按照一個實施例，該熱交換流體和該氧化劑流從相同的源供應。按照另一實施例，該熱交換流體和該氧化劑流從不同的源供應。熱交換流體的實例包括(沒有限制)空氣、蒸氣、氧、氫、水、氦、重組燃料、未重組燃料及其組合。從第一燃料電池單元110和該熱交換流體傳遞的熱將燃料電池組150的熱梯度有利地保持在預定范圍和限制內。在熱交換流體是未重組燃料的實施例中，該熱傳遞另外用來重組燃料以便隨后使用在發電中。
在另一實施例中，第一燃料電池單元110和第二燃料電池單元130具有平行于該氧化劑流的燃料流。在可選擇的實施例中，該燃料流不平行于該氧化劑流。在又一實施例中，如圖3和4所示，該燃料流垂直于該氧化劑流。按照如3和圖4所示的本發明實施例，該熱交換流體流垂直于該燃料流和該氧化劑流。
在這里已經說明和描述本發明的某些特征的同時，本領域技術人員可進行許多變型和改型。因此，可以理解所附權利要求用來覆蓋這些落入本發明真實精神內的所有變型和改型。
權利要求
1.一種燃料電池組件(100)，包括適于從燃料流和氧化劑流中產生電能的第一燃料電池單元(110)；以及適于在所述第一燃料電池單元(110)和熱交換流體流之間傳遞熱的流體熱交換器(120)。
2.如權利要求1所述的燃料電池組件(100)，其特征在于，所述熱交換流體流垂直于所述燃料流和所述氧化劑流。
3.如權利要求1所述的燃料電池組件(100)，其特征在于，其還包括第二燃料電池單元(130)；以及適于將所述第一燃料電池單元(110)電氣連接以及流體連接在所述第二燃料電池單元(130)上的連接單元(140)。
4.如權利要求3所述的燃料電池組件(100)，其特征在于，所述流體熱交換器(120)布置在所述連接單元(140)內。
5.如權利要求1所述的燃料電池組件(100)，其特征在于，所述熱交換流體流和所述氧化劑流從不同的源供應。
6.如權利要求1所述的燃料電池組件(100)，其特征在于，所述熱交換流體流包括從以下組選出的熱交換流體，該組包括空氣、蒸氣、氧、氫、水、氦、重組燃料、未重組燃料及其組合。
7.一種燃料電池組件(100)，包括適于從燃料流和氧化劑流中產生電能的第一燃料電池單元(110)；以及適于在所述第一燃料電池單元(110)和熱交換流體流之間傳遞熱的流體熱交換器(120)，所述熱交換流體流垂直于所述燃料流和所述氧化劑流；第二燃料電池單元(130)；以及適于將所述第一燃料電池單元(110)電氣連接以及流體連接在所述第二燃料電池單元(130)上的連接單元(140)。
8.一種方法，包括使用第一燃料電池單元(110)從燃料流和氧化劑流中產生電能；以及使用流體熱交換器(120)在所述第一燃料電池單元(110)和熱交換流體流之間傳遞熱。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括使用第二燃料電池單元(130)從所述燃料流和所述氧化劑流中產生電能；以及使用連接單元(140)將所述第一燃料電池單元(110)電氣連接以及流體連接在所述第二燃料電池單元(130)上。
10.一種方法，包括使用第一燃料電池單元(110)從燃料流和氧化劑流中產生電能；以及使用流體熱交換器(120)在所述第一燃料電池單元(110)和熱交換流體流之間傳遞熱，所述熱交換流體流垂直于所述燃料流和所述氧化劑流；使用第二燃料電池單元(130)從所述燃料流和所述氧化劑流中產生電能；以及使用連接單元(140)將所述第一燃料電池單元(110)電氣連接以及流體連接在所述第二燃料電池單元(130)上。
全文摘要
一種燃料電池組件(100)，包括適于從燃料流和氧化劑流中產生電能的第一燃料電池單元(110)；以及適于在所述第一燃料電池單元(110)和熱交換流體流之間傳遞熱的流體熱交換器(120)。
文檔編號H01M8/04GK1484334SQ0312786
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月12日 優先權日2002年8月12日
發明者R·S·邦克, R S 邦克 申請人:通用電氣公司