[发明专利]用于高温燃料电池系统组件的隔热装置和压紧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种装置，包括隔热的容器以及至少一个在该容器中设置的高温 燃料电池系统组件，该组件被至少一个由第一材料构成的隔热层包围，其中，压 紧装置作用在隔热层上。

背景技术

例如结合SOFC-燃料电池系统公开了在定义的压紧下生产燃料电池 堆。在生产、储存和安装燃料电池堆期间使用到规定的系统中的压紧可以 特别是暂时的压紧，在设置最终的压紧之后可以将暂时的压紧撤去。最终 的压紧可以例如如同在专利文献DE 103 08 382 B3中的说明来实现。根据 该专利文献的教导，在包围高温燃料电池堆的隔热层外面以夹紧框架和拉 伸杆柱的形式设置最终的压紧。这种压紧的缺点是相对较高的空间需求、 高的重量和相对较高的费用。还会出现这样的问题，高热敏的隔热在压力 和高温下收缩，由此会损害隔热性能。因为隔热材料的收缩会导致裂缝的 出现。如果燃料电池系统的多个组件共同放置在所谓的隔热箱中，这个问 题也会很严重。

发明内容

本发明的目的在于，特别是顾及到高温燃料电池堆的压紧和隔热，改进此类 装置，使其避免或者至少减少前述的缺点。

该目的通过独立权利要求1的特征解决。

本发明的有利的设计和改进从从属权利要求中产生。

根据本发明的外壳在此类现有技术的基础上如此改进，压紧装置包括一个或 多个支撑在容器外壳上并且作用在隔热层上的由第二种材料组成的板状的元件， 该元件在接触压力下可以弹性形变，在该接触压力下第一种材料不变形。通过与 形成隔热层的第一种材料相比的第二种材料的弹性特性可以抵制裂缝的出现，该 裂缝是通过隔热材料的收缩引起的，这种收缩会在压力和高温下出现。因此可以 对高温燃料电池系统组件长期地无限制地进行隔热。还可以通过第二种材料的预 定义的压紧将定义的压紧力作用在高温燃料电池系统组件上。

本发明特别可以在容器中设置至少一个如下的高温燃料电池系统组件：高温 燃料电池堆、重组器、燃烧器、控制器。同时，至少将高温燃料电池堆放置在容 器中是特别有利的，因为该高温燃料电池堆不仅必须被隔热也必须在工作期间被 压紧。然而附加的或者可替换的是，同样也可以完全地或者部分地在隔热内部设 置用于产生燃烧气体所使用的重组器，其中，在这种情况下该压紧力可以用作固 定位置。这也同样适用于燃烧器、例如补燃器。关于控制器的放置，可以有利地 将该控制器设置在隔热层的外面，从而不会超过电子组件的允许工作温度。在这 种情况下既可以在隔热层和第二种材料之间设置控制器，又可以在第二种材料和 容器外壳之间设置控制器。必要时可以在第一种材料和/或第二种材料中设置空 隙，在该空隙中可以至少部分地容纳控制器。

特别是鉴于高温燃料电池堆的放置，隔热层包括在高温燃料电池系统组件的 优选的膨胀方向运动的隔热层盖被认为是特别有利的。在高温燃料电池堆的情况 下，优选的膨胀方向也就是堆方向。在这种情况下隔热层以有利的方式杯状地设 计成隔热层盖在杯形件内部与杯形件的内圆周连接，使得隔热层可以在高温燃料 电池堆的高度变化下在隔热层的杯状的段的内部上下运动。

根据本发明的装置的同样优选的改进在于，其具有至少一个穿孔，通过该穿 孔引导高温燃料电池系统组件的一个或多个供应管道。对于高温燃料电池堆，供 应管道例如可以包括阳极气体输入和输出以及阴极气体输入和输出。对于重组 器，例如包括燃料和空气供给以及至少一个可燃气体输出。在燃烧器的情况下除 了需要输入燃料之外，还需要将废气从装置中输出。

在前述的关系中，在隔热层的与隔热层盖相对的一侧上设置至少一个穿孔被 认为是特别有利的。例如在高温燃料电池堆的情况下可以将供应管道设置在高温 燃料电池堆的底板上，从而使优选的膨胀方向垂直于底板延伸。

在本发明中，第一种材料为微孔隔热材料被认为是特别有利的。可替代的是， 可设想使用以Al₂O₃为基材的高温隔热板。

此外，第一种材料至少在低于1N/mm²的接触压力下不会变形被认为是特别有 利的。由此，通过第二种材料产生的所需的压紧力可以通过第一种材料完全地传 递到高温燃料电池系统组件上。

在本发明的优选实施例中，第二种材料包括橡胶、特别是多孔橡胶材料，或 者聚氨酯类、特比是聚氨酯泡沫。