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。