包含空气入口挡板的燃料电池系统及其操作方法与流程

本发明的各方面涉及电化学电池系统，且更具体地说，涉及包含具有孔口的空气入口挡板的燃料电池系统。

背景技术：

1、诸如固体氧化物燃料电池之类的燃料电池是可将储存在燃料中的能量高效地转换为电能的电化学装置。高温燃料电池包含固体氧化物和熔融碳酸盐燃料电池。这些燃料电池可使用氢气和/或烃类燃料操作。存在各种燃料电池，例如固体氧化物再生型燃料电池，其还允许反转操作，使得氧化燃料可使用电能作为输入还原成未氧化燃料。

技术实现思路

1、根据各种实施例，一种燃料电池系统包含：燃料电池堆；阴极同流换热器，其经配置以使用从所述电池堆输出的阴极排气加热空气；及空气入口挡板，其安置于所述阴极同流换热器与所述电池堆之间且含有沿着竖直方向分离且经配置以将从所述阴极同流换热器输出的受热空气提供到所述电池堆的多个区域的至少两个孔口行。

2、根据各种实施例，一种操作燃料电池系统的方法，其包括：将受热空气和燃料提供到燃料电池堆；以稳态模式操作所述电池堆以输出燃料排气和出风；将所述燃料排气和所述出风提供到阳极尾气氧化器以氧化所述燃料排气；将来自所述阳极尾气氧化器的排气提供到阴极同流换热器；将空气提供到所述阴极同流换热器；使用来自所述阳极尾气氧化器的所述排气加热所述空气以将来自所述阴极同流换热器的受热空气输出到空气入口挡扳上，所述空气入口挡板安置于所述阴极同流换热器与所述电池堆之间且包括沿着竖直方向分离的至少两个孔口行；及通过所述至少两个孔口行将所述受热空气提供到所述电池堆的多个区域。

技术特征：

1.一种燃料电池系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中在所述系统的稳态操作期间，所述空气入口挡板经配置以控制所述电池堆的竖直温度分布，使得燃料电池之间的温度变化为40℃或更低。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中在所述系统的稳态操作期间，所述空气入口挡板经配置以控制所述电池堆的所述竖直温度分布，使得所述电池堆中的所述燃料电池中的任一者的最大燃料利用率比所述燃料电池堆的平均燃料利用率高约1％或更小。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中在所述系统的所述稳态操作期间，所述燃料电池具有在86％到91％的范围内的燃料利用率，且所述燃料电池包括固体氧化物燃料电池。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中：

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中：

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中：

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中：

9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其中所述第三阵列和所述第四阵列包括比所述第一阵列和所述第二阵列更大数目的所述孔口。

10.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中：

11.一种操作燃料电池系统的方法，其包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述稳态模式期间，所述空气入口挡板控制所述电池堆的竖直温度分布，使得燃料电池之间的温度变化为40℃或更低。

13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述稳态模式操作期间，所述空气入口挡板控制所述电池堆的所述竖直温度分布，使得所述电池堆中的所述燃料电池中的任一者的最大燃料利用率比所述燃料电池堆的平均燃料利用率高约1％或更小。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述稳态模式操作期间，所述燃料电池具有在86％到91％的范围内的燃料利用率。

15.根据权利要求11所述的方法，其中：

16.根据权利要求11所述的方法，其中：

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

19.根据权利要求16所述的方法，其中：

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

技术总结
本申请涉及包含空气入口挡板的燃料电池系统及其操作方法。一种燃料电池系统包含：燃料电池堆；阴极同流换热器，其经配置以使用从所述电池堆输出的阴极排气加热空气；以及空气入口挡板，其安置于所述阴极同流换热器与所述电池堆之间且含有沿着竖直方向分离且经配置以将从所述阴极同流换热器输出的受热空气提供到所述电池堆的多个区域的至少两行孔口。

技术研发人员：N·巴苏,南丹·乔西,H·格达姆,K·凯克利斯,戴维·爱孟顿
受保护的技术使用者：博隆能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16