[发明专利]具有重整器和后燃器的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统，其包括：重整器，具有氧化区，该氧化区用于通过燃料供应器而接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应；以及后燃器，具有氧化区，该氧化区用于通过燃料供应器而接受罐储燃料的供应，以与氧化剂发生反应

本发明还涉及具有这种燃料电池系统的机动车辆。

此外，本发明涉及一种操作燃料电池系统的方法，包括下述步骤：从燃料罐供应燃料至重整器的氧化区，在此燃料与氧化剂发生反应；以及从燃料罐供应燃料至后燃器的氧化区，在此燃料与氧化剂发生反应。

背景技术

燃料电池系统用于将化学能转化成电能。这种系统中的核心元件是燃料电池，其中通过氢氧之间的受控反应而释放电能。燃料电池系统必须能够在日常应用中处理燃料。由于氢和氧在燃料电池发生反应，因此所用的燃料必须被调节，以使得供应至燃料电池阳极的气体具有高含氢率-这是重整器(reformer)的作用。为此，重整器接收供应的燃料和氧化剂，优选为空气，然后燃料与氧化剂在重整器中发生反应。一种现有技术的重整器可从德国专利文献DE 103 59 205 A1得知。一方面，为了将燃料电池系统的燃烧废气以最低的有毒物质排放量排放至环境，另一方面，为了提供热源以便预热燃料电池系统的各个组成元件和介质流供应器，后燃器(afterburner)被提供于燃料电池系统中。一种现有技术的后燃器可从德国专利文献DE 10 2004 049 903 A1中得知。

发明内容

本发明的目的是改进普通燃料电池系统、普通机动车辆和普通操作燃料电池系统的方法，以实现燃料电池系统的最佳操作。

这一目的可以通过独立权利要求中的特征实现。

本发明的有益方面和进一步的实施方式在从属权利要求中限定。

根据本发明的燃料电池系统基于对普通现有技术的改进，其中重整器的燃料供应器和后燃器的燃料供应器被设计成以下述方式供应燃料：由重整器的燃料供应器供应的燃料与由后燃器的燃料供应器供应的燃料在燃料等级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼此不同。与现有技术相比，可以获得如下优点，即使得这些参数可以被定制，以获得重整器和后燃器的相应氧化区中进行蒸发的最佳条件，进一步的优点为，燃料电池系统的工作范围加宽了，这是因为重整器和后燃器可以改进操作和适合于任何情况下的结构设计。这一点对下述情况特别有利，即燃料电池系统被操作以使得可在后燃器中获得额外的热能输出，例如用于加热的目的，而与发电无关。通过使得后燃器的操作燃料与重整器的操作燃料在燃料等级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼此不同，后燃器可以产生特别高的热能输出，而不会在重整器中产生相同的作用。在这种配置中，重整器可以以最低的输出操作，甚至关闭。在静态操作中，后燃器的氧化区中的燃烧可以这样进行，即使得热能输出最大化，而不会影响燃料电池系统中的其它组成元件。

根据本发明的燃料电池系统可以被有利地如下改进，即重整器的燃料供应器被设计成适于连接至第一燃料罐，后燃器的燃料供应器被设计成适于连接至分设的第二燃料罐。由于各种燃料等级的温度、焓值和蒸发速度不同，因此通过向重整器的氧化区和后燃器的氧化区供应不同等级的燃料，可以选择燃料等级以使得各个区中的蒸发和相关的反应可以最佳地实现。

此外，本发明提供了一种具有这种燃料电池系统的机动车辆，其可以相应地获得前述优点。

普通燃料电池系统操作方法可以通过本发明而被有利地如下改进，即供应至重整器的氧化区的燃料与供应至后燃器的氧化区的燃料在燃料等级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼此不同。在根据本发明的方法的范围内，与现有技术相比，同样可以获得如下优点，即这些参数可以被定制，以获得重整器和后燃器的相应氧化区中进行蒸发的最佳条件，进一步的优点为，燃料电池系统的工作范围加宽了，这是因为重整器和后燃器可以改进操作和适合于任何情况下的结构设计。这一点对下述情况特别有利，即燃料电池系统被操作以使得可在后燃器中获得额外的热能输出，例如用于加热的目的，而与发电无关。通过使得后燃器的操作燃料与重整器的操作燃料在等级和/或聚集状态和/或供应压力和/或供应温度方面彼此不同，后燃器可以产生特别高的热能输出，而不会在重整器中产生相同的作用。在这种配置中，重整器可以以最低的输出操作，甚至关闭。在静态操作中，后燃器的氧化区中的燃烧可以这样进行，即使得热能输出最大化，而不会影响燃料电池系统中的其它组成元件。