專利名稱：控制燃料電池系統中的燃料電池堆的熱平衡的方法和裝置的制作方法
控制燃料電池系統中的燃料電池堆的熱平衡的方法和裝置發明目的本發明的目的是用于控制燃料電池系統中的燃料電池堆的熱平衡的方法，所述燃料電池系統包括至少一個燃料電池單元和回熱器單元(recuperator unit),所述燃料電池單元的燃料電池具有陽極側和陰極側以及插設在陽極側和陰極側之間的電解質，所述回熱器單元用于預熱所述陰極側的供應流。本發明的另一目的是應用所述方法的燃料電池系統。
背景技術：
本發明具體地涉及一種SOFC式燃料電池系統(固體氧化物燃料電池)，其中通常采用的基本材料成分是鎳。
當達到SOFC式燃料電池系統的熱平衡時，其中一個主要問題是在它們的壽命期間在生熱中發生的相當強烈的變化。在它們的服務時間的初期，生熱是有限的。然而，當最終發生堆的降解時，電效率惡化因此導致生熱增加，而電的生產傾向于減少。另外，隨著當前堆性能的發展，可以預期的是，堆的面積比電阻將減小。這意味著電效率將隨著堆中生熱的成本下降而提高。在高溫燃料電池系統中，諸如S0FC，由于實際的機械和成本原因，在總熱平衡方面始終存在對于環境的顯著熱損失。已經面對現實，在堆的壽命的初期，當它們的電效率位于頂點并且生熱最小時，包含在從堆離開的熱空氣流中的熱能不必足夠以充分加熱進入堆的供應氣流。也就是說，通常，供應氣流由熱交換器(所謂的回熱器單元)，其中二次流呈來自陰極側的離開流的形式。因此，從堆的陰極側離開的氣流未被充分加熱。為充分供應空氣加熱而所需的熱交換單元中的溫差dT將必須設定為極小。這將要求不成比例的熱交換面積，并且因此將意味著過大的熱交換單元。一旦堆的降解在它們的使用壽命期間進行并且生熱增加，包含在離開空氣中的熱能就開始涵蓋由供應空氣預熱提出的要求并且陰極側上的供應溫度更容易獲得。然而，由于堆的受損的電效率，供應到陰極側的空氣的量需要被提高，甚至達到相對于化學計算燃燒的四倍。這是為了即使當堆的使用壽命接近其盡頭時也能維持恒功率發電。這相應地具有一系列更多的缺點的不可避免的結果。首先，供應氣流的增加增大了用于供應空氣的內部能耗，因此降低了輸出功率和效率。這對其來說進一步提高了由降解現象導致的壓降。這繼而意味著系統的電效率的相當大的下降。因為一般目的是保持系統的總功率盡可能恒定，因此由增加的燃料供應連同加強的供應氣流一起補償下降效率的結果是，借助堆的生熱顯著增加。另外，依照供應流量的增加，壓力損失也上升。這進一步對系統的電效率造成消極影響。總而言之，隨著堆的使用壽命的完全終止的拉近而面對不可避免的惡性循環。另一方面，為了補償熱損失并且改變生熱，然而，存在能被使用的少數現有技術的方法。一個方法是例如減小供應氣流的流量，尤其是在燃料電池的使用壽命的初期。另一個可能性是使外部重整率增大。這些方法不幸地具有它們自己的限制。氣流不能無限制地減小，這是因為堆由堆所允許的氧氣利用率的相當嚴格的限制。另一方面在沒有增加過程拓撲的復雜性的情況下，外部重整的主動控制難以實現。另外，對該問題的現有技術的一個更多解決方案由US2008/002047 Al提供。其中一個主要目的也是促進至燃料電池的陰極側的空氣的預熱。該系統大部分示意性地在圖I中呈現。至燃料電池單元100的陰極側的供應空氣12的加熱基于利用由加力燃燒室101獲得的熱能。為此目的，設置有包括混合器2和4以及熱交換器3的專用回熱器單元。從陽極側和陰極側離開的流5、6首先在混合器2中混合。所引起的流7于是被利用以加熱新鮮的冷的供應空氣9。至堆100的供應流12的最終溫度調節直到該階段之后才發生。為此目的，設置有 空氣旁路11。旁路空氣與加熱的空氣10—起在混合器4中混合。至陰極側的供應溫度的調節通過調節與熱空氣11混合的冷空氣10的量來進行。換言之，陰極側的供應空氣首先被加熱超過設定目的溫度，然后借助于冷空氣被降低至設定值。首先，這種解決方案意味著非常一般類型的問題，諸如增加的復雜性，不必要的熱交換器單元以及對在已經狹促的布置中的管道的增加的需求。然而，具體的缺點由以下事實導致，S卩，因為陰極側上的供應空氣的溫度調節基于控制額外冷空氣的量，因此氣流的總質量流在相當顯著的范圍內變化。這使得非常難以控制進入陰極側的總的供應氣流。還變得困難的是進行調節以有利于使系統適于降解現象。最后涉及過大熱交換器和過多管道的上述問題再一次出現。另外，復雜系統和增加的管道導致壓力損失的進一步增大以及通常整個系統的效率低的功能。又另一缺點由以下事實顯現，S卩，萬一在回熱器單元之前完全執行后燃燒階段，首先濕度增加，并且其次，上升的溫度水平(通常在+1000° C以上)對材料提出高要求。也就是說，將使材料的費用不合理。因此，當堆降解時，S卩，它們的ASR增加導致產熱的顯著增加時，在系統的不同生命點需要靈活的熱平衡控制和補償方法。在燃料電池和燃料電池堆兩者內以及包括相關的熱交換單元的燃料電池單元的附近內的熱平衡需要被維持，而與內部產熱的量無關。發明目的和解決方案本發明的目的在于提供一種解決方案，借助該解決方案，上述現有技術問題能減輕或完全消除。為了實現該目的，根據本發明的方法的特征在于權利要求I的特征部分中所闡述的內容。另一方面，實施本發明的方法的燃料電池系統的表征特征在權利要求8的特征部分中闡述。另外，本發明的數個優選實施方式存在于從屬權利要求中。本發明現在提供用于上述問題的可靠解決方案。根據本發明，離開陽極側的使用過的燃料流的期望部分從主流放泄，并且進一步由陰極離開流(cathode exit flow)氧化，以產生額外的熱，供進一步使用。換言之，本發明通常包括過程拓撲，該過程拓撲允許尤其是在系統中的實際加力燃燒室之前部分燃燒廢燃料。當來自堆排氣的貧化燃料的一小部分在陰極側離開流內燃燒時，獲得溫度的大幅度增加。應該強調的是，根據本發明，僅來自陽極側總離開流的一小部分與主流分離，并且，最主要的是，這在回熱器單元之前執行。一方面，從主流漏出的分離的子流能被直接引導回堆隔室。在該情況下，它在燃料電池外(即，燃料電池堆和堆隔室的外壁之間)被氧化。這也是通常漏出堆的所有燃料被氧化的地方。為此目的，能容易地設置或選擇合適的空間。因此能避免用于此目的的任何附加結構。另一方面，在堆隔室本身外的陰極側離開流內，能氧化分離的燃料。實際上，與主要的離開殘余燃料流分開的燃料部分被簡單地引入陰極側離開管線，并且與其混合且氧化，由此在回熱器單元之前升高溫度。根據本發明的前述實施方式，漏出的燃料進一步被引入堆隔室中并且來自該燃燒的煙道氣與來自陰極側的離開流一起被引到回熱器單元并且進一步引出整個系統。該具體實施方式
還包括額外益處，該益處在于，通過燃燒使用過的燃料的一部分獲得的熱能現在以有效方式被引到堆。溫度升高還發生在出口燃料流中，從而補償通過堆隔室的結構的損失在所述工藝流程內的熱損失。另外，堆隔室內的燃燒提供這樣的可能性，即，由于陰極側 上的離開流的大大升高的離開溫度，因此促進了陰極側上供應流的預熱。后一實施方式提供了最簡單的機會，以在改型的情況下改善燃料電池系統的熱平衡。僅僅需要一個使陽極側離開管線和陰極側離開管線與合適的控制裝置接合在一起的單個管線。另外，因為氧化發生在堆隔室外，并且燃料被連續從整個系統逐出，因此消除了在例如啟動期間在自然溫度水平左右可能的燃料自燃相關的風險。甚至盡管以下事實，S卩，這種組件最終導致從陰極側離開的流中的含水量的進一步增加，也已選擇了根據本發明的令人驚訝的解決方案。這對涉及材料的要求，尤其是當它達到回熱器單元時，具有另一消極影響。然而，已發現的是，盡管材料有關的問題的風險增大，本發明仍提供更好的用于控制整個系統的總熱平衡的裝置，并且由此提供在其整個使用壽命期間更好的可用性。本發明所提供的優點本發明提供了一種用于由于由燃料電池的降解引起的增加的生熱而調節系統的總熱平衡的有效裝置。由本發明獲得的主要益處尤其基于下列事實。本發明的基本概念是，因為在使用壽命初期期間，尤其從廢燃料取得附加的生熱，因此這不會影響系統的電效率。并且進一步，因為燃料不是從堆入口取得的，因此不會對新燃料的利用具有任何影響，并且因為陽極再循環成分不會改變，因此再循環也不受影響。僅在過程中看見變化的地方是加力燃燒室，該加力燃燒室現在接收較少燃料，并因此在該位置產生較少熱。值得注意的也是以下事實，S卩，從離開陽極側的主燃料殘余流分開的燃料的量現在以最主動的方式被調節和控制。通過非常直接的方式能徑向調節性能本身。該量的燃料與離開陽極側的主燃料流分離使得，溫度(尤其是離開回熱器單元的陰極側供應氣流的溫度)維持在期望的水平，并且以可靠的方式穩定熱平衡。由燃料電池的降解造成的生熱的增加因此能通過減小回流到根據本發明的堆的漏出殘余燃料流來有效地補償。關于本發明的其中一個基本益處在于，現在可以在堆的整個使用壽命期間使用基本恒定的空氣質量流。通常，當與化學計算燃燒相比時，現有技術燃料電池的供應空氣的質量流占大約=4。這意味著包含在進入燃料電池的供應空氣中的氧氣的總量的大約四分之一實際上用于燃料電池反應而殘余氧氣(也就是說空氣)被引出系統。陰極側的供應流現在能被保持甚至完全恒定，而降解度被完全忽略。然而，應該強調的是，根據本發明的解決方案不必要求恒定供應流。本發明簡單地提供優良的額外的自由度以控制整個系統，而與降解度和其結果無關。由于基本穩定的氣流，現在更加容易使回熱器與其初始尺寸一致。不再需要不合需要的過大尺寸。也避免了在熱交換面積和流管道方面如上所述的其它尺寸問題。獲得的另一個優點在于，避免了在加力燃燒室之后的額外的熱交換單元。并且進一步，通過以下事實能發現清楚的益處，即，在另外被需要的情況下能免除用于溫度控制的單獨的空氣旁路。當達到上述US2008/002047A1的益處時，由本發明實現的特殊優點是對回熱器單元的溫度和濕度相關的應力的絕對減小。由于當與現有技術方案比較時，流過的氣體的受·限的溫度和降低的含水量，顯現與回熱器單元的構造和維護兩者相關的成本的顯著的節約潛能。由本發明產生的更多優點和下列有利實施方式一起變得明顯。


現在參照附圖更詳細地描述本發明，附圖中圖I示出了根據現有技術的裝置的高度示意圖，圖2示出了根據本發明的有利實施方式的裝置的高度示意圖，其中來自陽極側的廢氣中的一部分被引入燃料電池隔室并且在其中被氧化，圖2a示出了圖2的區域A的局部放大圖，其是根據本發明的另一裝置的高度示意圖，其中來自陽極側的廢氣的一部分直接在燃料電池隔室內被漏出，以及圖3示出了包括用于放泄的機構的殘余燃料管線堆隔室的一部分的局部放大圖。
具體實施例方式圖2示出了高度示意圖中的燃料電池系統I。包括在燃料電池系統I中的燃料電池單元5包括一個或更多個燃料電池堆6，所述燃料電池堆包括連續串聯的燃料電池2，所述燃料電池2具有陽極側7、陰極側8和設置在它們之間的電解質9 ;以及設置在單獨的燃料電池之間的連接板(所謂的互連件)。為了清楚起見，圖I僅示出了燃料電池單元5中的呈單個燃料電池2形式的一個燃料電池堆6。燃料電池堆的數量當然不會由任何形式限于某一值。能使用許多個乃至單個單元。在該應用中，陽極側7通常是指包括在燃料電池單元5的燃料電池2中的陽極電極，并且從燃料的觀點，是指用于將燃料電池單元5范圍內的燃料傳導到實際的單獨的燃料電池的陽極的部件并且是指用于遠離陽極進一步傳導氣體的部件。相應地，陰極側8是指陰極，以及是指用于將空氣傳導到在燃料電池單元5的范圍內的陰極并且將空氣從陰極導出的部件。另外，為了供給燃料氣體，陽極側7設置有供應裝置，這里單獨地由供應管線10表示。圖2中，燃料通過管線IOa進入系統I并且這里首先進入脫硫器3。管線12中的可能的再循環燃料以及來自管線IOb的流一起，所建立的流進入下一個預重整器4或類似的可能的燃料預處理裝置。同樣設置有用于排放燃料電池單元的從陽極側7輸出的消耗的燃料氣體的裝置。這里，這些裝置僅由排放管線11表示。當然，可以存在多個這種管線10、11。于是離開流11經由熱交換器裝置30被引導以加熱管線10中的進入供應燃料。燃料的一部分通過管線12再循環，而其余的燃料被引到加力燃燒室31。其熱量尤其用于在單元21中產生流，該流被引入管線IOb以用于預重整器4。在陰極側上通過管線14供應空氣，空氣然后被分開以輸送到燃料電池堆6并且進一步輸送到單獨的燃料電池2。因此，由此構成離開流15的來自燃料電池2的空氣進一步離開燃料堆隔室5c并且此后被引導以經由回熱器單元29流動從而加熱供應空氣流14。為了清楚起見，而且這里所有的管道僅由單個管線呈現。為此目的，引導來自堆的離開流并且布置合適的管道的各種可能性由堆6和堆隔室的外壁或外·殼5c之間的虛線段15a示出。另外，本發明的有利實施方式呈現在圖2中。根據本發明，現在設置有來自燃料排·出管線的放泄，即，特殊使用的燃料。在該實施方式中，放泄本身不能在堆隔室5c內直接完成。相反的，這在陽極側7的供應管線10和排放管線11之間的熱交換之后發生。這因此是燃料排出管線中的后點。在本發明的該優選實施方式中，燃料的本身有利的可改變的期望部分被分離并且所分離的燃料流50改道回到燃料電池隔室5c內的周圍5b。該部分尤其取決于堆條件和負荷率。例如，由機構52測量的溫度值也能用于確定待和離開流11分離的殘余燃料的量。一旦燃料流已進入燃料電池隔室的熱容積5b，它就立刻被氧化。另外，因為與燃料排出管線11分開的燃料流的部分的分離現在以相當低溫水平(例如在+100 -+400° C之間的范圍內)發生，因此使標準型閥或相似的調節元件51的有成本效益的使用變得可能。這意味著為了熱平衡調節的目的放泄的容易可執行的、可靠的且精確可控的控制，并且因此使其成為本發明的有極大成本效益的實施方式。應該注意，用于單元29的術語“回熱器”能通常由熱交換器替代。因此涵蓋適于由陰極側供應流參與的熱交換的任何熱交換設備。另一方面，用于預熱的所利用的熱能也源于除只陰極側8的離開流15以外的其它源。總之，回熱程序這里覆蓋堆隔室5c外的熱交換行為以用于基本預熱陰極側8的供應流14的至少一部分。然而，在回熱器單元29之前和/或之后的一些其它較小的措施是可能的。本發明還涵蓋必要的行動以便確保從根據本發明的陽極側放泄的燃料的正確流向。換言之，放泄優選地布置成使得圍繞放泄點的陽極側和陰極側之間的壓差是正的。也就是說，陽極側上的較高壓力確保燃料流向陰極側上的低壓水平。壓差優選地在5mbar以上,最優選地在10mbar-50mbar的范圍內。然而,這些值不具有限制意義。高得多的值也完全可接受并且基本上任何正壓差都適用于此目的。壓差的管理能布置在放泄點的恰好周圍或以更大的規模布置在燃料電池系統的各種單元、隔室和/或流動回路內。流向也能由合適的機構(諸如閥或閘門)確保，以防止沿相反方向出現任何流動。燃料流動的預定程度也能借助合適的機構來加強以形成或促進強制流動，所述機構像合適類型的進給器或鼓風機。本發明的幾個其他實施方式由本發明提供的裝置決不限于直接在上描述的實施方式，其唯一的目的僅是以簡化的方式和構造說明本發明的主要原理。也存在實施本發明的幾個其他可能裝置。另一個有利實施方式包括明顯地發生在堆隔室5c外的滲出燃料的氧化。燃料流從陽極側離開流11分開，并且代替使燃料流與陰極側離開流在堆隔室內混合，混合具體地發生在堆隔室外陰極側離開管線15內，在回熱器29之前。混合優選地適于這樣進行時的來自燃料氧化的任何火焰的形成不會發生在回熱器29內。也就是說，氧化反應基本上發生在回熱器之前時的其中產生的熱或多或少分散到整個流15。燃燒本身能由陰極側離開流的管線15內用于燃燒、防熱和火焰控制的合適機構來完成。也可以執行從堆隔室5b內部的容積5c內的堆燃料出口管道11直接放泄燃料，如由管線50b所示的。這能例如借助鉆進管道的適當尺寸的孔來實現，如圖3所示。所需的熱平衡調節能由氣流注意，并且當氣流的調節窗變得太窄時在服務中斷期間能減少孔132的數量。這里應注意的是，在堆隔室5c內建立陰極側離開流15的方式決不由本發明限制。 可以使離開氣流離開燃料電池2并且然后將其從隔室5c經由一個單離開管線15或經由如圖管線15c所示于是連接在一起的數個管線引出。離開空氣也能以更受控方式經由合適的管15b被引導，該管15b布置到燃料電池堆，這些管能在堆隔室5c內或隔室外被接合在一起。如何布置陰極側離開流15、15b、15c的路線的自由度基本上很多，這取決于用于將放泄燃料混合到離開氣流15的機構。具體地，注意本發明的上述實施方式的優點，其包括借助來自燃料電池的離開空氣的堆的或多或少包括一切的纏繞。也就是說，離開空氣被允許自由地流動以在通過為此目的設置的排出口離開之前纏繞整個堆隔室空間5b。換言之，一旦燃料已從陽極側7被放泄，不論這發生在堆隔室5c外還是內，借助在隔室5c的空間5b內圍繞堆5附近從陰極側8離開的氣流確保燃料的有效且保證的氧化和纏繞。并且進一步，這具體地發生在從隔室5c離開之前。排除了沒有氧化的燃料的任何積聚。上述本發明的后一實施方式又包括另一優點。也就是說，一旦放泄的燃料與陰極側的離開空氣具體地在堆隔室外，例如在回熱器單元29之前的管線15內混合，就獲得以下優點，這里對堆隔室中的纏繞的需要不存在。通常發生在燃料電池本身中的不可避免的燃料泄漏現象當然需要被管理。然而，因為溫度水平通常安全地在自然點以上，因此該燃料的纏繞需要由陰極側離開空氣的瞬間氧化來減小。在燃料最終與例如除離開流管線15以外的離開空氣混合的同時，離開流15本身通常確保足夠的纏繞效果。設置燃料的放泄的另一個可能另選方案基本上與本發明的前面說明的實施方式相同。然而，在該情況下，放泄50b能以更連續的方式可控。這能借助連接到隔室5c內的燃料輸出管線11的熱“閥”元件51 (未示出)進行。該實施方式允許熱平衡的直接且主動的可控性，而不需要在堆的壽命期間修改固定放泄孔。總的說來，放泄燃料的量的控制能由任何合適的已知方法來實施，這些方法可應用于調節來自主流的分離流的質量流。幾個這種方法在圖3中呈現。存在筒形控制機構130，該控制機構根據需要關閉/打開離開開口或調節這些開口的打開部131的大小，開口131基本上以氣密或壓力密閉方式繞管線134 (與11對應)布置。另一方面，開口中的一個或更多個如需要能布置成被密封133。也能使用各種閥式裝置。
另一較小可能性進一步通過在熱交換器30之前至少部分地在堆隔室5c外執行放泄因此降低用于放泄的裝置的周圍的溫度水平來顯現。該實施方式由圖2和圖2a中的路線50c描繪。而且這里備用設置用于陽極側和陰極側之間的有效壓差和/或正確流向。確保燃料的合適供給以及安全的流控制所需的機構未被示出。根據本發明的又另一實施方式的一個更大可能性在于，根據圖2中的管線50在熱交換器30之后使燃料放泄。然而，代替將燃料供給回到堆隔室，燃料能通過管線50d被直接引導到離開流管線15并且在其中混合。在該情況下，再一次避免了堆隔室內的任何測量。實現了本發明的最簡單且低成本實施。上面的所有這些實施方式也能彼此結合。現在回頭看前面提出的第一實施方式和其更多優點。應該注意的是，通過燃燒分離的燃料殘余獲得的熱能的熱傳遞能布置成直接在燃料電池堆隔室中的類型。同時能降低隔室內的各種溫差。由于堆的有效升溫，根據本發明的裝置使得也有可能執行系統的加強的最后加熱 直到正常操作溫度。一旦根據自燃已經達到可接受的溫度水平，典型地在+500 -+600° C之間的范圍內，并且此后已經開始至燃料電池的燃料供應，根據本發明的殘余燃料流的放泄也能開始。通過借助于根據本發明的燃料殘余燃燒加強燃料電池堆的加熱，可以獲得最后加熱階段的加熱時間的大幅縮短。甚至達到40%的時間節省是可能的。另外，根據本發明的又另一優選實施方式，甚至可以想到通過利用也在自燃溫度之下的上述燃料殘余燃燒助推啟動。燃燒能在堆隔室內或外執行，這取決于使用什么裝置。當在自燃溫度下操作時，然而最可取的是使用用于保證火焰以防止火焰熄滅的合適裝置。一旦已經形成了火焰，來自燃燒的熱通常防止熄火。又另一益處也通過從啟動一開始利用燃料而發生，可能性出現以避免對用于加熱流和部件(諸如電加熱器)的其它裝置的需要。根據本發明的裝置也在生產能力利用系數和操作時間的度兩者方面最靈活。裝置能例如正當絕對必要時使用，諸如在系統的使用壽命的初期，當生熱否則不夠時使用。另一方面，裝置能用在使用壽命的最后階段以用于縮短加熱時間。由本發明獲得的另一基本益處是以下事實，S卩，通過利用這種裝置，回熱器的尺寸能被顯著減小。當來自燃料電池單元的熱流在開始不太顯著時，不足能通過提高堆隔室內的殘余燃料的二次燃燒來補償。這樣能容易地表面回熱器的過大尺寸。后來當降解導致增加的生熱時，燃燒能停止，這是因為回熱器變得能夠以充分方式加熱供應空氣。
權利要求
1.一種用于控制燃料電池系統(I)中的燃料電池堆(6)的熱平衡的方法，所述燃料電池系統(I)具有至少一個包括燃料電池堆(6)的燃料電池單元(5)，所述燃料電池堆的燃料電池(2)包括陽極側(7)和陰極側(8)以及插設在所述陽極側和所述陰極側之間的電解質(9)， 所述方法的特征在于，從所述陽極側(7)的燃料排出流(11)分離出期望部分并且該部分被供應到圍繞所述燃料電池單元(5)的燃料堆隔室(5b)中。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，與所述陽極側(7)的所述燃料排出流(11)分離的所述部分適于在回熱器單元(29)之前與所述陰極側(8)離開流(15)混合，所述回熱器單元(29 )被設置成用于預熱所述陰極側(8 )的供應流(14 )。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述部分在0-50%之間，優選地在O-15%之間，最適當地在0-12%之間。
4.根據權利要求I至3中的任一項所述的方法，其特征在于，所述部分與所述燃料排出流(11)的分離在熱交換之后實現，所述熱交換被安排在所述燃料排出流(11)和進入所述燃料電池(2)的所述陽極側(7)的燃料供應流(10)之間。
5.根據權利要求I至4中的任一項所述的方法，其特征在于，所述部分的至少一部分從已經在圍繞所述燃料電池(2)的所述堆隔室(5b)內的所述堆燃料輸出流(11)放泄。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述放泄借助設置到所述燃料排出流(11)的管道的合適機構在所述堆隔室(5b)中實現。
7.根據權利要求I至5中的任一項所述的方法，其特征在于，對所述放泄的控制通過利用所述陽極側(7)上的主動壓力控制來實現。
8.—種控制燃料電池系統(I)中的燃料電池堆(6)的熱平衡的裝置，所述燃料電池系統(I)具有至少一個包括燃料電池堆(6)的燃料電池單元(5)，所述燃料電池堆的燃料電池(2 )包括陽極側(7 )和陰極側(8 )以及插設在所述陽極側和陰極側之間的電解質(9 )，所述裝置的特征在于，已經適于從所述陰極側(7)的燃料排出流(11)分離出期望部分并且該部分適于被供應到圍繞所述燃料電池(2)的燃料堆隔室(5b)。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，與所述陽極側(7)的所述燃料排出流(11)分離的所述部分已經適于在進入回熱器單元(29)之前與所述陰極側(8)離開流(15)混合，所述回熱器單元(29)被設置成用于預熱所述陰極側(8)的供應流(14)。
10.根據權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述部分在0-50%之間，優選地在O-15%之間，最適當地在0-12%之間。
11.根據權利要求8至10中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述部分與所述燃料排出流(11)的分離已適于在熱交換之后實現，所述熱交換被安排在所述燃料排出流(11)和進入所述燃料電池(2)的所述陽極側(7)的燃料供應流(10)之間。
12.根據權利要求8至11中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述部分的至少一部分適于從已經在圍繞所述燃料電池(2)的所述堆隔室(5b)內的所述堆燃料輸出流(11)放泄。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述放泄借助設置到所述燃料排出流(11)的管道的合適機構在所述堆隔室(5b)中實現。
14.根據權利要求8至12中的任一項所述的布置，其特征在于，對所述放泄的控制已經通過利用所述陽極側(7)上的主動壓力控制來實現。
全文摘要
本發明涉及一種控制燃料電池系統(1)中的燃料電池堆(6)的熱平衡的方法，所述燃料電池系統(1)具有至少一個包括所述燃料電池堆(6)的燃料電池單元(5)，所述燃料電池堆的燃料電池(2)包括陽極側(7)和陰極側(8)以及插設在它們之間的電解質(9)；和用于熱交換的回熱器單元(29)，其用于預熱所述陽極側(8)的供應流(14)。在所述方法中，從來自所述陽極側(7)的燃料排出流分離出期望部分，并且該部分適于在所述回熱器單元(29)之前與所述陰極側(8)離開流(15)混合。本發明還涉及實施所述方法的燃料電池系統。
文檔編號H01M8/12GK102918696SQ201180027329
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月26日 優先權日2010年6月4日
發明者金·阿斯特羅姆, 特羅·霍蒂寧 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司