专利名称：用于燃料电池的灭火系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池，更具体地，涉及一种用于燃料电池的灭火系统，该系统能够防止燃料电池的过热或着火。
背景技术：
通常，燃料电池是一种将燃料能量直接转变为电能的装置。这种燃料电池是一种在聚合物电解膜两侧设置有阳极和阴极的燃料电池系统，并且该系统通过当用作燃料的氢在阳极(氧化电极或燃料电极)发生电化学氧化反应和用作氧化剂的氧在阴极(还原电极或空气电极)发生电化学还原反应时产生的电子的移动产生电能，该燃料电池系统也可看作是一种发电厂。
根据运行温度和主要燃料类型将上述燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体电解质燃料电池(SOFC)、聚合物电解质燃料电池(PEMFC)等。在这些燃料电池中，聚合物电解质燃料电池的电解质不是液态，而是固态聚合物膜，这是与其它类型的燃料电池的区别之处。在聚合物电解质燃料电池中，使用燃料的典型方式是将碳氢化合物燃料例如LNG、LPG等通过在重整单元中进行脱硫、重整反应和氢提纯过程提纯为氢气(H2)，并且将提纯到的氢气供应给堆单元的燃料电极。
图1是质子交换燃料电池(PEMFC，Proton Exchange fuel cell)型燃料电池的系统图，其中在重整装置中通过脱硫、重整反应和氢提纯过程将碳氢化合物(CH)燃料、CH3OH等(图中的“LPG”)提纯为氢气H2，用作燃料。
如图所示，现有技术的燃料电池包括重整单元10，用于从LNG提纯氢气；堆单元20，与该重整单元10相连接并设置有接收提纯到的氢气的燃料电极21和接收空气中氧气的空气电极22，用于通过氢与氧之间的电化学反应产生电力和热量；电力转换单元30，与该堆单元20的输出端相连接，用于转换电力并将其供应给负载；热交换单元40，用于向该重整单元10和该堆单元20供应水，以冷却该重整单元10和该堆单元20；以及控制单元(未示出)，电连接到上述单元10、20、30以及40，用于控制这些单元。
热交换单元40包括储水箱41，用于储存预定量的水；冷却水管线42，以循环的方式连接在堆单元20与储水箱41之间；散热器43，设置在冷却水管线42的中部，用于冷却从该堆单元20回收到储水箱41中的水；以及循环泵44，设置在冷却水管线42的中部，用于抽出储水箱41中的水，并将抽出的水供应给堆单元20等。
上述现有技术的燃料电池运行情况如下。
即，在重整单元10中重整碳氢化合物燃料，并将其提纯为氢气。将该提纯到的氢气供应给堆单元20的燃料电极41，同时将空气供应给堆单元20的空气电极22，从而导致在燃料电极21处发生氧化反应，在空气电极22处发生还原反应。在这个过程中产生的电子从燃料电极41向空气电极42移动时就产生了电力，将该电力转换为交流电(AC)，从而向各种电器供电。
这里，由于堆单元产生电力的同时产生热量，因此通过重复进行热交换单元40中循环泵43的一系列的操作过程，经由冷却水管线42向堆单元20供应装在储水箱41中的水和对水进行回收来冷却堆单元20等。
然而，尽管由于系统产生电力和热量的特点导致系统过热或类似现象使燃料电池处于着火的危险中，但是在上述现有技术的燃料电池中没有特别的灭火系统。因而，现有技术的燃料电池在发生火情的早期阶段控制火情方面有局限性。
发明内容
因此，考虑到现有技术燃料电池的上述问题而提出本发明，其目的是提供一种用于燃料电池的灭火系统，如果系统过热超过预设温度，则该灭火系统能够通过自动运行灭火功能防止火情的发生或蔓延。
为获得这些以及其它优点，并且根据本发明的目的，如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供一种用于燃料电池的灭火系统，包括堆单元，设置有燃料电极和空气电极，用于通过氢与氧之间的电化学反应产生电能和热能；温度感测单元，设置在该堆单元中，用于感测该堆单元的温度；灭火单元，用于如果由温度感测单元测得的温度大于预设温度，则转换为运行灭火模式；以及控制单元，电连接到该温度感测单元和该灭火单元，用于根据由该温度感测单元测得的温度变化来控制该灭火单元的运行。
附图包含在说明书中并构成说明书的一部分，用以提供对于本发明的进一步理解，附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释发明原理。
在附图中图1是现有技术的燃料电池的一个实例的系统图；图2是根据本发明的具有灭火系统的燃料电池的一个实例的系统图；以及图3是根据本发明的具有灭火系统的燃料电池的修改实例的系统图。
具体实施例方式
以下，参照附图中示出的一个实施例说明根据本发明燃料电池的灭火系统。
图2是根据本发明的具有灭火系统的燃料电池的一个实例的系统图。图3是根据本发明的具有灭火系统的燃料电池的修改实例的系统图。
如图所示，根据本发明的燃料电池包括重整单元10，用于从LNG中提纯氢气；堆单元20，设置有接收提纯到的氢气的燃料电极21和从空气中接收氧气的空气电极22，用于通过氢与氧之间的电化学反应产生电力和热量；电力转换单元30，与该堆单元20的输出端相连接，用于向负载供应电力；热交换单元40，用于向该重整单元10和该堆单元20供应水，并冷却该重整单元10和该堆单元20；温度感测单元110，设置在系统外壳S内，用于感测该堆单元20和包括该堆单元20的整个系统的温度；灭火单元120，用于将该热交换单元40中的水喷洒到该堆单元20等；以及控制单元130，用于适当地控制上述单元10、20、30、40、110以及120。
堆单元20具有燃料电极21和空气电极22，其间置有电解膜(未示出)，并且在该燃料电极21和空气电极22的外表面上设置具有燃料流路径和空气流路径的隔离板(未示出)，以形成单元电池。该单元电池堆叠成层，组成堆单元20。
电力转换单元30由以下方式构成将在堆单元20中产生的直流电(DC)转换为交流电(AC)，并供应给使用AC电源的电器，或者将DC不经转换地供应给使用DC电源的电器。
热交换单元40包括储水箱41，由高耐热材料制成，用于在其中装入预定量的水；冷却水管线42，用于以循环的方式连接在堆单元20和储水箱41之间；散热器43，设置在该冷却水管线42的中部，用于冷却从该堆单元20回收到储水箱41中的水；以及循环泵44，设置在冷却水管线42的中部，用于抽出储水箱41中的水，并将抽出的水供应给堆单元20等。
如图2所示，可以将储水箱41与重整单元10、堆单元20和电力转换单元30一起安装在系统外壳S内。在某些情况下，如图3所示，可以将储水箱41安装在系统外壳S的外部，并通过冷却水管线42与堆单元20相连接。
温度感测单元110通过在系统外壳S的内侧表面上固定安装温度传感器(用与温度传感单元相同的附图标记表示)而构成，并将该温度传感器110电连接到控制单元130。在某些情况下，可以将温度传感器110安装在其它的区域，例如系统外壳S或重整单元10的外侧表面，以感测内部温度或外部温度。
灭火单元120包括灭火管121，由高耐热材料制成，并安装为与储水箱41的上端连通，用于在出现火情时将储水箱41中的水引出以喷洒系统外壳S；灭火泵122，安装在该灭火管121的中部，根据由温度传感器110检测的系统温度，如果检测温度高于预设温度，则由控制单元130运行该灭火泵122抽出储水箱41中的水。
在附图中，始终使用的相同的附图标记代表相同的元件。
根据本发明用于燃料电池的灭火系统的运行效果如下也就是，如果堆单元20根据来自控制单元130的命令进行反应，则该堆单元20产生电力和热量，通过电力转换单元30，该电力被用作家庭或办公室所需要的电能，而该热量由热能存储系统(未示出)储存或释放掉。在这个过程中，驱动循环泵44将储水箱41中的水泵入到冷却水管线42中，然后以循环的方式供应给重整单元10或堆单元20，从而防止该重整单元10或该堆单元20过热。
这里，在燃料电池产生电力和热量的过程中，系统温度可能迅速地变得过热，超过预设温度，或者由于外部或内部原因发生火情。此时，设置在系统外壳S中的堆单元20或重整单元10或温度传感器110感测该系统温度，并将该感测温度传送到控制单元130，该控制单元130判定该电流系统的温度升得过高，因此运行灭火泵122，将装在热交换单元40的储水箱41中的水抽出，并通过运行该灭火泵，将抽出的水经灭火管121喷洒该系统外壳S，从而可以降低该系统温度或在早期阶段灭火。
以这种方式，当燃料电池安装在建筑物或家庭中时，即使由于各种原因导致系统过热或者发生火情，该系统会感测到这种情况并将装在储水箱中的水自动地向该系统喷洒，所以能够防止由于系统过热而导致的故障或火情，从而提高了燃料电池的稳定性。
权利要求
1.一种用于燃料电池的灭火系统，包括堆单元，具有燃料电极和空气电极，用于通过氢与氧之间的电化学反应产生电能和热能；温度感测单元，设置在该堆单元中，用于感测该堆单元的温度；灭火单元，用于当该温度感测单元测得的温度高于预设温度时，转换到运行灭火模式；控制单元，电连接到该温度感测单元和该灭火单元，用于根据该温度感测单元测得的温度变化来控制该灭火单元的运行。
2.如权利要求1所述的灭火系统，其中，当该堆单元的温度高于预设温度时，该灭火单元喷洒水。
3.如权利要求1所述的灭火系统，其中，该灭火单元包括储水箱，用于装入预定量的水；灭火管，与该储水箱相连接，用于将该储水箱中的水喷洒到该堆单元；以及灭火泵，设置在该灭火管的中部，用于抽出该储水箱中的水。
4.如权利要求3所述的灭火系统，其中，该储水箱与冷却水管线相连接，从而与该堆单元进行热交换的冷却水能够在该储水箱中循环和装满。
5.一种用于燃料电池的灭火系统，包括重整单元，用于对碳氢化合物燃料进行提纯以产生氢气；堆单元，具有与该重整单元相连接以接收氢气的燃料电极和从空气中接收氧气的空气电极，用于通过氢与氧之间的电化学反应产生电力和热量；温度感测单元，设置在该重整单元中，用于感测该重整单元的温度；灭火单元，用于当该温度感测单元测得的温度高于预设温度时，转换到运行灭火模式；以及控制单元，电连接到该温度感测单元和该灭火单元，用于根据该温度感测单元测得的温度变化来控制该灭火单元的运行。
6.如权利要求5所述的灭火系统，其中，当该重整单元的温度高于预设温度时，该灭火单元喷洒水。
7.如权利要求5所述的灭火系统，其中，该灭火单元包括储水箱，用于装入预定量的水；灭火管，与该储水箱相连接，用于将该储水箱中的水喷洒到该重整单元；以及灭火泵，设置在该灭火管的中部，用于抽出该储水箱中的水。
8.如权利要求7所述的灭火系统，其中，该储水箱与冷却水管线相连接，从而与该重整单元进行热交换的冷却水能够在该储水箱中循环和装满。
9.一种用于燃料电池的灭火系统，包括系统外壳；堆单元，设置在该系统外壳中，并具有燃料电极和空气电极，用于通过氢与氧之间的电化学反应产生电力和热量；温度感测单元，设置在该系统外壳中，用于感测该系统外壳的温度；灭火单元，用于当该温度感测单元测得的温度高于预设温度时，转换到运行灭火模式；以及控制单元，电连接到该温度感测单元和该灭火单元，用于根据该温度感测单元测得的温度变化来控制该灭火单元的运行。
10.如权利要求9所述的灭火系统，其中，当该系统外壳的温度高于预设温度时，该灭火单元喷洒水。
11.如权利要求9所述的灭火系统，其中，该灭火单元包括储水箱，用于装入预定量的水；灭火管，与该储水箱相连接，用于将该储水箱中的水喷洒到该系统外壳；以及灭火泵，设置在该灭火管的中部，用于抽出该储水箱中的水。
12.如权利要求11所述的灭火系统，其中，该储水箱与该冷却水管线相连接，从而与该系统外壳进行热交换的冷却水能够在该储水箱中循环和装满。
13.如权利要求11所述的灭火系统，其中，该储水箱设置在该系统外壳的外部。
全文摘要
一种用于燃料电池的灭火系统，包括堆单元，用于产生电能和热能；温度感测单元，设置在该堆单元中；灭火单元，根据该温度感测单元测得的温度值运行；以及控制单元，电连接到该温度感测单元和该灭火单元。即使该系统过热或发生火情，该系统会感测到这种情况并将装在储水箱中的水自动地喷洒，从而防止燃料电池的过热。甚至在发生火情时，在早期阶段就能够迅速地将火熄灭，从而确保了该系统的稳定性，并防止了由燃料电池导致建筑物着火的危险。
文档编号H01M8/00GK1921203SQ200610121428
公开日2007年2月28日 申请日期2006年8月22日 优先权日2005年8月22日
发明者金起东, 陆炯圭 申请人:Lg电子株式会社, Lg化学株式会社