[发明专利]集成再循环燃料电池系统

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括：

燃料电池堆；

风机；

该风机被构造为提供过程空气以向所述燃料电池堆供给氧化剂；

空气管道，其耦接至所述风机和所述燃料电池堆；

电力供电负载，其耦接至所述燃料电池堆，所述电力供电负载被构造为接收从所述燃料电池堆内的反应所产生的电力；以及

辅助电力负载，其耦接至所述燃料电池堆；

其中所述辅助电力负载被构造为降低所述燃料电池堆上的电位；以及

其中所述空气管道被构造为将气流引导到所述燃料电池堆上以向所述燃料电池堆提供冷却空气。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述辅助电力负载位于所述空气管道内以向所述辅助电力负载提供冷却空气。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：

吹洗空气泵，其耦接至所述燃料电池堆；

其中所述吹洗空气泵被构造为在停止所述燃料电池系统时向所述燃料电池堆提供吹洗空气。

4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，还包括：

一个或多个气闸，其被构造为控制所述空气管道内的气流。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，还包括：

再循环返回通道，其耦接至所述燃料电池堆；

其中所述再循环返回通道被构造为将被所述燃料电池堆加热后的空气重新引导回所述燃料电池堆中，从而为所述燃料电池堆的操作提供热量。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，还包括：

控制器，其耦接至所述一个或多个气闸；

其中所述控制器被构造为控制所述一个或多个气闸的打开和关闭，以允许或限制环境空气注入所述空气管道中。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中所述一个或多个气闸被构造为提供多种操作模式，所述多种操作模式包括：

第一模式，其中空气仅通过管道一次；

第二模式，其中加热后的空气在管道内再循环；以及

第三模式，其中加热后的空气的一部分在管道内再循环而加热后的空气的一部分被引导到管道外。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中所述一个或多个气闸包括对所述空气管道的进气和出气进行操作的单个气闸。

9.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中所述一个或多个气闸包括：

第一气闸，其被构造为允许环境空气进入管道；

第二气闸，其被构造为将加热后的空气引导出管道；以及

第三气闸，其被构造为允许加热后的空气再循环；

其中在所述第一模式中，所述第一气闸和所述第二气闸打开而所述第三气闸关闭；以及

其中在所述第二模式中，所述第三气闸打开而所述第一气闸和所述第二气闸关闭；

其中在所述第三模式中，所述第一气闸、所述第二气闸和所述第三气闸至少部分打开。

10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：

一个或多个电阻器元件，其布置在所述燃料电池堆的各个燃料电池之间；

所述一个或多个电阻器元件被构造为使所述各个燃料电池上的电位平衡。

11.根据权利要求1所述的燃料电池系统，还包括：

一个或多个二极管，其布置在所述燃料电池堆的各个燃料电池之间；

所述一个或多个二极管被构造为防止所述各个燃料电池反转极性。

12.一种用于操作具有燃料电池堆的燃料电池系统的方法，包括以下步骤：

从惰性状态开始，使耦接至所述燃料电池堆的辅助电力负载工作；

引导燃料通过所述燃料电池堆以从所述堆中去除惰性空气；

随后操作风机以引导气流通过所述燃料电池堆；

所述气流向所述燃料电池堆提供冷却空气和过程氧化剂；以及

在所述堆上应用电力供电负载以接收从所述燃料电池堆内的反应所产生的电力。

13.根据权利要求12所述的方法，其中从所述燃料电池堆中去除所述惰性空气，同时使所述辅助电力负载工作以降低所述燃料电池堆内的电位。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：引导冷却空气通过所述辅助电力负载。