专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的燃料电池系统。
背景技术：
这种燃料电池系统包括阳极回路，该阳极回路用于将来自阳极出口的剩余氢输送 至阳极入口，该回路包括一气体射流泵/气体喷射泵。气体射流泵具有两个进口和一个出 口。在一个进口处引入处于升高的压力下的“动力射流”。动力射流穿过气体射流泵直至该 气体射流泵的出口。气体射流泵的另一进口布置成，使得流经气体射流泵的动力射流在另 一进口处产生低压，从而能够经由另一进口吸入气体并将其送至出口。特别是由燃料电池 系统已知，利用氢在氢储箱中通常所处的高压来形成用于气体射流泵的动力射流。因此，气 体射流泵被布置在氢储箱与阳极入口之间。这种布置结构的结果是，经由气体射流泵的另 一进口吸入的阳极废气量直接依赖于由储箱提供的氢气量以及动力射流的形成，而所述氢 气量又依赖于燃料电池系统的负载。这种已知的布置结构在低负载情况下存在问题。会希 望再循环在一定程度上比利用气体射流泵所能实现的情况更多的阳极废气。此前，在需要 时通过使用鼓风机实现在低负载下的良好再循环。然而鼓风机是一种复杂且昂贵的部件， 特别是在低温条件下由于结冰而易出故障。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种即使在低负载下也可靠运行、但仍不昂贵的燃 料电池系统。所述目的通过具有权利要求1所述特征的燃料电池系统来实现。根据发明，阳极 废气的一部分被输送到一压缩机，经压缩机压缩的废气被输送到气体射流泵的动力射流 侧。由此保证在动力射流侧始终可以得到足够量的气体，特别是对于低负载可得到足够的 量。在实践中仅需压缩很少量的阳极废气，因而压缩机功率可以低到使其能在12伏电源下 运行。因此该解决方案成本低但很有效。首先，合适的是，如现有技术那样，将来自储箱的氢也被输送到供经压缩的废气输 入的同一气体射流泵。这个方案可通过将经压缩的废气和来自储箱的氢一起引入该气体射流泵的上游 来实现。需要保证经压缩的废气和氢处于大致相同的压力。但也可以利用不同的入口喷嘴 将经压缩的废气和所述氢以彼此独立的方式直接输送到气体射流泵。本发明的原理也可以利用另一实施方式实施，即具有两个气体射流泵的实施方 式，经压缩的废气被输送到其中一个气体射流泵，而来自储箱的氢被输送到另一个气体射 流泵。每个气体射流泵都被供应未经压缩的废气的一部分作为待吸入的气体。这一实施方 案也保证燃料电池系统在低负载下起作用。为了阻止在不希望的方向上的流动，在该实施方式中，所有气体射流泵都需要在 阳极入口侧具有一止回阀。
下面将参照附图对本发明的各优选实施例进行说明，其中图1是本发明的第一实施例的示意图；图2是本发明的第二实施例的示意图；图3是本发明的第三实施例的示意图；图4是本发明的第三实施例的一种修改方案的示意图。
具体实施例方式燃料电池10包括一阳极12，该阳极包括一阳极入口 14，通过该阳极入口输送氢。 氢的主要部分来自于氢储箱16。在氢储箱16的下游设有一阀18和一气体射流泵20。来 自储箱16的氢射流作为用于气体射流泵20的动力射流起作用，该动力射流被输送到气体 射流泵20的动力射流进口(通常是喷嘴)22，并在出口 24处离开。由于动力射流产生的低 压，可以经由气体射流泵20的另一进口 26吸入另外的气体。在当前情况下，从阳极12排 出的废气经由阳极出口 28被部分送至另一进口 26。根据本发明，提出从分支点30向一压 缩机32输送另一部分废气，该分支点还引向所述另一进口 26，在该压缩机32处将所述另一 部分废气压缩到来自氢储箱16的氢在阀18下游处的压力并在阀18的下游在一点34处将 其引入氢流中，在根据图1的第一实施例中所述点34位于入口喷嘴22的上游。由于从阳 极出口 28排出的废气的一部分在任何情况下总是被用于形成动力射流，所以该系统对经 由阀18供应的氢量的依赖性更低，因此尤其是在低燃料电池负载下以比不设置带压缩机 32的分路的方案更好的方式运行。在图1的实施例的一种修改方案中，经预压缩的废气被直接从压缩机输送到气体 射流泵20，该气体射流泵20具有两个入口喷嘴，即用于供应来自阀18的氢的第一入口喷嘴 22和用于准确地供应经压缩的废气的第二入口喷嘴36。本发明还包括来自储箱16的氢和经压缩的废气被分别输送到不同的气体射流 泵20和38。来自阳极12的废气的不同部分被分别输送到气体射流泵20和38，两气体射 流泵20和38互相独立地工作。在根据图3的实施例中，压缩机32必须在任何情况下总是运行，使得气体不会由 于某压力差而在与正常方向相反的方向上穿流过气体射流泵38。为防止这种情况，如图4 所示，两气体射流泵20和38各自包括一止回阀40和42。根据所述目的，压缩机32特别是用于在燃料电池10处于低负载时再循环充分的 废气流。这里，由压缩机32压缩的废气量可以相对较小。因此，压缩机32无需具有高功率， 并可以例如在12V电压下工作。比起现有技术中在阳极回路中偶尔使用的鼓风机，提供压 缩机32明显成本更低。附图标记列表10燃料电池12 阳极14阳极入口16 储箱
18 阀20气体射流泵22入口喷嘴24气体射流泵20的出口26气体射流泵20的进口28阳极出口30分支点32压缩机38气体射流泵40止回阀42止回阀
权利要求
一种燃料电池系统，所述系统包括至少一个燃料电池(10)，所述燃料电池包括一阳极(12)，通过一阳极入口(14)向所述阳极(12)输送氢，在一回路中来自所述阳极的废气能经由阳极出口(28)被输送回所述阳极入口(14)，所述回路包括至少一个气体射流泵(20，38)，所述废气的一部分被输送到所述至少一个气体射流泵作为待吸入的气体，所述气体射流泵的出口(24)与所述阳极入口(14)相连接，其特征在于所述废气的另一部分被输送到一压缩机(32)，经所述压缩机(32)压缩的废气被输送到一气体射流泵(20，38)的动力射流侧。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，将来自一储箱(16)的氢也输送 到供经压缩的废气进入的同一气体射流泵(20)。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述经压缩的废气和所述来自 储箱(16)的氢被一起引入所述气体射流泵(20)的上游。
4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述经压缩的废气和所述氢被 输送到所述气体射流泵(20)的不同入口喷嘴(22，36)。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，将来自储箱(16)的氢输送到与 供所述经压缩的废气进入的气体射流泵(38)不同的气体射流泵(20)。
6.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所有的所述气体射流泵(20，38) 都在所述阳极入口(14)侧包括一止回阀(40，42)。
全文摘要
来自氢储箱(16)的势能通常被用于气体射流泵(20)，气体射流泵(20)经由入口(26)吸入阳极废气并将其再循环至阳极入口(14)。为保证该系统即使在低负载下也能有效运行，将废气的一部分输送到压缩机(32)，经压缩的废气被输送到气体射流泵(20)的动力射流进口。来自氢储箱(16)的氢可被输送到同一气体射流泵(20)。但也可以为来自氢储箱(16)的氢和经压缩的废气采用不同的气体射流泵(20和38)。
文档编号H01M8/04GK101978541SQ200980109718
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年3月18日
发明者A·努普 申请人:戴姆勒股份公司;福特环球技术公司