专利名称：包括绝热装置的燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池系统，包括绝热装置，用以将第一部分 与第二部分热绝缘，在燃料电池系统的操作过程中所述第一部分处在 比所述第二部分实质上高的温度级别，所述绝热装置包括与所述第一 部分和第二部分临界的至少一个引入部分，燃料电池系统的至少一个
部件在燃料电池系统的操作过程中穿过所述引入部分，从而与所述第 一部分和所述第二部分发生热接触。
背景技术：
燃料电池系统用于产生电能和热能，且被初次进给化石燃料，这 种化石燃料变得越来越重要了。在车辆行业，特别是在机动车辆行业， 一般来说都希望使用燃料，而在非车辆行业，特别是在家庭应用中， 天然气和燃油被使用。
需要通过重整过程来处理这些燃料，重整过程至少部分地是强放 热性的。类似的应用还包括后然室，其能够在放热反应中转化燃料电 池的废气或者还有初次进给燃料。燃料电池系统中的燃料电池特别是
固体氧化物燃料电池(SOFC)本身产生的废热可能相当多，需要被考 虑到。因此，取决于具体的操作和设计，燃料电池系统中可以会遇到 500至1000°C的温度。
降低因传导至燃料电池系统的环境的热量导致的热损耗是一项重 要要求，为此，高性能绝热装置被使用，然而高性能绝热装置需要设 置引入部分，用于例如燃料进给、空气进给或废气排放。由于高温作 用，这些部件的材料通常采用耐高温金属，而这种金属的导热率同时 会很高，从而产生耦合高性能绝热装置的各引入部分的热桥，造成高 温部分向环境的热损。类似的问题还有，当燃料电池系统中的各个部 分需要彼此热绝缘时，它们之间的临界部分造成过量的热传导。
3特别地讲，由于这种向环境的排热，系统效率降低，导致位于高 温部分外侧的各个部件热过载。另一个缺点是停机时系统快速冷却， 导致系统再次接通时启动所需时间过长。
发明内容
本发明基于下述目的避免燃料电池系统中不希望有的热传导。 这一目的可以通过独立权利要求中的特征实现。 本发明的有益实施方式在从属权利要求中限定。
本发明基于对一般燃料电池系统的改进，改进之处在于，所述部 件的至少一部分由导热率低于相邻部位的材料制成，以产生绝热部， 所述绝热部至少部分地安置在所述引入部分内。当所述部件为例如排 气管时，排气管的一部分由不良导热体制成，排气管中的该部分的相 邻部位由传统耐热金属制成。如此产生的排气管绝热部至少部分地安 置在所述引入部分中，从而位于第一部分中的金属管部不能与第二部 分发生导热，而且位于第二部分中的金属管部也几乎不能与第一部分 发生导热。以排气管为例解释的原理可以应用到穿过(经过)所述绝 热部的任何以及所有部件，例如燃料进给器、氧化剂进给器、燃烧器 管、火焰管、重整器管等等。
本发明可以方便地构造成使得所述绝热部完全安置在所述引入部 分内。尽管本发明只需要使所述绝热部部分地重叠所述引入部分就能 成功，但将所述绝热部完全安置在所述引入部分中是一种优选实施方 式。
可以将所述绝热部设置成在所述绝热部中包括反射表面，其面对 着所述第一部分，从而不但可以用于在所述两个部分之间防止热传导， 还能够通过反射表面降低热辐射损失。可以通过例如气相沉积等而在 所述绝热部上形成反射涂层。
为了实现进一步的功能，所述绝热部包括连接装置，用于连接相 邻部位。例如，所述绝热部可以设有阴螺纹，相邻组成部位可以加工 出阳螺纹，以螺合所述阴螺纹。相近的可行方式包括扭转锁或类似的 机械接头。在本发明的另一实施方式中，所述绝热部为所述绝热装置的某个 部件，结果，所述绝热装置可以用作连接各个模块的装置。所述绝热 装置可以预装配用于各个模块的绝热部，以使得这些模块可以简单地 连接到所述绝热部上，例如，通过螺合就位。
根据一种特别优选的实施方式，所述绝热部由陶瓷材料制成。
下面将参照附图来描述本发明的特定优选实施例。在附图中 图1是根据本发明的燃料电池系统的第一实施例的一部分的局部 剖视图2是根据本发明的燃料电池系统的第二实施例的一部分的局部 剖视图3是根据本发明的燃料电池系统的第三实施例的一部分的局部 剖视图4是根据本发明的燃料电池系统的第四实施例的一部分的局部 剖视图5是根据本发明的燃料电池系统的第五实施例的一部分的局部 剖视图6是将要穿过绝热装置的部件的视图，该部件包括绝热部； 图7是绝热装置的视图，该绝热装置包括适于插入引入部分中的 绝热部。
具体实施例方式
在下面对各个附图的描述中，相同的附图标记表示相同或类似的 部件。
现在参看图1,图中示出了根据本发明的燃料电池系统的第一实 施例的一部分的局部剖视图。部分示出的燃料电池系统10包括高温 部分14和低温部分16，低温部分16为例如燃料电池系统10的环境， 当然所述部分14、 16也可以都位于燃料电池系统10中但明显维持在 不同的温度级别。所述部分14、 16通过绝热装置12而彼此分开，所述绝热装置12包括引入部分18，燃料电池系统10部件20例如排气 管穿过该引入部分。为了防止从部分14向部分16传热，所述部件20 的一部分被构造成绝热部22。例如，所述绝热部22由陶瓷材料制成， 而所述部件20的其余部分(部位)由耐高温的金属制成。除了用作绝 热体以外，所述绝热部22还可以设有连接装置以便用作连接元件。例 如，所述绝热部22具有阴螺纹，以便与阳螺纹螺合，从而将其余部分 连接到绝热部上。
现在参看图2，图中示出了根据本发明的燃料电池系统的第二实 施例的一部分的局部剖视图。这里，作为图l所示实施方式的附加措 施，反射表面24设置在所述绝热部的区域中，以降低从所述第一部 分14向所述第二部分16的热辐射损失。
现在参看图3，图中示出了根据本发明的燃料电池系统的第三实 施例的一部分的局部剖视图，其中所述绝热部22与高温部分14部分 地重叠。与图1所示实施方式不同的是，本例中所述绝热部22不完全 位于所述引入部分18中。然而，通过这种方式还能避免形成热桥。
现在参看图4，图中示出了根据本发明的燃料电池系统的第四实 施例的一部分的局部剖视图。根据本实施例，绝热部与低温部分16 部分地重叠，这种配置也能避免在高温部分14与低温部分16之间形 成热桥。
现在参看图5，图中示出了根据本发明的燃料电池系统的第五实 施例的一部分的局部剖视图。在本实施例中，将要穿过所述引入部分 18的部件20的特点是，绝热部22的相反两侧的部分尺寸不同。这一 示例性方面清楚地表明本发明可以应用于各种改型，还表明所述绝热 部不仅仅可以满足绝热或连接的要求，还可以提供某种适宜的适配功 能元件。
现在参看图6,图中示出了将要穿过绝热装置的部件，该部件包 括绝热部。在本例中，绝热部22可以与所述部件20中的与绝热部相 邻的相邻部位一起相对于其它部件独立地处理。
现在参看图7，图中示出了绝热装置，该绝热装置包括适于插入 引入部分中的绝热部。在所示的这一示例性方面中，绝热部22固定
6连接着绝热装置12，从而(特别是当所述绝热部22包括连接装置时) 所述绝热装置12构成了可供安装燃料电池系统中的各个独立模块的 装置。
可以理解，说明书、附图和权利要求书中公开的本发明的特征对 于实现本发明而言可能是必需的，这些特征可以本身或相互组合来实 现本发明。
附图标记列表 10燃料电池系统 12绝热装置
14 第一部分 16第二部分
18引入部分
20 部件
22 绝热部
24 反射表面
权利要求
1. 一种燃料电池系统(10)，包括绝热装置(12)，用以将第一部分(14)与第二部分(16)热绝缘，在燃料电池系统的操作过程中所述第一部分处在比所述第二部分实质上高的温度级别，所述绝热装置包括与所述第一部分和第二部分临界的至少一个引入部分(18)，燃料电池系统的至少一个部件(20)在燃料电池系统的操作过程中穿过所述引入部分，从而与所述第一部分和所述第二部分发生热接触，其特征在于，所述部件的至少一部分由导热率低于相邻部位的材料制成，以产生绝热部(22)，所述绝热部至少部分地安置在所述引入部分(18)内。
2. 如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述绝热部 (22)完全安置在所述引入部分内。
3. 如权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述绝 热部包括面对着所述第一部分的反射表面(24)。
4. 如前面权利要求中任一所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述绝热部(22)包括连接装置，用于连接相邻部位。
5. 如前面权利要求中任一所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述绝热部(22)是所述绝热装置的组成部件。
6. 如前面权利要求中任一所述的燃料电池系统，其特征在于，所 述绝热部(22)由陶瓷材料制成。
全文摘要
本发明涉及一种燃料电池系统(10)，包括绝热装置(12)，用以将第一部分(14)与第二部分(16)热绝缘，在燃料电池系统的操作过程中所述第一部分处在比所述第二部分实质上高的温度级别，所述绝热装置包括与所述第一部分和第二部分临界的至少一个引入部分(18)，燃料电池系统的至少一个部件(20)在燃料电池系统的操作过程中穿过所述引入部分，从而与所述第一部分和所述第二部分发生热接触。根据本发明，所述部件的至少一部分由导热率低于相邻部位的材料制成，以产生绝热部(22)，所述绝热部至少部分地安置在所述引入部分(18)内。
文档编号H01M8/24GK101501905SQ200780025793
公开日2009年8月5日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年7月10日
发明者M·博尔策, M·罗祖梅克 申请人:艾纳尔达公司