[发明专利]具有集成的反应剂调节换热器的燃料电池组件

摘要

一种燃料电池组件，在该燃料电池组件中，用于调节阳极或阴极反应剂气体的至少一个换热器与燃料电池堆垛集成在一起，并位于燃料电池堆垛的端部，以便隔离燃料电池堆垛与该燃料电池堆垛的端板的接触。优选是，换热器可以包括板的堆垛，该板优选是可以与作为燃料电池堆垛的板相同，且外部和内部端板引导反应剂气体、废气和冷却剂进入和离开燃料电池堆垛的流动。该燃料电池组件优选地构造成包括在燃料电池堆垛两端处的反应剂调节换热器。

主权项

1.一种燃料电池组件，包括燃料电池堆垛和第一换热器，其中，第一反应剂气体和第二反应剂气体在所述燃料电池堆垛中反应，以产生电能，并产生第一废气和第二废气；其中，燃料电池组件包括多个板，所述板具有第一板壁和相对的第二板壁，该第一板壁和第二板壁间隔开以限定中空内部，各板具有三对进口开口和出口开口，包括冷却剂进口开口和冷却剂出口开口，它们通过布置在板的中空内部中的冷却剂流动通道而相互流动连通；(a)所述燃料电池堆垛包括：(i)所述板的第一堆垛，在该第一堆垛中，所述进口开口和出口开口还包括第一反应剂气体进口开口、第一废气出口开口、第二反应剂气体进口开口和第二废气出口开口；其中，所述板布置在第一堆垛中，且它们的进口开口和出口开口对齐以形成多个相应轴向延伸的歧管，包括第一反应剂气体进口歧管、第一废气出口歧管、第二反应剂气体进口歧管、第二废气出口歧管、冷却剂进口歧管和冷却剂出口歧管；其中，在第一堆垛中的相邻对的所述板通过布置在所述相邻板之间的电解质隔膜而绕它们的周边相互密封，这样，第一气体流动通道限定于各板的第一板壁的外表面和一个所述隔膜之间，且第二气体流动通道限定于各板的第二板壁的外表面和另一个所述隔膜之间，这样，第一反应剂气体进口歧管和第一废气出口歧管通过所述第一气体流动通道而相互流动连通，且第二反应剂气体进口歧管和第二废气出口歧管通过所述第二气体流动通道而相互流动连通，整个第一堆垛的第一和第二气体流动通道通过所述电解质隔膜而相互反应连通；以及(b)其中，所述第一换热器位于燃料电池堆垛的第一端处，并包括：(i)所述板的第二堆垛，在该第二堆垛中，所述进口开口和出口开口还包括第一反应剂气体进口开口、第一反应剂气体出口开口以及用于第一或第二废气的废气进口开口和废气出口开口；其中，所述板布置在第二堆垛中，且它们的进口开口和出口开口对齐以形成多个相应轴向延伸的歧管，包括第一反应剂气体进口歧管、第一反应剂气体出口歧管、废气进口歧管、废气出口歧管、冷却剂进口歧管和冷却剂出口歧管；其中，在第二堆垛中的相邻对的所述板通过布置在所述相邻板之间的热传递隔板而绕它们的周边相互密封，其中，第一气体流动通道限定于各板的第一板壁的外表面和一个所述隔板之间，且第二气体流动通道限定于各板的第二板壁的外表面和另一个所述隔板之间，这样，第一反应剂气体进口歧管和第一反应剂气体出口歧管通过所述第一气体流动通道而相互流动连通，且废气进口开口和废气出口开口通过所述第二气体流动通道而相互流动连通，整个第二堆垛的第一和第二气体流动通道通过所述隔板而相互传热连通；(ii)外部端板，该外部端板布置在第二堆垛的外端处，远离第一堆垛，该外部端板具有：第一反应剂气体开口，该第一反应剂气体开口与第二堆垛的第一反应剂气体进口歧管流动连通；废气开口，该废气开口与第二堆垛的废气出口歧管流动连通；以及冷却剂开口，该冷却剂开口与第二堆垛的冷却剂进口歧管或冷却剂出口歧管流动连通，其中，外部端板密封第二堆垛的废气进口歧管、第一反应剂气体出口歧管和另一冷却剂歧管中的每个的外端；以及(iii)内部端板，该内部端板布置在第二堆垛的内端处，并设置在第一和第二堆垛之间，该内部端板具有：第一反应剂气体开口，该第一反应剂气体开口在第二堆垛的第一反应剂气体出口歧管和第一堆垛的第一反应剂气体进口歧管之间提供流动连通；废气开口，该废气开口在第二堆垛的废气进口歧管和第一堆垛的第一或第二废气出口歧管之间提供流动连通；以及冷却剂开口，该冷却剂开口在第一堆垛的冷却剂进口歧管和第二堆垛的冷却剂出口歧管之间或在第一堆垛的冷却剂出口歧管和第二堆垛的冷却剂进口歧管之间提供流动连通，其中，内部端板密封第二堆垛的废气出口歧管、第一反应剂气体进口歧管和一个所述冷却剂歧管中的每个的内端。