燃料电池加热装置和加热方法、燃料电池设备的制造方法_3

文档序号:8262844阅读:来源:国知局
料极(未图示),通过空气供给管道47流入的空气经由入口集合管部55传送至堆53内的空气极,从而参与电化学反应。
[0065]此外,所述出口集合管部57用于使从堆53排出的反应后的反应物(水、未反应氢气、空气等)通过,并将其引导至外部。
[0066]特别地,如图3所示,所述出口集合管部57包括由隔离壁57c划分的阴极输出部57a和阳极输出部57b。所述阴极输出部57a是将堆53的阴极侧产生的反应物从其内部通过的空间部。此外,所述阳极输出部57b是接收堆53内阳极侧产生的反应物并将其送出到回收管道65的空间部。
[0067]同时,在各个阴极输出部57a内设置有燃烧诱导部67。所述燃烧诱导部67用于促进流入到阴极输出部57a内部的辅助燃料的点燃,来诱导燃烧。扩散式燃烧器或催化燃烧器适用于所述燃烧诱导部。
[0068]然而,由于发电部51持续运转,所述出口集合管部57 (入口集合管部55也相同)处于以600°C以上的温度加热的状态,所述辅助燃料一流入阴极输出部57a内部就自燃。也就是说,可以不使用所述燃烧诱导部67。
[0069]此外,所述个别加热装置用于在工作状态下的发电部51中的任意堆的温度下降时,对相应堆进行加热以将温度维持在正常范围内。
[0070]具有此功能的个别加热装置包括辅助燃料供给部,其将辅助燃料供给到出口集合管57的阴极输出部57a。
[0071]所述辅助燃料供给部包括:辅助燃料管道35,其接收通过燃料供给管道33流入并要移动到各堆53的燃料中的一部分,以将其使用为辅助燃料并引导至所选阴极输出部57a内部;以及流量调节部37,其设置于各辅助燃料管道35,以调节通过辅助燃料管道35的辅助燃料的流量。所述流量调节部37由多个阀37a构成。
[0072]供给到所述阴极输出部57a的辅助燃料处于通过重整器45而被改质之前的状态,在流入到维持在高温的阴极输出部57a内部之后自燃,来对出口集合管部57进行加热。由于所述出口集合管部57紧贴于堆53的底面,通过出口集合管部57的加热,堆53也被加热。
[0073]所述阀37a开放得越多,供给到阴极输出部57a的辅助燃料的流量变大。此外,若完全切断阀37a,则不形成辅助燃料的供给。
[0074]所述阀37a可以是手动式阀,也可以是基于控制部39的电气信号而工作的电磁阀。
[0075]在所述各堆53的侧部设置有传感器61。所述传感器61用于实时感测堆53的温度。由所述传感器61感测到的温度信息通过附加的显示部(未图示)通知给管理员。
[0076]同时,所述控制部39基于从传感器61接收到的温度信息,来判断是否开放所述阀37a。在任意堆53的温度低于相邻堆的温度的情况下,打开阀37a,将辅助燃料引导至与较低温度的堆53邻接的出口集合管部57的阴极输出部57a内部。
[0077]此外,所述各出口集合管部57的阳极输出部57b内的未反应氢气经由回收管道65通过热交换器41a和风机43之后,经由重整器45供给到入口集合管部55。所述风机43用于将动能附加到氢气并将氢气送到重整器45。
[0078]所述回收管道65通过的热交换器41a中也经过燃料供给管道33。由此,所述燃料供给管道33和所述回收管道65在热交换器41a内部进行热交换。从外部流入到燃料供给管道33并朝向重整器45的燃料与流过回收管道65的高温氢气进行热交换而被加热。
[0079]此外,在所述各阴极输出部57a中引入固定有燃烧气体排出管道63。所述燃烧气体排出管道63用于将阴极输出部57a中燃烧的辅助燃料的燃烧气体排出到大气中。
[0080]在所述燃烧气体排出管道63与所述空气供给管道47之间也设置有热交换器41b。所述热交换器41b用于将通过燃烧气体排出管道63的高温燃烧气体的温度与新供给的空气进行热交换。
[0081]图4是整理示出根据本发明实施例的燃料电池堆个别加热方法的流程图。根据本实施例的燃料电池堆个别加热方法是关于驱动上述燃料电池系统中的个别加热装置的方法。
[0082]如图所示,根据本实施例的燃料电池堆个别加热方法以I次温度感测步骤100开始,其中利用所述传感器61来感测各堆53的温度。通过所述I次温度感测步骤100来实时掌握的温度信息被通知给操作者并且发送到控制部39。
[0083]接着,执行I次判断步骤102。所述I次判断步骤102是判断通过所述I次温度感测步骤感测到的堆的当前温度是否包括在正常范围内的过程。所述I次判断步骤102的判断主体可以是控制部39也可以操作者。在适用的阀37a为一般手动式阀的情况下,判断主体为操作者。
[0084]在通过所述I次判断步骤102判断出堆的温度超出正常范围的情况下,进行加热步骤104,其中开放所述阀37a将辅助燃料供给到阴极输出部57a来加热出口集合管部。如上所述,所述阀37a可以被操作者手动操作或者通过控制部39而自动开闭。
[0085]若通过所述I次判断步骤102判断出堆的温度处于正常范围内,则不采取特别措施,并继续进行所述I次温度感测步骤100。
[0086]接着所述加热步骤104,执行2次温度感测步骤108。所述2次温度感测步骤108是利用传感器61来测定完成加热的堆53的温度的过程。通过所述2次温度感测步骤108感测到的温度信息被通知给操作者和控制部39。此过程与I次温度感测步骤100相同。
[0087]接着所述2次温度感测步骤108,执行2次判断步骤110。所述2次判断步骤110是判断通过所述加热步骤104加热的堆53的温度是否进入正常范围内的过程。
[0088]若通过所述2次判断步骤110判断出堆53的温度没有进入正常范围内,则重复所述加热步骤104。
[0089]然而,若堆53的温度进入正常范围,则执行辅助燃料切断步骤112,其中控制所述辅助燃料供给部来切断辅助燃料的供给。所述辅助燃料切断步骤112是切断所述阀37a来中断供给到阴极输出部的辅助燃料的流动的过程。
[0090]尽管以上通过具体实施例来说明了本发明,这旨在具体说明本发明,而不将本发明限制于此,对于本领域普通技术人员来说,本发明技术思想范围内的变型和改进是显而易见的。
[0091]本发明的简单变型和改变均属于本发明的范围,通过所附权利要求书的范围来限定本发明的具体保护范围。
[0092][符号说明]
[0093]11:燃料电池系统
[0094]13:热交换器
[0095]15:燃烧器
[0096]17:重整器
[0097]19:发电部
[0098]19a、19b、19c:单位堆
[0099]21:燃料供给管道
[0100]23:空气管道
[0101]25:回收管道
[0102]27:电力变换器
[0103]31:燃料电池系统
[0104]33:燃料供给管道
[0105]35:辅助燃料管道
[0106]37:流量调节部
[0107]37a:阀
[0108]39:控制部
[0109]41a、41b:热交换器
[0110]43:风机
[0111]45:重整器
[0112]47:空气供给管道
[0113]51:发电部
[0114]53:堆
[0115]55:入口集合管部
[0116]57:出口集合管部
[0117]57a:阴极输出部
[0118]57b:阳极输出部
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