[发明专利]燃料电池堆的歧管装置

说明书

本发明提供一种燃料电池堆的歧管装置，包括：气体供应路径，其被配置成将气体供应到燃料电池堆，燃料电池堆中堆叠有多个电池；以及气体排出路径，其被配置成将气体从燃料电池堆排出，其中气体供应路径包括气体加热部，该气体加热部被配置成利用燃料电池堆的热量加热被供应到燃料电池堆的气体，并使包含在气体中的液体汽化；以及气体供应部，其被配置成将从气体加热部流出的气体供应到燃料电池堆的每个电池。该燃料电池堆的歧管装置，可以通过利用电池堆的热量来加热供应到电池堆的气体，来防止被供应到燃料电池堆的气体中的冷凝水过多地流入电池堆的特定电池中，并且可防止由远离进气口布置的电池中产生的液体引起的溢流。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池堆的歧管装置，更具体涉及这样的燃料电池堆的歧管装置，其通过利用电池堆热量使供应给电池堆的气体的温度升高，因此使包含在气体中的液体被完全汽化，从而防止由液体引起的溢流。

背景技术

通常，氢气作为燃料被供应给燃料电池堆的阳极。为了改善氢气利用率或燃料电池堆的反应性能，在阳极中，从电池堆排出的阳极废气再次循环进入燃料电池堆中。特别地，阳极废气与从燃料箱新供应的氢气混合，然后供应给电池堆。从燃料箱新供应的氢气是常温氢气(例如大气温度)，其处于冷且干燥的(例如相对湿度～％)状态。此外，从电池堆排出的阳极废气是具有相当高温度和湿度的气体，其被加热到电池堆的工作温度，并且被阴极中后扩散的水分增湿。因此，混合气体(如新供应的氢气+阳极废气)，与阳极废气相比温度降低，因此在混合气体中产生大量的液态水。

进一步地，引入到电池堆中的气体混合了新供应的氢气和通过诸如喷射器或鼓风机等再循环装置产生的再循环的氢气，然后供应给电池堆。特别地，喷射器或鼓风机的吸力还可引起从电池堆的出口排出的液体再循环并流入电池堆的进口中。尤其在冬天(例如天气较寒冷的月份)，由于燃料箱的温度非常低，因此这种液体的流入会引起电池堆的性能大幅降低(例如，个别电池的压降)。

更具体地，参考图7，当液态的水流入燃料电池堆10中时，液体被引入到布置在燃料电池堆10进口处的电池中，因此布置在进口侧的电池的阳极流道上会发生局部堵塞，引起阳极溢流，并且在进口侧的电池的电压(性能)迅速下降。

另外，如图7所示，当阳极的进口和出口被布置在电池堆10的一侧时，在与进口和出口相邻的电池以及远离进口和出口的电池之间会发生较大的流速差(不同的压力)。换句话说，与进口和出口相邻的电池，由于较短的再循环路径而具有较快的流速，而距离进口和出口较远(例如，在距进口和出口预定距离)的电池，由于较长的再循环路径而具有较慢的流速。因此，当有最少的液体流入与进口和出口相邻的电池时，水可以以较快的流速被排出。然而，对于远离进口和出口的电池来说，由于在阳极流道中的液态水未被大量排出，因此会引起阳极溢流。另外，由于在电池堆的端板中存在热损耗，因此和其它电池相比，布置在电池堆两端处的电池中存在过多的液体。因此，由于和电池堆内的电池相比，更多液体存在于远离进口和出口的电池处，因此对于远离进口和出口的电池来说，更加不利于排出液体。

此外，由于远离进口和出口的电池和与进口和出口相邻的电池相比，具有更低的氢气浓度，因此在各个电池上的氢气浓度分布不均匀。当流入每个电池的阳极流道中的水未被充分排出时，催化剂或是催化剂载体就被永久地损坏。通常，通过打开阳极的清洗阀来排出电池中累积的水，因此瞬间增大循环气体的流速，但是在这种情况下会导致燃料损失。通常，在电池堆阴极中的溢流可通过增加空气的供应量而被去除。

在该背景技术中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能包含不构成在这个国家本领域技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种燃料电池堆的歧管装置，其可以防止在供应给燃料电池堆的气体中冷凝的水分(例如液体)过多地流入电池堆的特定电池中，并可以通过基于距电池堆进气口的距离来去除各个电池中产生的气体的流速差，从而防止由远离进气口布置的电池产生的液体所引起的溢流。