[发明专利]具有堆叠的辅助装置的燃料电池单元

说明书

本发明涉及用于燃料电池系统(1100)的燃料电池单元(100a；100b；100c；100d；100e；100f；100g；100h)，具有至少一个第一燃料电池叠堆(3.1，3.2)、至少一个第二燃料电池叠堆(4.1，4.2)、阳极气体供应管线(6)、阳极废气管线(7)、阴极气体供应管线(8)、阴极废气管线(9)和用于保证燃料电池系统(1100)的功能的至少一个BOP装置(1，2)，其中阳极气体供应管线(6)、阳极废气管线(7)、阴极气体供应管线(8)和/或阴极废气管线(9)在局部在至少一个叠堆部(A，B)中以夹层形式布置在至少一个第一燃料电池叠堆(3.1，3.2)与至少一个第二燃料电池叠堆(4.1，4.2)之间，其中，至少一个BOP装置(1，2)在至少一个叠堆部(A，B)内布置在阳极气体供应管线(6)、阳极废气管线(7)、阴极气体供应管线(8)和/或阴极废气管线(9)中。本发明还涉及具有根据本发明的燃料电池单元(100a；100b；100c；100d；100e；100f；100g；100h)的机动车(1000)。

技术领域

本发明涉及用于燃料电池系统、尤其是SOFC系统的燃料电池单元。本发明还涉及具有燃料电池系统的机动车。

背景技术

在现有技术中知道了SOFC系统，其具有用于将化学能转化为电能的燃料电池叠堆。这样的SOFC系统一般具有用于将阳极气体供应至燃料电池叠堆的阳极气体供应管线以及用于从燃料电池叠堆排放阳极废气的阳极废气管线。该SOFC系统还具有用于供应阴极气体至燃料电池叠堆的阴极气体供应管线以及用于从燃料电池叠堆排放阴极废气的阴极废气管线。另外，在SOFC系统中知道了所谓的BOP装置(BOP：balance of plant，辅助设施)。BOP装置是指燃料电池系统内的所有如下辅助装置，其有助于保证燃料电池系统的功能。在SOFC系统中，BOP装置可以是换热器、阀、流体储蓄器、重整器、废气燃烧器、起动燃烧器、蒸发器、燃料泵、鼓风机等。

各BOP装置在燃料电池系统中占据可供使用的结构空间的主要部分。尤其是在移动应用中，应当总是保持小或尽量充分利用。

发明内容

本发明的任务是至少部分考虑前述的问题。本发明的任务尤其是提供燃料电池单元以及具有燃料电池单元的机动车，在此所述BOP装置尽量节省空间地布置。

前述任务通过权利要求书来完成。尤其是，前述任务通过根据权利要求1的燃料电池单元以及根据权利要求12的机动车来完成。本发明的其它优点来自从属权利要求、说明书和附图。在此，关于燃料电池单元所描述的特征和细节显然也与本发明的机动车相关地是适用的，反之亦然，因此关于对一些发明方面的公开内容总是相互参照或可相互参照。

根据本发明的第一方面，提供一种用于燃料电池系统的燃料电池单元。燃料电池单元具有至少一个第一燃料电池叠堆、至少一个第二燃料电池叠堆、用于供应阳极气体到至少一个第一燃料电池叠堆和至少一个第二燃料电池叠堆的阳极气体供应管线、用于从至少一个第一燃料电池叠堆和从至少一个第二燃料电池叠堆排放阳极废气的阳极废气管线、用于供应阴极气体到至少一个第一燃料电池叠堆和至少一个第二燃料电池叠堆的阴极气体供应管线、用于从至少一个第一燃料电池叠堆和从至少一个第二燃料电池叠堆排放阴极废气的阴极废气管线、用于保证燃料电池系统的功能的至少一个BOP装置。所述阳极气体供应管线、阳极废气管线、阴极气体供应管线和/或阴极废气管线是局部在至少一个叠堆部内以夹层方式布置在至少一个第一燃料电池叠堆与至少一个第二燃料电池叠堆之间的。此外，所述至少一个BOP装置在至少一个叠堆部内布置在所述阳极气体供应管线、阳极废气管线、阴极气体供应管线和/或阴极废气管线之中。

在本发明范围内的试验中已经出乎意料地证明了，可以通过有利的方式将BOP装置相应节约空间地安置在燃料电池叠堆之内或者在多个燃料电池叠堆之间。在相应布置各构件时，可以将在燃料电池叠堆之间的迄今未用的结构空间用于BOP装置的布置。此时证明了，BOP装置布置在燃料电池叠堆之间没有或几乎没有导致在BOP装置和燃料电池叠堆之间的不利的相互作用，而是导致有利的相互作用。