燃料电池系统的制作方法
燃料电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明构思涉及发电系统，并且更具体地，涉及被配置为燃料电池系统的发电系统，该发电系统包括:预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在其中起反应以生成电力；以及循环设备，为预热设备选择性地供应在燃料电池组模块中生成的产物。
【背景技术】
[0002]燃料电池是一种通过电化学反应将存储在碳氢化合物燃料中的化学能转换为电能的设备。通常，燃料电池包括由电解质分离的阳极和阴极，电解质将电流传导至带电的离子。当反应物燃料气体穿过阳极时，包含二氧化碳的气体被氧化的同时，氧气穿过阴极，熔融碳酸盐燃料电池运行。
[0003]通常，在燃料气体被供应给包括阳极、阴极和电解质的燃料电池组之前，供应给燃料电池的燃料气体经历重整处理，使得燃料气体可在燃料电池组中适当地起反应。对于重整处理，重整设备被制备为执行重整(诸如加湿或预热)。
[0004]燃料气体的适当重整与燃料电池的效率密切相关。因此，虽然已经提出各种技术来保持且控制适当的重整气氛，但是不能灵活地控制燃料气体的重整状态。
[0005]例如，如图1所示，在根据相关技术的燃料电池系统中，燃料由预热设备10预热并且经由初步重整设备20供应给燃料电池组模块30，并且在燃料电池组模块30中生成电力的同时所生成的产物被循环设备40用作热源。在这种情况下，为了控制预热设备10中的预热气氛，燃料供应管路50包括用于控制穿过预热设备10的燃料的流动速率的旁路管路52，并且供气管路60被附加地安装以向燃料电池组模块30供应空气。
[0006]根据相关技术的燃料电池系统通过控制燃料的流动速率来控制燃料状态，但不能对燃料的状态变化做出灵活响应。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本发明构思提供了一种作为燃料电池系统的发电系统，该发电系统包括:预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，为预热设备选择性地供应在燃料电池组模块中生成的产物。
[0009]技术方案
[0010]根据本发明构思的一方面，发电系统，包括:预热设备，用于预热燃料；初步重整设备，用于重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，用于为预热设备选择性地供应在燃料电池组模块中生成的产物。
[0011 ] 循环设备可包括加热管路，用于为预热设备供应产物；以及旁路管路，用于相对于预热设备转向产物。
[0012]旁路管路可包括:用于控制流动速率的流量计；以及挡板单元。
[0013]旁路管路可包括热交换器。
[0014]燃料电池系统可进一步包括控制设备，并且控制设备可根据所供应的燃料状态控制挡板单元。
[0015]燃料电池系统可进一步包括供应设备，并且供应设备可包括第一供应管路，用于经由预热设备和初步重整设备为燃料电池组模块供应燃料和水；以及第二供应管路，用于为燃料电池组模块供应空气。
[0016]燃料电池组模块可包括阳极、阴极以及存在于阳极和阴极之间的电解质。
[0017]有益效果
[0018]根据本发明构思的实施方式的燃料电池系统包括循环设备，并且循环设备被配置为选择性地向预热设备供应在燃料电池组模块中生成的产物。通过电化学反应在燃料电池组模块中生成的产物具有高温热能。因此，产物的热能可通过循环设备用作针对预热设备的热能。因此，可增加燃料电池系统的总能量利用效率。
[0019]因为循环设备包括加热管路和旁路管路，所以可控制供应给预热设备的产物(诸如废气)的流动速率。因此，可控制预热设备中的预热气氛以灵活地控制燃料状态。即，可通过对供应给初步重整设备的燃料状态进行灵活响应而供应处于合适状态的燃料。
[0020]旁路管路包括热交换器。穿过旁路管路的产物的热可经由热交换器与外部热进行交换。通过安装热交换器，可更有效地使用未被用于预热且因此经由旁路管路排出的产物的热能。因此，可大大地改善燃料电池系统的能量利用效率。
【附图说明】
[0021]图1是根据本发明构思的实施方式的发电系统的概念图；以及
[0022]图2是根据本发明构思的实施方式的发电系统的电路图。
【具体实施方式】
[0023]最佳模式
[0024]根据本发明构思的实施方式的发电系统是一种燃料电池系统，该发电系统包括:预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，选择性地为预热设备供应在燃料电池组模块中生成的产物。
[0025]本发明构思的模式
[0026]在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的示例性实施方式。然而，本发明构思不由这些示例性实施方式限制。
[0027]结合附图从示例性实施方式的以下描述中，本发明构思的优点和特征以及实现它们的方法将变得清晰可见且更容易理解。然而，本发明构思可以许多不同形式体现，并且不应解释为局限于本文中所阐述的实施方式。相反，提供这些实施例以使得本公开详尽和完整，并且将本发明构思的概念完整地传达给本领域的普通技术人员。本发明构思的范围在权利要求和它们的等同物中限定。相同的参考标号贯穿详细说明书表示相同的元件。
[0028]本文中所使用的术语的目的仅在于描述特定实施方式，并且不旨在限制本发明构思。如本文中使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式。应进一步理解的是，在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包括”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
[0029]除非另外有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)与本发明构思所属领域的普通技术人员通常所理解的具有同样的含义。将进一步理解，除非本文中明确如此定义，否则术语(诸如在常用字典中定义的那些)，应解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。
[0030]图1是本发明构思的实施方式的发电系统I的概念图。图2是根据本发明构思的实施方式的发电系统I的电路图。
[0031]根据本发明构思的实施方式的燃料电池系统I可包括:预热设备100，对燃料进行预热；初步重整设备200，重整所预热的燃料；燃料电池组模块300，所重整的燃料在燃料电池组模块300中起反应以生成电力；以及循环设备400，选择性地为预热设备100供应在燃料电池组模块300中生成的产物。
[0032]在预热设备100中预热所供应的燃料。燃料可包括碳氢化合物和水并且当预热时保持合适的状态以起反应。预热设备100可以是加湿器并且可加热包括在燃料中的水以变为水蒸气状态。
[0033]初步重整设备200可将燃料重整为富氢的转化气。初步重整设备200可包括额外的热源(诸如喷燃器)，但不限于此。
[0034]虽然图2将预热设备100和初步重整设备200示为分离的单元，但是本发明构思的实施方式不限于此并且预热设备100和初步重整设备200可被统一为一个设备。
[0035]穿过初步重整设备200时被重整的燃料被供应给燃料电池组模块300。当在重整的燃料和氧化剂之间发生电化学反应时，在燃料电池组模块300中生成电力。例如，燃料电池组模块300可具有多个单元电池堆叠的结构，并且多个单元电池中的一个可包括膜电极组件(MEA)和布置在MEA两端的一对隔离物。
[0036]MEA可包括电解质膜、在电解质膜的一个表面上的阳极、以及在与电解质膜的该表面相反的表面上的阴极。 一对隔离物可包括:阳极隔离物，面向阳极并且为阳极供应转化气；以及阴极隔离物，面向阴极并且为阴极供应氧化剂。
[0037]在阳极中，发生氧化反应以将电子和氢离子从包括在燃料中的氢中分离出来。在阴极中，发生还原反应以将电子和氧离子从包括在氧化剂中的氧中分离出来。电解质膜具有将氢离子从阳极移动至阴极的离子交换功能。在MEA中，电能通过在氢和氧之间的电化学反应而生成，并且水作为这个反应的副产物而生成。
[0038]循环设备400可将由于在燃料电池组模块300中发生的电化学反应而生成的产物排出至外部或循环该产物。在此，该产物可包括水。循环设备400可具有引导该产物的管路结构。
[0039]循环设备400被配置为选择性地向预热设备100供应在燃料电池组模块300中生成的产物。通过发生在燃料电池组模块300中的电化学反应而生成的产物具有高温热能，并且因此，该产物的热能可用作用于预热设备100的热能。因此，可改善根据本发明构思的实施方式的燃料电池系统I的总能量利用效率。
[0040]另外，循环设备400可被配置为选择性地向预热设备100供应在燃料电池组模块300中生成的产物，使得可根据供应给燃料电池组模块300的燃料状态控制预热气氛和条件。在此，选择性地供应产物意指可选择产物的供应速率、产物的元素等，并且因此应当被理解为以下概念，即，通过选择产物的供应速率、产物的元素等确保预热设备100在合适的气氛下运行。即，当燃料需要被加热至高温时，循环设备400可为预热设备100供应大量的产物；并且当燃料不需要被加热至高温时，循环设备400可为预热设备100供应相对少量的产物。
[0041]循环设备400可包括:加热管路410，用于为预热设备100供应产物；以及旁路管路420，用于将产物对于预热设备100转向。
[0042]连接加热管路410，使得在燃料电池组模块300中生成的产物供应给预热设备100。连接旁路管路420，使得产物对于预热设备100转向而不供应给预热设备100。加热管路410和旁路管路420可包括在循环设备400中，并且被配置为从一个管路延伸的多个分支。
[0043]S卩，循环设备400，包括:加热管路410，用于向预热设备100供应产物；以及旁路管路420，用于使产物关于预热设备100转向；并且因此，可控制供应给预热设备100的产物的量，从而控制预热设备100中的预热气氛。例如，当经由加热管路410供应给预热设备100的产物的量增加时，预热设备100的预热温度可增加；并且当大量产物穿过旁路管路420时，预热设备100的预热温度可降低。
[0044]因此，调整设备(诸如阀门)可被安装以控制穿过旁路管路420的产物的量。例如，根据本发明构思的实施方式，旁路管路420可包括流量计(未示出)和挡板单元430以控制产物的流动速率。挡板单元430可被配置为控制穿过旁路管路420的产物的流动速率。
[0045]如上所述，循环设备400包括加热管路410和旁路管路420，并且因此，可控制供应给预热设备100的产物(诸如废气)的流动速率。因此，可控制预热设备100中的预热气氛(例如，湿度、温度等)以灵活地控制燃料状态。即，可通过对供应给初步重整设备200的燃料状态进行灵活响应来供应处于合适状态的燃料。
[0046]根据本发明构思的实施方式，旁路管路420可包括热交换器440。
[0047]经由加热管路410供应的产物被用作预热设备100的加热源，但是穿过旁路管路420的产物未被用作预热设备100的加热源。因此，旁路管路420可包括热交换器440以使用穿过旁路管路420的产物的热能。穿过旁路管路420的产物的热能可通过热交换器440与外部热能进行交换。例如，热交换器440可具有管路结构以执行热能交换。例如，热交换器440可将旁路管路420连接至预定管路，并且该预定管路可连接到加热设备从而使用穿过旁路管路420的产物的热能，但是本发明构思的实施方式不限于此。通过安装热交换器440，作为未被用于预热且经由旁路管路420排出的产物的热能可被更有效地使用，从而大大地改善根据本发明构思的实施方式燃料电池系统I的能量利用效率。
[0048]根据本发明构思的实施方式，燃料电池系统I可进一步包括控制设备(未示出)。控制设备基于所供应的燃料状态控制挡板单元430。
[0049]因为控制设备可基于所供应的燃料状态控制挡板单元430，所以根据所供应的燃料状态控制穿过旁路管路420的产物的量，从而控制预热设备100的预热条件。例如，当燃料的供应速率低时，控制设备可关闭挡板单元430以最小化穿过旁路管路420的产物的量，从而优化预热设备100的预热温度。当在正常驱动模式下供应的燃料和空气的量高时，可适当地控制挡板单元430的打开程度以适当地维持穿过旁路管路420的产物量的流动速率。
[0050]根据本发明构思的实施方式，燃料电池系统I可进一步包括供应设备。供应设备可包括第一供应管路510，用于经由预热设备100和初步重整设备200为燃料电池组模块300供应燃料和水；以及第二供应管路520，用于为燃料电池组模块300供应空气。
[0051]供应设备可供应将在燃料电池组模块300中起反应的燃料、氧化剂等。供应设备包括第一供应管路510和第二供应管路520，可经由第一供应管路510供应燃料和水，并且可经由第二供应管路520供应氧化剂。经由第一供应管路510供应的燃料和水可穿过预热设备100和初步重整设备200然后被重整为合适的状态以在燃料电池组模块300中起反应。经由第二供应管路520供应的氧化剂可例如是空气，但不限于此。
[0052]虽然已参考本发明的示例性实施方式具体示出并描述了本发明构思，但是应当理解，在不偏离所附权利要求的精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。
【主权项】
1.一种燃料电池系统，包括: 预热设备，用于对燃料进行预热； 初步重整设备，用于对预热的所述燃料进行重整； 燃料电池组模块，重整的所述燃料在所述燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及 循环设备，选择性地向所述预热设备供应在所述燃料电池组模块中生成的产物。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述循环设备包括: 加热管路，用于将所述产物供应至所述预热设备；以及 旁路管路，用于将所述产物从所述预热设备转向。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述旁路管路包括: 流量计，用于控制流动速率；以及 挡板单元。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述旁路管路包括热交换器。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括控制设备， 其中，所述控制设备根据所供应燃料的状态控制所述挡板单元。6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括供应设备， 其中，所述供应设备包括: 第一供应管路，用于将燃料和水经由所述预热设备和所述初步重整设备供应至所述燃料电池组模块；以及 第二供应管路，用于将空气供应至所述燃料电池组模块。7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池组包括: 阳极； 阴极；以及 在所述阳极和所述阴极之间的电解质。
【专利摘要】根据本系统的发电系统是燃料电池系统，该发电系统包括：预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，选择性地向预热设备供应在燃料电池组模块中生成的产物。
【IPC分类】H01M8/04, H01M8/14
【公开号】CN104885281
【申请号】CN201380068934
【发明人】金洗和
【申请人】Posco能源公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年8月14日
【公告号】EP2940769A1, US20150311551, WO2014104525A1
【技术领域】
[0001]本发明构思涉及发电系统，并且更具体地，涉及被配置为燃料电池系统的发电系统，该发电系统包括:预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在其中起反应以生成电力；以及循环设备，为预热设备选择性地供应在燃料电池组模块中生成的产物。
【背景技术】
[0002]燃料电池是一种通过电化学反应将存储在碳氢化合物燃料中的化学能转换为电能的设备。通常，燃料电池包括由电解质分离的阳极和阴极，电解质将电流传导至带电的离子。当反应物燃料气体穿过阳极时，包含二氧化碳的气体被氧化的同时，氧气穿过阴极，熔融碳酸盐燃料电池运行。
[0003]通常，在燃料气体被供应给包括阳极、阴极和电解质的燃料电池组之前，供应给燃料电池的燃料气体经历重整处理，使得燃料气体可在燃料电池组中适当地起反应。对于重整处理，重整设备被制备为执行重整(诸如加湿或预热)。
[0004]燃料气体的适当重整与燃料电池的效率密切相关。因此，虽然已经提出各种技术来保持且控制适当的重整气氛，但是不能灵活地控制燃料气体的重整状态。
[0005]例如，如图1所示，在根据相关技术的燃料电池系统中，燃料由预热设备10预热并且经由初步重整设备20供应给燃料电池组模块30，并且在燃料电池组模块30中生成电力的同时所生成的产物被循环设备40用作热源。在这种情况下，为了控制预热设备10中的预热气氛，燃料供应管路50包括用于控制穿过预热设备10的燃料的流动速率的旁路管路52，并且供气管路60被附加地安装以向燃料电池组模块30供应空气。
[0006]根据相关技术的燃料电池系统通过控制燃料的流动速率来控制燃料状态，但不能对燃料的状态变化做出灵活响应。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本发明构思提供了一种作为燃料电池系统的发电系统，该发电系统包括:预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，为预热设备选择性地供应在燃料电池组模块中生成的产物。
[0009]技术方案
[0010]根据本发明构思的一方面，发电系统，包括:预热设备，用于预热燃料；初步重整设备，用于重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，用于为预热设备选择性地供应在燃料电池组模块中生成的产物。
[0011 ] 循环设备可包括加热管路，用于为预热设备供应产物；以及旁路管路，用于相对于预热设备转向产物。
[0012]旁路管路可包括:用于控制流动速率的流量计；以及挡板单元。
[0013]旁路管路可包括热交换器。
[0014]燃料电池系统可进一步包括控制设备，并且控制设备可根据所供应的燃料状态控制挡板单元。
[0015]燃料电池系统可进一步包括供应设备，并且供应设备可包括第一供应管路，用于经由预热设备和初步重整设备为燃料电池组模块供应燃料和水；以及第二供应管路，用于为燃料电池组模块供应空气。
[0016]燃料电池组模块可包括阳极、阴极以及存在于阳极和阴极之间的电解质。
[0017]有益效果
[0018]根据本发明构思的实施方式的燃料电池系统包括循环设备，并且循环设备被配置为选择性地向预热设备供应在燃料电池组模块中生成的产物。通过电化学反应在燃料电池组模块中生成的产物具有高温热能。因此，产物的热能可通过循环设备用作针对预热设备的热能。因此，可增加燃料电池系统的总能量利用效率。
[0019]因为循环设备包括加热管路和旁路管路，所以可控制供应给预热设备的产物(诸如废气)的流动速率。因此，可控制预热设备中的预热气氛以灵活地控制燃料状态。即，可通过对供应给初步重整设备的燃料状态进行灵活响应而供应处于合适状态的燃料。
[0020]旁路管路包括热交换器。穿过旁路管路的产物的热可经由热交换器与外部热进行交换。通过安装热交换器，可更有效地使用未被用于预热且因此经由旁路管路排出的产物的热能。因此，可大大地改善燃料电池系统的能量利用效率。
【附图说明】
[0021]图1是根据本发明构思的实施方式的发电系统的概念图；以及
[0022]图2是根据本发明构思的实施方式的发电系统的电路图。
【具体实施方式】
[0023]最佳模式
[0024]根据本发明构思的实施方式的发电系统是一种燃料电池系统，该发电系统包括:预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，选择性地为预热设备供应在燃料电池组模块中生成的产物。
[0025]本发明构思的模式
[0026]在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的示例性实施方式。然而，本发明构思不由这些示例性实施方式限制。
[0027]结合附图从示例性实施方式的以下描述中，本发明构思的优点和特征以及实现它们的方法将变得清晰可见且更容易理解。然而，本发明构思可以许多不同形式体现，并且不应解释为局限于本文中所阐述的实施方式。相反，提供这些实施例以使得本公开详尽和完整，并且将本发明构思的概念完整地传达给本领域的普通技术人员。本发明构思的范围在权利要求和它们的等同物中限定。相同的参考标号贯穿详细说明书表示相同的元件。
[0028]本文中所使用的术语的目的仅在于描述特定实施方式，并且不旨在限制本发明构思。如本文中使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式。应进一步理解的是，在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包括”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
[0029]除非另外有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)与本发明构思所属领域的普通技术人员通常所理解的具有同样的含义。将进一步理解，除非本文中明确如此定义，否则术语(诸如在常用字典中定义的那些)，应解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。
[0030]图1是本发明构思的实施方式的发电系统I的概念图。图2是根据本发明构思的实施方式的发电系统I的电路图。
[0031]根据本发明构思的实施方式的燃料电池系统I可包括:预热设备100，对燃料进行预热；初步重整设备200，重整所预热的燃料；燃料电池组模块300，所重整的燃料在燃料电池组模块300中起反应以生成电力；以及循环设备400，选择性地为预热设备100供应在燃料电池组模块300中生成的产物。
[0032]在预热设备100中预热所供应的燃料。燃料可包括碳氢化合物和水并且当预热时保持合适的状态以起反应。预热设备100可以是加湿器并且可加热包括在燃料中的水以变为水蒸气状态。
[0033]初步重整设备200可将燃料重整为富氢的转化气。初步重整设备200可包括额外的热源(诸如喷燃器)，但不限于此。
[0034]虽然图2将预热设备100和初步重整设备200示为分离的单元，但是本发明构思的实施方式不限于此并且预热设备100和初步重整设备200可被统一为一个设备。
[0035]穿过初步重整设备200时被重整的燃料被供应给燃料电池组模块300。当在重整的燃料和氧化剂之间发生电化学反应时，在燃料电池组模块300中生成电力。例如，燃料电池组模块300可具有多个单元电池堆叠的结构，并且多个单元电池中的一个可包括膜电极组件(MEA)和布置在MEA两端的一对隔离物。
[0036]MEA可包括电解质膜、在电解质膜的一个表面上的阳极、以及在与电解质膜的该表面相反的表面上的阴极。 一对隔离物可包括:阳极隔离物，面向阳极并且为阳极供应转化气；以及阴极隔离物，面向阴极并且为阴极供应氧化剂。
[0037]在阳极中，发生氧化反应以将电子和氢离子从包括在燃料中的氢中分离出来。在阴极中，发生还原反应以将电子和氧离子从包括在氧化剂中的氧中分离出来。电解质膜具有将氢离子从阳极移动至阴极的离子交换功能。在MEA中，电能通过在氢和氧之间的电化学反应而生成，并且水作为这个反应的副产物而生成。
[0038]循环设备400可将由于在燃料电池组模块300中发生的电化学反应而生成的产物排出至外部或循环该产物。在此，该产物可包括水。循环设备400可具有引导该产物的管路结构。
[0039]循环设备400被配置为选择性地向预热设备100供应在燃料电池组模块300中生成的产物。通过发生在燃料电池组模块300中的电化学反应而生成的产物具有高温热能，并且因此，该产物的热能可用作用于预热设备100的热能。因此，可改善根据本发明构思的实施方式的燃料电池系统I的总能量利用效率。
[0040]另外，循环设备400可被配置为选择性地向预热设备100供应在燃料电池组模块300中生成的产物，使得可根据供应给燃料电池组模块300的燃料状态控制预热气氛和条件。在此，选择性地供应产物意指可选择产物的供应速率、产物的元素等，并且因此应当被理解为以下概念，即，通过选择产物的供应速率、产物的元素等确保预热设备100在合适的气氛下运行。即，当燃料需要被加热至高温时，循环设备400可为预热设备100供应大量的产物；并且当燃料不需要被加热至高温时，循环设备400可为预热设备100供应相对少量的产物。
[0041]循环设备400可包括:加热管路410，用于为预热设备100供应产物；以及旁路管路420，用于将产物对于预热设备100转向。
[0042]连接加热管路410，使得在燃料电池组模块300中生成的产物供应给预热设备100。连接旁路管路420，使得产物对于预热设备100转向而不供应给预热设备100。加热管路410和旁路管路420可包括在循环设备400中，并且被配置为从一个管路延伸的多个分支。
[0043]S卩，循环设备400，包括:加热管路410，用于向预热设备100供应产物；以及旁路管路420，用于使产物关于预热设备100转向；并且因此，可控制供应给预热设备100的产物的量，从而控制预热设备100中的预热气氛。例如，当经由加热管路410供应给预热设备100的产物的量增加时，预热设备100的预热温度可增加；并且当大量产物穿过旁路管路420时，预热设备100的预热温度可降低。
[0044]因此，调整设备(诸如阀门)可被安装以控制穿过旁路管路420的产物的量。例如，根据本发明构思的实施方式，旁路管路420可包括流量计(未示出)和挡板单元430以控制产物的流动速率。挡板单元430可被配置为控制穿过旁路管路420的产物的流动速率。
[0045]如上所述，循环设备400包括加热管路410和旁路管路420，并且因此，可控制供应给预热设备100的产物(诸如废气)的流动速率。因此，可控制预热设备100中的预热气氛(例如，湿度、温度等)以灵活地控制燃料状态。即，可通过对供应给初步重整设备200的燃料状态进行灵活响应来供应处于合适状态的燃料。
[0046]根据本发明构思的实施方式，旁路管路420可包括热交换器440。
[0047]经由加热管路410供应的产物被用作预热设备100的加热源，但是穿过旁路管路420的产物未被用作预热设备100的加热源。因此，旁路管路420可包括热交换器440以使用穿过旁路管路420的产物的热能。穿过旁路管路420的产物的热能可通过热交换器440与外部热能进行交换。例如，热交换器440可具有管路结构以执行热能交换。例如，热交换器440可将旁路管路420连接至预定管路，并且该预定管路可连接到加热设备从而使用穿过旁路管路420的产物的热能，但是本发明构思的实施方式不限于此。通过安装热交换器440，作为未被用于预热且经由旁路管路420排出的产物的热能可被更有效地使用，从而大大地改善根据本发明构思的实施方式燃料电池系统I的能量利用效率。
[0048]根据本发明构思的实施方式，燃料电池系统I可进一步包括控制设备(未示出)。控制设备基于所供应的燃料状态控制挡板单元430。
[0049]因为控制设备可基于所供应的燃料状态控制挡板单元430，所以根据所供应的燃料状态控制穿过旁路管路420的产物的量，从而控制预热设备100的预热条件。例如，当燃料的供应速率低时，控制设备可关闭挡板单元430以最小化穿过旁路管路420的产物的量，从而优化预热设备100的预热温度。当在正常驱动模式下供应的燃料和空气的量高时，可适当地控制挡板单元430的打开程度以适当地维持穿过旁路管路420的产物量的流动速率。
[0050]根据本发明构思的实施方式，燃料电池系统I可进一步包括供应设备。供应设备可包括第一供应管路510，用于经由预热设备100和初步重整设备200为燃料电池组模块300供应燃料和水；以及第二供应管路520，用于为燃料电池组模块300供应空气。
[0051]供应设备可供应将在燃料电池组模块300中起反应的燃料、氧化剂等。供应设备包括第一供应管路510和第二供应管路520，可经由第一供应管路510供应燃料和水，并且可经由第二供应管路520供应氧化剂。经由第一供应管路510供应的燃料和水可穿过预热设备100和初步重整设备200然后被重整为合适的状态以在燃料电池组模块300中起反应。经由第二供应管路520供应的氧化剂可例如是空气，但不限于此。
[0052]虽然已参考本发明的示例性实施方式具体示出并描述了本发明构思，但是应当理解，在不偏离所附权利要求的精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。
【主权项】
1.一种燃料电池系统，包括: 预热设备，用于对燃料进行预热； 初步重整设备，用于对预热的所述燃料进行重整； 燃料电池组模块，重整的所述燃料在所述燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及 循环设备，选择性地向所述预热设备供应在所述燃料电池组模块中生成的产物。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述循环设备包括: 加热管路，用于将所述产物供应至所述预热设备；以及 旁路管路，用于将所述产物从所述预热设备转向。3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述旁路管路包括: 流量计，用于控制流动速率；以及 挡板单元。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述旁路管路包括热交换器。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括控制设备， 其中，所述控制设备根据所供应燃料的状态控制所述挡板单元。6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，进一步包括供应设备， 其中，所述供应设备包括: 第一供应管路，用于将燃料和水经由所述预热设备和所述初步重整设备供应至所述燃料电池组模块；以及 第二供应管路，用于将空气供应至所述燃料电池组模块。7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电池组包括: 阳极； 阴极；以及 在所述阳极和所述阴极之间的电解质。
【专利摘要】根据本系统的发电系统是燃料电池系统，该发电系统包括：预热设备，预热燃料；初步重整设备，重整所预热的燃料；燃料电池组模块，所重整的燃料在燃料电池组模块中起反应以生成电力；以及循环设备，选择性地向预热设备供应在燃料电池组模块中生成的产物。
【IPC分类】H01M8/04, H01M8/14
【公开号】CN104885281
【申请号】CN201380068934
【发明人】金洗和
【申请人】Posco能源公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年8月14日
【公告号】EP2940769A1, US20150311551, WO2014104525A1
最新回复(0)