[其他]燃料電池電源系統

無效

• 申請號: 86100407
• 申請日: 1986-01-18
• 公開（公告）號: CN1004459B
• 公開（公告）日: 1989-06-07
• 發明（設計）人: 三宅泰夫;田島漢;西岡正人;伊藤靖彥
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 盧新華

一種燃料電池電源系統，包括把碳氫燃料轉化為富氫燃氣的燃料調整裝置和把燃氣轉化為電能的燃料電池組。該燃料電池組包含正極燃氣室、負極燃氣室和燃氣冷卻室。正極燃氣室的入口通過燃氣饋送管路與燃料調整裝置連接；負極燃氣室與作業空氣供給裝置連接；燃氣冷卻室的兩端口與配有熱交換器和鼓風機的冷卻劑循環管路連接。本系統的特征在于：該燃氣饋送管路和冷卻劑循環管路，經由配有閥門的管路彼此連接，以使所述的富氫燃氣從所述的燃氣饋送管路輸入所述的冷卻循環管路，或反之。

本發明涉及一種燃料電池電源系統，更具體地說，涉及一種配有燃料調整裝置的燃料電池電源系統。

在間接型的燃料電池電源系統中，借助燃料調整裝置或燃料處理器，碳氫燃料可轉化為富氫燃氣，然后供給燃料電池組，在該電池組中，燃氣與空氣中的氧氣進行電化學反應所產生的能量被轉化為電能。由于燃料電池系統產生的電能取決于燃料供料速率，所以供給燃料電池的燃氣量必須隨負載的變化而增減。然而，由于即使送進燃料調整裝置的碳氫燃料量快速增加，重整反應速率不能快速增加，所以用這種燃料調整裝置不能快速增加燃氣產量。因此，在輕負載運行期間，如果負載快速增加，則會出現燃氣的供給速率暫時不足的現象。

為了克服這一缺陷，已有人建議在燃料調整裝置和燃料電池組之間配備儲氣箱。在這種系統中，富氫燃氣被儲存在該氣箱里，以當負載快速增加時，向燃料電池組供應所缺的燃氣。然而，這種系統需要配備大容量儲氣箱，這種系統尺寸過大。也已有人提出應用高功能的燃料調整裝置，它所產生的富氫燃氣量大于燃料電池組工作時的需要量，而剩余的燃氣則經配有流量調節閥的旁通管流回燃料調整裝置。然而，這種系統致使燃料調整裝置的尺寸大為增加，并使燃料電池電源系統的總效率降低。

由于燃料電池中的電化學反應伴隨有熱的產生，所以必須清除反應產生的部分熱量，才能使燃料電池組的溫度保持在預定值。為此，通常把空氣用作為冷卻劑，送至燃料電池組。然而，因為空氣的熱導率低（一般為2.6×10^-4瓦/米·度），所以這樣的一種燃料電池系統需用大型鼓風機和大型熱交換器，但這會降低燃料電池系統的總效率。

采用磷酸電解質燃料電池系統通常工作在180～200攝氏度，但系統不工作時，其溫度保持在70攝氏度左右，以防止電解液劣化。因此，當啟動燃料電池系統時，需要把燃料電池組加熱到其工作溫度。為此，通過向裝在空氣循環管路中的電加熱器通電或向配置在該循環管路中的熱交換器輸送蒸汽，來加熱該循環管路中的作業空氣和/或冷卻空氣。但是，用電加熱器需要電源，而用蒸汽需要附加的蒸汽發生裝置，它是與用于向燃料調整裝置供汽的蒸汽發生裝置分開的。

因此，本發明的一個目的，是要克服通常的燃料電池電源系統的上述缺點，提供這樣一種改進的燃料電池電源系統，它具有很好的響應負載變化的特性和高的總效率。

本發明的另一個目的，是要提供這樣一種改進的燃料電池電源系統，它可使用小型設備（例如小鼓風機）而又不降低系統的性能。

本發明的再一個目的，是要提供一種改進的燃料電池電源系統，它可啟動燃料電池組而不使用任何獨立的熱發生裝置。

通過提供一種燃料電池電源系統（它包括把碳氫燃料轉化為富氫燃氣的燃料調整裝置，和把這種燃氣轉化為電能的燃料電池組）來實現本發明的上述諸目的。其中，所述的燃料電池組包括正極燃氣室、負極燃氣室和燃氣冷卻室。正極燃氣室的進口通過燃氣饋送管路與燃料調整裝置相接;負極燃氣室接到作業空氣供給裝置上;而燃氣冷卻室的兩端與配有熱交換器和鼓風機的冷卻劑循環管路相接。本系統的特征在于：經由配有閥門的管路，上述的燃氣饋送管路和冷卻劑循環管路相互連接，以便把上述富氫燃氣從上述的燃氣饋送管路，供到上述的冷卻劑循環管路，或反之。

在本發明推薦的一個最佳實施例中，裝于與燃氣饋送管路和冷卻劑循環管路兩端連接的管路中的閥門可被適應地打開，以便把在循環管路中的部分富氫燃氣供入燃氣饋送管路，以求在負載快速增加時，能彌補供給燃料電池組的燃氣不足。