[发明专利]快速加热燃料电池系统的方法

说明书

本发明涉及一种加热机动车(1000)用燃料电池系统(100a)的方法，燃料电池系统具有：包括阳极部(2)和阴极部(3)的燃料电池堆(1)、用于使燃料‑水混合物蒸发的至少一个蒸发器(4)、用于重整蒸发的燃料‑水混合物以用在燃料电池堆(1)阳极部(2)中的重整器(5)、和用于燃烧含燃料流体的至少一个燃烧器(6)，其中，重整器(5)尤其是布置在至少一个蒸发器(4)的下游，至少一个燃烧器(6)尤其是布置在至少一个蒸发器(4)的上游，至少一个燃烧器(6)与至少一个蒸发器(4)流体连通以将在至少一个燃烧器(6)中燃烧的含燃料流体从至少一个燃烧器(6)供给至少一个蒸发器(4)，在至少一个蒸发器(4)的上游设有用于给至少一个蒸发器(4)提供燃料‑水混合物的燃料‑水混合物源(7)。本发明还涉及这种燃料电池系统(100a)以及一种具有燃料电池系统(100a)的机动车(1000)。

技术领域

本发明涉及一种加热燃料电池系统的方法、一种燃料电池系统且尤其是SOFC系统以及一种具有燃料电池系统的机动车。

背景技术

一般，燃料电池系统必须在其能被用来产生电流之前被置于工作温度。此时在燃料电池系统起动时要注意使阳极部不接触氧气或仅尽量少地接触氧气，因为这会导致阳极部受损和燃料电池系统的相应功能减弱。为了在燃料电池系统起动时防止在阳极部处有氧气，就像例如从US 2010/0203405 A1中知道地，阳极部在燃料电池系统起动期间被水冲扫。为了做到这一点，在燃料电池系统内安装专门为此设置的水箱或者高成本的水回收系统，其从来自燃料电池堆的废气中回收水。两种解决方案在实践中被证明是不令人满意的。

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一种燃料电池系统、一种机动车以及一种方法，借此可通过可靠且尤其保护阳极部的方式实现燃料电池系统的或燃料电池系统所选功能部件的快速加热。

前述任务通过权利要求书完成。尤其是，前述任务通过根据权利要求1的方法、根据权利要求14的燃料电池系统以及根据权利要求29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，关于方法所描述的特征和细节显然也关于本发明的燃料电池系统、本发明的机动车是适用的，反之亦然，从而与针对各自发明方面的公开相关地总是相互参照或可相互参照。

根据本发明的第一方面，提出一种用于加热燃料电池系统的方法。该燃料电池系统具有：包括阳极部和阴极部的燃料电池堆、用于使燃料-水混合物蒸发的至少一个蒸发器、用于重整蒸发的燃料-水混合物以用在该燃料电池堆阳极部中的重整器、和用于燃烧含燃料流体的至少一个燃烧器。该重整器优选布置在该至少一个蒸发器的下游，该至少一个燃烧器最好布置在该至少一个蒸发器的上游。该至少一个燃烧器与该至少一个蒸发器流体连通，以将在该至少一个燃烧器中燃烧的含燃料流体从该至少一个燃烧器供应至该至少一个蒸发器。在该至少一个蒸发器的上游设置用于给该至少一个蒸发器提供燃料-水混合物的燃料-水混合物源。

该方法具有以下步骤：

-将至少一个蒸发器和/或至少一个蒸发器内的流体加热至理想温度或更高温度，

-一旦该至少一个蒸发器达到了该理想温度或高于该温度，就将燃料-水混合物从燃料-水混合物源供应至该至少一个蒸发器，

-将通过该至少一个蒸发器被蒸发的燃料-水混合物从已达到理想温度或高于该温度的至少一个蒸发器供应至该重整器以重整蒸发的燃料-水混合物，和

-将重整后的燃料-水混合物供应至处于停用工作状态的阳极部，在停用工作状态下没有通过燃料电池堆产生电流。

通过本发明的方法，可以获得燃料电池系统的加热、尤其是对至少一个蒸发器以及对重整器和阳极部的加热，而阳极部接收重整后的燃料-水混合物，由此能被可靠保护以避免氧气或至少避免接受过多的氧气。同时，燃料电池堆且尤其是阳极部被加热。另外，通过根据本发明地将被加热和蒸发的燃料-水混合物从燃料-水混合物源输送至阳极部，燃料电池系统可以被快速加热。