EA015917B1 - Проточный кожух батареи топливных элементов - Google Patents
Проточный кожух батареи топливных элементов Download PDFInfo
- Publication number
- EA015917B1 EA015917B1 EA200970803A EA200970803A EA015917B1 EA 015917 B1 EA015917 B1 EA 015917B1 EA 200970803 A EA200970803 A EA 200970803A EA 200970803 A EA200970803 A EA 200970803A EA 015917 B1 EA015917 B1 EA 015917B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell battery
- casing
- gas inlet
- gas
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 430
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 140
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 28
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 27
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 23
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 claims description 12
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 144
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- -1 cerium metal Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
- H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
- H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
- Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
- Y10T29/53135—Storage cell or battery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к улучшенной сборке батареи топливных элементов и способам эксплуатации сборки батареи топливных элементов, в частности, с улучшением потока топлива и управления отвода тепла.
Description
Настоящее изобретение касается улучшенной сборки батареи топливных элементов и способов эксплуатации сборки батареи топливных элементов, в частности, с улучшенным потоком газа и управлением отвода тепла.
Термин сборка батареи топливных элементов, используемый здесь, включает в себя по меньшей мере одну батарею топливных элементов, каждая из которых включает в себя по меньшей мере один слой топливных элементов, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один топливный элемент, соединения для входа/выхода топлива и окислителя, пути потока или потоков топлива и окислителя и потока или потоков израсходованного (отработанного) топлива и окислителя, несущее основание батареи топливных элементов и кожух, прикрепленный герметично к несущему основанию батареи топливных элементов. Другие дополнительные компоненты для сборки батареи топливных элементов включают сборку для топлива, герметичную сборку для окислителя, концевые пластины и компрессионную систему, изоляцию батареи топливных элементов и соответствующие электрические соединения и соединения для контроля/мониторинга.
Термин система сборки топливных элементов, используемый здесь, означает сборку батареи топливных элементов вместе с электронной системой. Другие дополнительные компоненты включают установку риформинга (если входящее подаваемое топливо должно быть подвергнуто риформингу), систему регенерации воды, модуль парогенератора и по меньшей мере один теплообменник дополнительно, относящийся к фазовому переходу одного из потоков теплообменника, электронную систему, средства системы контроля, тепловую изоляцию, пусковую горелку и устройство для сжигания топлива на выходе.
Термин электронная система включает контрольную и/или любую силовую электронику, в которой должна быть по меньшей мере одна электронная плата и/или электронный узел, дополнительно размещенный совместно или в отдельности, или внутри или поблизости от сборки батареи топливных элементов.
Термин средства системы контроля включает регулирующие клапаны подачи топлива и жидкости и насосы, вентиляторный блок и оборудование безопасности.
Сборка батареи топливных элементов приводится в действие с помощью подачи окислителя и топлива для образования продуктов окисления (упоминаемых здесь как выброс потоков газов, но также относящихся к отходящему анодному или катодному газу), тепла и электричества в виде постоянного электрического тока. В общем сборка батареи топливных элементов может включать в себя дополнительные элементы, включая средства системы контроля и электронной системы, например силовую электронику, которая преобразует первичное напряжение постоянного тока на выходе топливных элементов во вторичное напряжение и/или преобразует постоянный ток на выходе топливных элементов в переменный ток.
Обычно через батарею топливных элементов принято пропускать окислитель и топливо в соотношении 1:1 или 10:1, более обычно соотношение 2:1 или 5:1 и еще более обычно 2,5:1 или 4:1. Таким образом, в процессе работы существует больший объем окисляющего газа, протекающего через батарею топливных элементов, чем объем топлива, протекающего через батарею топливных элементов. Избыток потока окисляющего газа обычно используется для того, чтобы дать возможность батарее топливных элементов охладиться в области электрохимической реакции топливного элемента.
В данной области знаний хорошо известно, что производительность топливного элемента связана с локальной температурой в точке электрохимической реакции в топливном элементе. В процессе эксплуатации батареи топливных элементов поток газа на впуске нагревается перед его входом в топливный элемент, если он входит в топливный элемент при слишком низкой температуре, то локальная температура в точке электрохимической реакции может быть слишком низкой, это может необратимо воздействовать на производительность и выходную мощность топливного элемента. Возможность управлять температурой батареи топливных элементов существенно влияет на производительность батареи топливных элементов и номинальную выходную мощность. Существенное техническое усилие затрачивается при конструировании батареи топливных элементов и балансе заводских компонентов и контрольных процессов для того, чтобы обеспечить поддержание корректной температуры для эффективной электрохимической реакции во всем диапазоне эксплуатационных режимов. Типичные эксплуатационные режимы включают запуск, устойчивое состояние, изменение динамической загрузки и выключение системы.
Например, при использовании устройства среднетемпературного твердооксидного элемента (1Т-8ОРС) электрохимическая реакция топливного элемента (топливных элементов) батареи топливных элементов в сборке батареи топливных элементов может наиболее эффективно эксплуатироваться при температуре 450-650°С. Температура эксплуатации батареи топливных элементов типично составляет 450-650°С. Для эффективной эксплуатации батареи топливных элементов желательно нагреть окислитель и поток топлива на впуске до температуры, близкой (например, в интервале от 0 до 20%, более предпочтительно от 0 до 10%, еще более предпочтительно от 0 до 5% температуры эксплуатации батареи топливных элементов в °С) к температуре эксплуатации батареи топливных элементов. Примером такого среднетемпературного твердооксидного топливного элемента является батарея топливных элементов,
- 1 015917 включающая по меньшей мере один электролитный топливный элемент с нанесенным металлическим церием и оксидом гадолиния (ССО). Пример такой 1Т-8ОРС системы может иметь по меньшей мере одну систему теплообмена, способную нагреть поток газа-окислителя, поступающего внутрь батареи топливных элементов, до температуры около 480°С. Для типичных конструкций системы топливных элементов температура потока газа-окислителя на выходе из системы теплообмена фактически требуется такой же, какая требуется на входе потока газа-окислителя в батарею топливных элементов, поэтому не требуется дальнейшей передачи тепла потоку газа-окислителя на входе в батарею топливных элементов. В типичной 1Т-8ОРС системе нагревающий газ системы теплообмена может иметь температуру на входе в систему теплообмена около 510°С. Из-за низкого температурного потенциала между потоком газаокислителя, поступающего внутрь батареи топливных элементов при температуре 480°С, и системой теплообмена, нагревающей газ на впуске до температуры около 510°С, конструкция теплообменника неизбежно будет большого размера и большой массы. Примером такой системы теплообмена для получения на выходе из батареи топливных элементов электрической энергии приблизительно 1 кВт является высокоэффективная, но сложная и дорогостоящая конструкция теплообменника, весящая около 3,5 кг.
Система теплообмена для нагрева потока газа-окислителя батареи топливных элементов может быть составлена по меньшей мере из двух блоков теплообменников. Эти два упомянутых блока теплообменников могут использовать по меньшей мере два потока газа системы топливных элементов (например, поток анодного отходящего газа и остаточный газ горелки выходящих газов) в качестве нагревающей среды для потока газа-окислителя батареи топливных элементов.
Различные компоновки теплообмена для нагрева потоков газа на входе батареи топливных элементов известны из уровня техники, например И8 5902692, И8 6042956 и ЕР 0580918. Однако эти устройства сложные, дорогостоящие и трудные в изготовлении и, в частности, сталкиваются с проблемой эффективного уплотнения для предотвращения смешивания потоков газа, и имеют ограниченную поверхность теплообмена.
И8 2005/0089731 описывает систему, имеющую существенные признаки батареи твердооксидных топливных элементов, соединенную с установкой предварительного риформинга и с присоединенным теплообменником, где присоединенный теплообменник включает два теплообменника и горелку отработайного газа батареи 8ОРС, заключенные в адиабатическом сосуде.
Тепловая энергия, выделяющаяся от горелки отработанных газов, используется как источник нагрева в теплообменнике. 8ОРС описывается как способная действовать (эксплуатироваться) при температуре 750°С, однако эксплуатационный диапазон устанавливается 650-680°С. Топливо подвергается предварительному риформингу при температуре от 300 до 600°С (параграф [0063]). В большинстве описываемых вариантов воплощения изобретения как топливо, так и воздух нагреваются затем в одном или более теплообменниках с использованием тепла каталитической камеры сгорания во встроенном теплообменнике (параграф [0079]) или с использованием тепла камеры сгорания и тепловой энергии воздуха или отработанного топлива батареи топливных элементов (параграф [0080]).
Фиг. 21 и 22 показывают ситуацию, где топливный газ вместо того, чтобы непосредственно подаваться в батарею, подается вокруг периферии батареи для получения дополнительного тепла перед поступлением непосредственно в батарею топливных элементов. Однако подробности этой идеи не задействованы (не запущены в работу). Топливо поступает непосредственно из установки предварительного риформинга при температуре от 300 до 600°С (395°С - параграф [0125]) в пространство вокруг батареи топливных элементов до того, как топливо поступит внутрь батареи топливных элементов. Для батареи топливных элементов требуется топливо при температуре 650-850°С, наиболее желательно при температуре около 750°С. Не существует описания того, каким образом топливо достигает достаточной тепловой энергии между тем, как оно покидает установку предварительного риформинга и поступает в батарею топливных элементов. Для того чтобы температура смогла подняться более чем на 100°С, топливо должно задержаться в пустотах батареи в течение достаточного времени для достижения достаточной тепловой энергии, но не существует предположений или идей относительно того, как этого можно достичь. Кроме того, не существует объяснений того, как структурирована пустота вокруг батареи и как пустота сделается газонепроницаемой для газов, выделяющихся из теплоизоляции, которая наносится на адиабатический сосуд. Это не мелочи, поскольку высокая температура и присутствие взрывоопасных газов, содержащих водород, создает серьезные технические задачи для того, чтобы гарантировать герметичность в широкой области температурной эксплуатации - что-то, что невозможно для газов при температуре выше 650°С в пустотах, находящихся между периферией батареи и тепловой изоляцией адиабатического сосуда.
В параграфе [0105] установлено, что вместо нагрева топлива по периферии батареи топливных элементов можно нагреть воздух по периферии батареи топливных элементов. Известно, что воздух подается вентилятором непосредственно по периферии батареи топливных элементов. Однако это неразрешено. Во-первых, воздух будет поступать в пустоты по периферии при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и необходимо поднять его температуру по меньшей мере до 600°С. Не существует предположений или указаний, каким образом можно достичь этого, а если не достичь такой температу
- 2 015917 ры, батарея топливных элементов просто перестанет функционировать. Тепловой удар, нанесенный поверхности батареи топливных элементов поступающим воздухом с такой разностью температур, внесет жесткие локальные напряжения, которые могут привести к повреждению батареи и/или потере эксплуатационных характеристик батареи как из-за быстрого местного охлаждения активных компонентов топливного элемента в данной области, так и из-за потери целостности газонепроницаемого уплотнения или целостности керамического материала.
Таким образом, И8 2005/0089731 является важным, но с принципиальной точки зрения имеющим недостатки раскрытием.
Другой известный уровень техники включает И8 6670069, И8 6866954, И8 2003/0235751, И8 2004/0043267, И8 2005/0014046, И8 2005/0074659, И8 2006/0204796 и И8 2006/0257696.
Настоящее изобретение стремится преодолеть недостатки решений известного уровня техники.
В соответствии с настоящим изобретением рассматривается среднетемпературная твердооксидная батарея топливных элементов, включающая в себя несущее основание;
кожух, герметично присоединенный к несущему основанию и определяющий объем между несущим основанием и кожухом;
по меньшей мере одну среднетемпературную твердооксидную батарею топливных элементов, установленную на несущем основании и закрытую кожухом;
по меньшей мере один патрубок для впуска газа в объем кожуха;
предварительный нагреватель, соединенный по текучей среде с подачей окислителя и по меньшей мере одним впуском газа и приспособленный для подачи окислителя из источника окислителя в объем кожуха через впуск газа, при этом каждая батарея топливных элементов включает в себя по меньшей мере один слой батареи топливных элементов, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один среднетемпературный твердооксидный топливный элемент, каждый из которых имеет концевой впуск окислителя и концевой отвод выпуска отработанного окислителя;
при этом по меньшей мере одна батарея топливных элементов имеет по меньшей мере один открытый разветвленный впуск газа, образующий открытый конец манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов; и по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск газа, при этом упомянутый по меньшей мере один впуск газа внутрь объема кожуха расположен на расстоянии от открытого конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов таким образом, что используемый окислитель поступает в объем кожуха через по меньшей мере один впуск газа и проходит вокруг наружной стороны по меньшей мере одной батареи топливных элементов по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа, при этом возникает прямой перенос тепла между окислителем и наружной поверхностью упомянутого по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов перед входом окислителя внутрь открытого разветвленного впуска газа, при этом предварительный нагреватель сконфигурирован таким образом, что используемый окислитель, поступающий из источника окислителя, нагревается и подается в объем кожуха через по меньшей мере один впуск газа при температуре не более чем на 100°С ниже, чем используемая температура эксплуатации у загрузочного конца топливного элемента, ближайшего по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа (например, при температуре на 100°С ниже или горячее чем 100°С ниже используемой температуры эксплуатации на загрузочном конце топливного элемента, ближайшего по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа).
Настоящее изобретение преследует цель достижения ряда значительных преимуществ с помощью подачи окислителя в объем кожуха в определенной температурной области и обеспечения нагрева в объеме кожуха. Прежде всего, это позволит значительно снизить размер и массу составных частей подогревателя, используемого для нагрева окислителя, прежде чем он поступит в батарею топливных элементов, в свою очередь, уменьшая размер и стоимость готовой продукции. Подавая окислитель внутрь объема кожуха, действующего на расстоянии от открытого впуска газа по меньшей мере одной батареи топливных элементов и давая возможность окислителю охлаждать поверхность по меньшей мере одной батареи топливных элементов и, в свою очередь, нагревать окислитель, настоящее изобретение преследует цель вызвать значительное снижение температурного градиента в поперечном направлении батареи топливных элементов, в свою очередь, увеличивая производительность батареи топливных элементов и уменьшая механические напряжения батареи топливных элементов и увеличивая срок службы. Это не было ни предложено, ни раскрыто в известном уровне техники.
В отличие от приведенного выше примера для системы теплообмена требовалось приблизительно 1 кВт электроэнергии на выходе из системы топливного элемента, если требуемая температура потока газа-окислителя батареи топливных элементов, выходящая из системы теплообмена, уменьшается с приблизительно 480 до приблизительно 455°С, увеличение теплового потенциала между теплоносителями означает, что необходимая производительность системы теплообмена может быть значительно снижена, а также соответственно уменьшена сложность, стоимость и масса. Для приведенного выше примера сис
- 3 015917 темы топливных элементов с выходной электрической мощностью 1 кВт масса может быть снижена почти до 2,5 кг, т.е. снижение массы почти на 30%. Аналогично, физические размеры такой системы теплообменников могут быть также значительно уменьшены, что является другой желательной характеристикой любой сборки батареи топливных элементов, где пространство и вес часто пользуются повышенным спросом.
При эксплуатации батарея топливных элементов, включающая в себя по меньшей мере один топливный элемент, генерирует тепло, электричество и воду в результате электрохимических процессов, происходящих в топливном элементе (топливных элементах). В результате внутреннего электрического сопротивления компонентов батареи топливных элементов возникает дополнительное тепло, генерируемое по мере того, как электрический ток протекает через компоненты батареи топливных элементов. Это означает, что температура топливного элемента и компонентов, окружающих топливный элемент, повышается по мере прохождения потока газа от входа (входов) к выходу (выходам). Таким образом, часто наблюдается, что температура газа (жидкости) у впускного конца движения текучей среды батареи топливных элементов меньше, чем температура текучей среды на выходе. Такой перепад температур вызывает температурный градиент по пути движения текучей среды и имеет результатом в батарее топливных элементов и ее компонентах наличие разных температур между потоками газа на впуске и выпуске. Таким образом, наружная поверхность батареи топливных элементов может иметь различные температуры на пути газа на впускном конце (например, открытый впуск манифольда) и на выпускном конце (например, внутренний разветвленный выходной конец).
Желательно минимизировать температурный градиент внутри батареи топливных элементов для того, чтобы запустить и оптимизировать эффективный режим работы батареи топливных элементов. Снижение температурного градиента в батарее топливных элементов и, таким образом, по меньшей мере в одном слое батареи топливных элементов снижает механические напряжения, вызванные температурой, на компонентах батареи топливных элементов. Таким образом, минимизация температурного градиента вдоль электрохимически активной зоны топливного элемента не только выгодна для результативности и степени использования топливного элемента, но может, кроме того, снизить степень сложности системы, снизить общую стоимость системы и может дать в результате более надежную систему.
Предпочтительно предварительный нагреватель располагается снаружи объема кожуха.
Предпочтительно сборка батареи топливных элементов не включает в себя предварительный нагреватель для впуска газа или систему теплообмена, расположенные внутри упомянутого объема кожуха. В частности, предпочтительно, что кожух и/или несущее основание не содержат поверхность теплообмена теплообменника, имеющего используемую холодную сторону на внутренней стороне объема кожуха и используемую горячую сторону, расположенную снаружи объема кожуха и в тепловой коммуникации с выпуском газа сборки батареи топливных элементов, в частности выпуска окислителя батареи топливных элементов. Наиболее предпочтительно, чтобы такой предварительный нагреватель впуска газа, расположенный внутри упомянутого объема кожуха, не являлся предварительным нагревателем окислителя.
Предпочтительно, что предварительный нагреватель конфигурируется таким образом, что используемый окислитель из источника окислителя нагревается и подается в объем кожуха по меньшей мере через один впуск газа при температуре не более чем 80°С, предпочтительно не более чем на 70°С, предпочтительно не более чем на 60°С, предпочтительно не более чем на 50°С ниже используемой температуры эксплуатации на впуске топливного элемента, ближайшего по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа.
Как будет учтено, при эксплуатации сборки батареи топливных элементов в различных режимах (например, запуск, устойчивое состояние и т.д.) возможно, что предварительный нагреватель будет подавать окислитель в объем кожуха при температуре выше, чем используемая температура на впускном конце топливного элемента, ближайшего по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа.
Предпочтительно, если упомянутая батарея топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере один внутренний разветвленный впуск топлива.
Предпочтительно упомянутая батарея топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск отработанного топлива.
В некоторых вариантах (модификациях) по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск газа включает по меньшей мере один смешанный внутренний разветвленный выпуск отработанного топлива и выпуск окислителя.
Прямая передача тепла означает, что окислитель непосредственно контактирует с наружной поверхностью по меньшей мере одной батареи топливных элементов. В частности, эта наружная поверхность может включать боковую поверхность по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов. Наружная поверхность может также включать боковую поверхность дополнительных компонентов батареи топливных элементов, таких как межсоединительные пластины и/или уплотнительные прокладки слоя батареи или непроводящие прокладки (уплотнения). Таким образом, прямая передача тепла осуществляется от наружной поверхности по меньшей мере одной батареи топливных элементов к прохо
- 4 015917 дящему над ней окислителю, это может влиять на заданный окончательный нагрев окислителя до того, как он поступит внутрь по меньшей мере одной батареи топливных элементов.
Впуск газа внутрь объема кожуха располагается на расстоянии от открытого конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов. Предпочтительно впуск газа в объем кожуха располагается на противоположной стороне по меньшей мере одной батареи топливных элементов по направлению к открытому концу манифольда. Там, где существует более одного открытого манифольда внутрь по меньшей мере одной батареи топливных элементов, впуск газа в объем кожуха может располагаться на удалении и в основном на равном расстоянии (эквидистантно) от открытых манифольдов.
В определенных модификациях (конструкциях) по меньшей мере один впуск газа включает в себя изолированный впуск газа. В альтернативных модификациях по меньшей мере один впуск газа включает в себя множество впусков газа.
В определенных модификациях по меньшей мере один впуск газа располагается в несущем основании. В альтернативных модификациях по меньшей мере один впуск газа располагается в кожухе. Для различных модификаций местоположений и числа (количества) впусков газа сборка батареи топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере одну перегородку, деталь конструкции или компонент, расположенные в канале для движения текучей среды по меньшей мере с одним впуском газа, для того, чтобы поддержать требуемое распределение текучей среды, поступающей в объем кожуха через впуск газа. В частности, в конструкциях (модификациях), где по меньшей мере один впуск газа располагается в несущем основании, могут быть предусмотрены манифольд или компонент для содействия распределению используемого потока газа на впуске над всей горячей поверхностью батареи топливных элементов, помогая таким образом избежать любых застойных областей потоков текучей среды в объеме кожуха, а также помогая избежать образования избыточных нежелательных концентраций потока газа. Распределение потока газа на впуске должно быть разработано с учетом неравномерности температуры на поверхности батареи топливных элементов.
Кожух размещается так, чтобы оградить по меньшей мере одну батарею топливных элементов с зазором между по меньшей мере одной батареей топливных элементов и внутренней поверхностью кожуха. Пространство между по меньшей мере одной батареей топливных элементов, несущим основанием батареи топливных элементов и внутренней поверхностью кожуха создает объем кожуха.
Предпочтительные конфигурации показаны ниже, и, имея впуск газа в объем кожуха, расположенный на расстоянии от открытого конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, можно заставить используемый входящий газ протекать вокруг наружной поверхности по меньшей мере одной батареи топливных элементов перед тем, как он достигнет открытого конца манифольда, через который он может поступать по меньшей мере в один открытый разветвленный впуск газа и проходить по меньшей мере к одному топливному элементу.
Такое расположение учитывает теплообмен между по меньшей мере одной батареей топливных элементов и впуском газа над увеличенной площадью поверхности по сравнению с устройствами известного уровня техники и, таким образом, предусматривает увеличение требуемой конечной температуры в виде простой и удобной конструкции сборки батареи топливных элементов.
Кроме того, поскольку по меньшей мере один впуск газа внутрь объема кожуха расположен на удалении от по меньшей мере одного открытого конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, он будет обычно располагаться граничащим по меньшей мере с одним концом выпуска газа по меньшей мере одной батареи топливных элементов, которая при эксплуатации обычно является областью максимальной температуры по меньшей мере одной батареи топливных элементов. Термический потенциал между окислителем, входящим через впуск окислителя внутрь объема кожуха, и прилегающей (соседней) частью по меньшей мере одной батареи топливных элементов будет, следовательно, высоким, и скорость теплообмена будет высокой, означая, что теплообмен будет происходить при относительно высокой скорости. Поскольку газ в объеме кожуха нагревается и движется к более холодному концу открытого манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, термический потенциал между окислителем и прилегающей частью по меньшей мере одной батареи топливных элементов будет ниже, поэтому скорость теплообмена будет ниже и будет иметь место меньший теплообмен. В целом это означает, что теплообмен будет меньше у более холодного конца открытого манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов и больше у более горячего конца, расположенного на удалении, означая, что температурный градиент через батарею топливных элементов может быть уменьшен.
Предпочтительно по меньшей мере одна батарея топливных элементов и кожух располагаются таким образом, что используемый поток окислителя от впуска газа в объем кожуха к концу открытого манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, прежде всего, происходит вокруг боковых сторон по меньшей мере одной батареи топливных элементов, а не над вершиной по меньшей мере одной батареи топливных элементов.
Например, по меньшей мере одна батарея топливных элементов и кожух могут иметь такие размеры, что узкий просвет задается между вершиной по меньшей мере одной батареи топливных элементов и кожухом, так что при эксплуатации он ограничивает поток окислителя через верхнюю часть по меньшей
- 5 015917 мере одной батареи топливных элементов. В качестве варианта по периметру по меньшей мере одной батареи топливных элементов может быть предусмотрена перегородка (прокладка) для того, чтобы сделать перемычку между ней (батареей) и кожухом и блокировать поток окислителя. Предпочтительно такая перегородка является теплоизолирующей для снижения или минимизации теплопередачи по меньшей мере от одной батареи топливных элементов к кожуху. В качестве варианта теплоизолирующая преграда может быть предусмотрена в верхней части по меньшей мере одной батареи топливных элементов между ней (батареей) и кожухом для того, чтобы уменьшить или предотвратить протекание окислителя через верхнюю часть по меньшей мере одной батареи топливных элементов. Предпочтительно такая теплоизолирующая перегородка контактирует с кожухом для того, чтобы воздействовать на прокладку между по меньшей мере одной батареей топливных элементов и кожухом и предотвратить протекание окислителя над верхней частью батареи топливных элементов. В качестве варианта кожух может контактировать с верхней частью батареи топливных элементов, воздействуя на прокладку между по меньшей мере одной батареей топливных элементов и кожухом и предотвращая протекание потока окислителя над верхней частью батареи топливных элементов.
По меньшей мере одна батарея топливных элементов желательно включает в себя концевую пластину, расположенную в верхней части батареи, и такая концевая пластина может иметь форму и размеры, позволяющие контролировать поток окислителя над верхней частью по меньшей мере одной батареи топливных элементов, например, с помощью размещения стоек, штифтов, перегородок или объектов, которые влияют на поток используемого газа.
Это может быть существенным преимуществом при уменьшении температурного градиента между центральной частью и концами батареи топливных элементов. Батарея топливных элементов, состоящая из ряда слоев батареи топливных элементов и, таким образом, из ряда топливных элементов, будет действовать при увеличенной производительности, если температурный градиент между ячейками в направлении пакетирования минимизируется. С этой точки зрения доказано, что уменьшение потерь тепла на концевых пластинах батареи топливных элементов в верхней и нижней ее частях является значительным преимуществом. Таким образом, минимизация потока окислителя в объеме кожуха над концевыми пластинами батареи топливных элементов будет содействовать этой задаче уменьшением количества тепла, переданного окислителем от концевых пластин в объем кожуха. Поток над верхней частью концевой пластины может быть минимизирован с помощью физического барьера между концевой пластиной и кожухом, которая может быть выполнена из теплоизоляционного материала.
При эксплуатации батарея топливных элементов генерирует достаточное количество тепла, которое должно быть удалено для того, чтобы обеспечить эффективный электрохимический процесс топливного элемента. Впуск газа, поступающего по меньшей мере в одну батарею топливных элементов, выполняет важную роль эффективного охлаждения внутри батареи. Обычно это достигается при пропускании избыточного объема окислителя (например, имея молярный объем кислорода по меньшей мере, например, в 2, 3 или 4 раза больше необходимого для окисления топлива) через батарею топливных элементов. Однако это, в свою очередь, требует расходования энергии, например, на вентиляторы для пропускания окислителя через сборку батареи топливных элементов, поэтому некоторые улучшения в общей системе теплообмена по меньшей мере от одной батареи топливных элементов к впуску газа, особенно окислителя, могут уменьшить объем газа, требуемого для влияния на требуемый теплообмен, и, в свою очередь, могут уменьшить расход энергии системы сборок батареи топливных элементов. Предоставление наружной поверхности по меньшей мере одной батареи топливных элементов в качестве поверхности теплообмена может, кроме того, добавить преимущества, увеличивая теплоотдачу к каждой единице объема впускаемого газа и снижая, таким образом, количество требуемого газа на впуске.
Герметичное соединение основания кожуха с несущим основанием достигается преимущественно с помощью сварки, пайки или приклеивания. Предпочтительно сборка батареи топливных элементов дополнительно включает теплоизоляционный материал, расположенный между несущим основанием и кожухом. Предпочтительно теплоизоляционный материал делается в виде уплотнительной прокладки, таким образом уплотнительная прокладка может быть размещена между кожухом и несущим основанием, и для создания необходимой герметизации применяется сжатие уплотнительной прокладки. Такая прокладка является предпочтительно теплоизоляционной и газонепроницаемой прокладкой, например вермикулитовой или витоновой уплотняющей прокладкой. Таким образом, кожух может быть изолирован от передачи тепла по меньшей мере от одной батареи топливных элементов через несущее основание.
Предпочтительно кожух обеспечен изоляционным материалом, расположенным по меньшей мере на одной из его внутренних и внешних поверхностей. Это способствует в дальнейшем изоляции кожуха от передачи тепла по меньшей мере от одной батареи топливных элементов и также влияет на снижение теплопередачи между кожухом и другими ее наружными компонентами.
Для того чтобы в дальнейшем усилить поток газа внутрь объема кожуха, впуск газа в объем кожуха предпочтительно снабжается по меньшей мере одним дефлектором.
Предпочтительно кожух снабжается по меньшей мере одним дефлектором, протягивающимся внутрь объема кожуха и имеющим соответствующую форму и размеры для того, чтобы контролировать
- 6 015917 поток жидкости внутри объема кожуха. В частности, по меньшей мере один дефлектор может препятствовать потоку жидкости, встречающемуся над верхней частью по меньшей мере одной батареи топливных элементов.
В качестве варианта кожух может быть снабжен по меньшей мере одной дополнительной деталью поверхности, такой как ребро или штифт, для контроля направления потока текучей среды и/или для того, чтобы направить поток текучей среды вокруг по меньшей мере одной батареи топливных элементов, вместо того, чтобы направлять над верхней частью по меньшей мере одной батареи топливных элементов.
Как отмечалось выше, по меньшей мере одна батарея топливных элементов и кожух предпочтительно имеют размеры, способствующие контролю потока текучей среды внутри объема кожуха, предпочтительно помогая потоку текучей среды проходить вокруг по меньшей мере одной батареи топливных элементов, а не над ее верхней частью.
Если кожух изготавливается как штампованное изделие, то для задания соответствующих элементов поверхности в кожухе может быть использован угол вытягивания для осуществления контроля текучей среды в процессе эксплуатации.
По меньшей мере один дефлектор предпочтительно конструируется таким образом, чтобы направлять поток текучей среды рядом с поверхностью по меньшей мере одной батареи топливных элементов.
Сборка батареи топливных элементов предпочтительно включает в себя по меньшей мере один дополнительный впуск газа в объем кожуха, размещенный между открытым разветвленным концом по меньшей мере одной батареи топливных элементов и по меньшей мере одним впуском газа внутрь объема кожуха, расположенным в стороне от него (кожуха). Такой дополнительный по меньшей мере один впуск газа может быть размещен, может иметь размеры и форму, и его используемый контролируемый поток газа может управляться так, чтобы направлять поток газа навстречу открытому разветвленному концу по меньшей мере одной батареи топливных элементов. Кроме того, дополнительный объем газа может быть использован для регулирования и изменения скорости газового потока в объеме кожуха и изменения температуры газа, поступающего внутрь по меньшей мере одного открытого конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов. Например, в процессе выключения системы топливного элемента газ, поступающий по меньшей мере в один дополнительный впуск газа, может быть значительно холоднее, чем тот, который поступает по меньшей мере в один впуск газа, и это будет значительно ускорять уменьшение температуры батареи топливных элементов, приводя к уменьшению времени выключения системы.
Для того чтобы в дальнейшем активировать передачу тепла от наружной поверхности по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов, могут быть предусмотрены дополнительные элементы, включая, например, выступы, такие как ребра, штыри или лопасти, простирающиеся по меньшей мере от одного слоя в батарее топливных элементов (предпочтительно включая по меньшей мере один топливный элемент), обеспечивая дополнительную площадь поверхности, вдоль которой может иметь место теплопередача, и/или создавая турбулентность в потоке газа вблизи поверхности батареи для улучшения теплопередачи.
Зазор между кожухом и по меньшей мере одним слоем батареи топливных элементов, или любым выступом оттуда, или деталью (элементом) поверхности в ней предпочтительно располагается так, чтобы увеличить поток газа и, следовательно, увеличить перенос тепла вдоль элемента поверхности.
Предпочтительно один формованный профиль предусматривается по краю по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов для того, чтобы усилить турбулентность потока газа.
Для того чтобы помочь при пуске системы, в течение которого эксплуатационная эффективность ниже оптимальной из-за низкой эксплуатационной температуры, в кожухе предусматривается нагреватель, предпочтительно электрический нагреватель, расположенный таким образом, что используемая текучая среда (в частности, газ) в объеме кожуха нагревается с помощью нагревателя, например, до того, как он поступит в открытый конец манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, более детально до его впуска в объем кожуха. Предпочтительно предварительный нагреватель монтируется на внутренней поверхности кожуха или наружной поверхности кожуха. Нагреватель может быть выполнен из материала, похожего на материал, из которого изготавливают детали реактора. В качестве варианта кожух может быть выполнен из диэлектрического материала, который нагревается при приложении тока.
В определенных вариантах воплощения подобный электрический нагреватель принимает форму нагревательного элемента (обернутого вокруг элемента, помещенного или расположенного вокруг нагревательного элемента) или содержащегося в блоке распределения газа (например, впуск окислителя внутрь объема кожуха или устройство распределения потока) таким образом, что используемый окислитель (например, воздух), поступающий внутрь объема кожуха, проходит над нагревательным элементом. В определенных вариантах воплощения нагреватель является составной частью предварительного нагревателя.
Предпочтительно внутренняя поверхность кожуха снабжена материалом, абсорбирующим или адсорбирующим серу, для удаления серы из окислителя в процессе эксплуатации, прежде чем окислитель поступит внутрь по меньшей мере одного открытого разветвленного впуска газа. Например, для того
- 7 015917 чтобы уловить остаточную серу в дополнительном силовом оборудовании для автомобильной промышленности, абсорбент или адсорбент серы может уловить серу на уровне, соотнесенном с эксплуатацией системы топливных элементов в загрязненном городском воздухе.
Предпочтительно на внутренней поверхности кожуха предусмотрен абсорбент или адсорбент хрома (Сг), например, в виде покрытия для удаления при эксплуатации любых соединений хрома при подаче окислителя, снижая, таким образом, возможность отравления Сг (хромом) катода топливного элемента.
Предпочтительно объем кожуха, по меньшей мере, частично заполняется теплопроводящей сеткой, сетчатым волокном или наполнителем, который при эксплуатации усиливает передачу тепла по меньшей мере между одной батареей топливных элементов и газом. Более предпочтительно, чтобы такой материал не был электропроводным. Также более предпочтительно, чтобы он был покрыт по меньшей мере одним из материалов, абсорбирующих серу или адсорбирующих серу.
Предпочтительно, чтобы сборка батареи топливных элементов дополнительно была снабжена по меньшей мере одной газовой системой теплообмена, внешней по отношению к объему кожуха. Более предпочтительно, что по меньшей мере одна система газового теплообмена включает в себя устройство теплообмена, которое находится в канале для движения текучей среды по меньшей мере одного внутреннего разветвленного выпуска газа и в процессе эксплуатации использует выходящий поток газа в качестве нагревающей текучей среды, газ, который должен входить внутрь объема кожуха, используется в качестве охлаждающей среды. Это может позволить специальное (дополнительное) и тепловое взаимодействие по меньшей мере одной газовой системы теплообмена с впуском газа и внутренним разветвленным выпуском газа.
Предпочтительно для дальнейшего улучшения характеристик батареи топливных элементов, что входящее (подаваемое) топливо также предварительно нагревается перед тем, как оно входит в батарею топливных элементов. Это предпочтительно достигается с помощью прохождения отработанного потока топлива вдоль внутреннего разветвленного выпуска топлива к теплообменнику газ-газ и по меньшей мере одного конденсирующего теплообменника для удаления паров воды и регенерирования тепла. Современный осушитель отработанного потока топлива, таким образом, содержит не вступивший в реакцию топливный газ, и тепловая энергия, сохраненная в виде неиспользованной химической энергии, регенерируется при прохождении к горелке, где он смешивается с отработанным потоком окислителя, который прошел вдоль внутреннего разветвленного выпуска окислителя, и горит. Это создает высокотемпературную горелку выходящего газа, которая предпочтительно используется для обеспечения источника тепла для нагрева входящего топлива. В некоторых вариантах воплощения такая тепловая энергия используется для поддержания эндотермического пара, который способствует риформингу входящего топлива. Горелка выходящего газа затем перемещается предпочтительно к блоку парогенератора для генерирования пара, требуемого для эндотермического пара (пара, поглощающего тепло), который подвергается риформингу перед тем, как он поступает в дополнительную горелку поджига и затем поступает на вход (впуск) системы газового теплообмена.
Если предусматриваются такие сложные (многократные) этапы теплообмена, то это особенно выигрышно и желательно для стольких термически близких этапов, насколько это возможно. Например, при условии, что упомянутый выше этап теплообмена и этап проведения химической реакции соединяются как по меньшей мере один объединенный блок (узел), имеется возможность уменьшения размеров сборки батареи топливных элементов. Например, объединенный (группированный) парогенератор, установка для риформинга топлива и продукт риформинга охладителя могут быть представлены в одном блоке. Такое устройство или устройства предпочтительно присоединены непосредственно к нижней стороне несущего основания с противоположной стороны батареи топливных элементов. Таким образом, длина пути газа значительно снижается, и соединения в газопроводе минимизируются, снижая количество узлов и риск утечек через соединения и упрощая систему сборки.
Предпочтительно, что по меньшей мере одна батарея топливных элементов является металлически укрепленной среднетемпературной твердооксидной батареей топливных элементов (1Т-8ОЕС), более предпочтительно, как было показано в И8 6794075.
Предпочтительно кожух изготавливается по меньшей мере из одного слоя пластмассы, керамики или металла или смеси по меньшей мере двух из этих материалов, например облицованный металлом пластмассовый кожух. Наиболее предпочтительно кожух изготавливается из нержавеющей стали, получаемой, например, глубоким отпуском, изгибанием и свариванием, пайкой твердым или среднеплавким припоем или литьем. Для использования в низкотемпературных топливных элементах кожух формуется предпочтительно литьевым дутьем из соответствующего материала.
Предпочтительно кожух является теплоизолированным по меньшей мере на одной из наружной или внутренней стороне, более предпочтительно на наружной стороне. Соответствующие изоляционные слои включают в себя, но не ограничиваются слоями, которые наматываются или подгоняются, или могут быть выполнены из более чем одного слоя и более чем из одного изоляционного материала. Предпочтительно для средне- или высокотемпературной системы топливных элементов предусматривается многослойная изоляция, включающая в себя первый относительно объемный внутренний слой, способный выдерживать температуру эксплуатации (например, изоляция, предоставленная МтстоШетт 1пс (ΤΝ, И8Л)),
- 8 015917 и второй более тонкий наружный слой, включающий в себя Акреп Аегоде1 (КТМ) (Акреп АегодеИ, 1пс., МА, И8А), способный выдерживать эксплуатационный режим, выходящий за пределы первого или внутреннего изоляционного слоя (слоев). В целом, это может предоставить определенный выигрыш в виде снижения объема общей изоляции, наряду с обеспечением соответствующей изоляции, способной выдерживать температуры, превышающие температурную область эксплуатации наружного слоя изоляции.
Настоящее изобретение применяется в равной степени для сборок батареи топливных элементов, в которых используется разнообразие схем газовых потоков, включающих совместный поток (поток в одном направлении), противоток, переток (поперечный поток).
Также представленной в соответствии с настоящим изобретением является сборка батареи топливных элементов, включающая в себя сборку батареи топливных элементов в соответствии с настоящим изобретением.
Также представленным в соответствии с настоящим изобретением является способ управления (эксплуатации) среднетемпературной твердооксидной сборкой батареи топливных элементов упомянутой сборки батареи топливных элементов, включающей несущее основание;
кожух, герметично присоединенный к упомянутому несущему основанию и задающий объем между упомянутым несущим основанием и упомянутым кожухом;
по меньшей мере одну среднетемпературную твердооксидную батарею топливных элементов, монтируемую на упомянутом несущем основании и закрытую упомянутым кожухом;
по меньшей мере один впуск газа внутрь упомянутого объема кожуха и предварительный нагреватель в системе коммуникации жидкости с подачей окислителя и упомянутым по меньшей мере одним впуском газа и адаптированный для подачи окислителя из упомянутого источника окислителя в упомянутый объем кожуха через упомянутый впуск газа;
при этом каждая батарея топливных элементов включает по меньшей мере один слой батареи топливных элементов, каждый из которых включает по меньшей мере один среднетемпературный твердооксидный топливный элемент, каждый из которых имеет впускной конец топлива и выпускной конец отработанного окислителя;
при этом по меньшей мере одна батарея топливных элементов имеет по меньшей мере один открытый разветвленный впуск газа, задающий открытый конец манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, и по меньшей мере один внутренне разветвленный выпуск газа;
при этом по меньшей мере один впуск газа в упомянутый объем кожуха расположен на расстоянии от упомянутого открытого разветвленного конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, при этом способ включает в себя этапы прохождения окислителя внутрь упомянутого объема кожуха через по меньшей мере один впуск газа, прохождения его вокруг наружной стороны по меньшей мере одной батареи топливных элементов по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа, при этом прямой перенос тепла возникает между окислителем и наружной поверхностью по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементом прежде, чем окислитель поступит внутрь открытого разветвленного впуска газа, предварительный нагреватель, конфигурированный таким образом, что используемый окислитель из источника окислителя нагревается и поступает в упомянутый объем кожуха через впуск газа при температуре не более чем на 100°С ниже используемой температуры эксплуатации на впускном конце топливного элемента, ближайшего к открытому разветвленному впуску газа (например, при температуре на 100°С ниже или более горячим чем на 100°С ниже используемой температуры эксплуатации у впускного конца топливного элемента, ближайшего к открытому разветвленному впуску газа).
Предпочтительно способ дополнительно включает в себя этап проведения электрохимической реакции окислителя с топливом по меньшей мере на одном топливном элементе для генерирования тепла и электричества.
Изобретение будет в дальнейшем очевидно из следующего описания со ссылками на несколько фигур прилагаемых чертежей, которые показывают только в виде примера образцы сборок батареи топливных элементов. На фигурах:
фиг. 1 показывает частичный боковой разрез сборки батареи топливных элементов настоящего изобретения;
фиг. 2 - поток текучей среды окислителя в сборке батареи топливных элементов фиг. 1;
фиг. 3 - сечение по линиям А-А', показывающее поток текучей среды окислителя в сборке батареи топливных элементов фиг. 1;
фиг. 4 - сечение по линиям В-В', показывающее отдельный слой батареи топливных элементов;
фиг. 5 - частичный боковой разрез следующей сборки батареи топливных элементов, в которую дополнительно включена система теплообмена окислителя;
фиг. 6 - альтернативную сборку батареи топливных элементов с впусками окислителя, расположен
- 9 015917 ными в кожухе;
фиг. 7 - альтернативную сборку батареи топливных элементов с впусками окислителя, расположенными в кожухе и в несущем основании; и фиг. 8 - альтернативную сборку батареи топливных элементов с впусками окислителя, расположенными в несущем основании, и дополнительно содержащую устройство распределения потока.
Конструкции топливных элементов и сборок батареи топливных элементов хорошо известны среднему специалисту и, в частности, включают И8 6794075, \УО 02/35628, \УО 03/075382, \УО 2004/089848, \УО 2005/078843, \УО 2006/079800 и \УО 2006/106334, которые полностью включены сюда посредством ссылки.
В первом варианте воплощения изобретения сборки 1 батареи топливных элементов твердооксидная батарея 10 топливных элементов собирается из набора слоев 20 батареи топливных элементов, с каждым слоем 20 батареи топливных элементов, содержащим один топливный элемент 30 (в других вариантах воплощения изобретения, не показанных, каждый слой 20 батареи топливных элементов включает в себя множество топливных элементов 30). Каждый топливный элемент включает в себя анод 31, электролит 32 и катод 33, монтируемые на металлической подложке 34 топливного элемента и закрывающие пористую область 36 подложки топливного элемента, вокруг которой расположена непористая область 35 подложки. Электропроводящая межсоединительная пластина 37 предусматривает систему трубопроводов (манифольд) для потока текучей среды. Металлическая подложка 34 первого слоя 20 батареи топливных элементов предохраняется от прямого электрического контакта с межсоединительной пластиной 37 второго прилегающего слоя батареи топливных элементов посредством электроизоляционной прокладки 38.
Батарея 10 топливных элементов монтируется на несущем основании 40, и кожух 50 помещается над батареей топливных элементов 10 и герметично соединяется с несущим основанием 40 для ограничения объема 60 кожуха между несущим основанием 40 и кожухом 50 и содержащейся внутри него батареи 10 топливных элементов.
Батарея 10 топливных элементов снабжена открытым разветвленным впуском 70 окислителя, который задает открытый конец 80 манифольда батареи 10 топливных элементов. Каждый слой 20 батареи топливных элементов имеет, кроме того, внутренний разветвленный выход 90 окислителя (для слоя 20 батареи топливных элементов, имеющего единственный топливный элемент, относящийся к концевому выпуску отработанного окислителя) вместе с внутренним разветвленным впуском 100 топлива и внутренним разветвленным выпуском 110 топлива, каждый из которых проходит через каналы (не показанные) в несущем основании 40.
Несущее основание 40 дополнительно снабжено впуском 120 окислителя внутрь объема 60 кожуха, расположенным с противоположной стороны батареи 10 топливных элементов по направлению к открытому концу 80 манифольда.
При эксплуатации топливо 130 подается к стороне анодного электрода топливной ячейки 30 через внутренний разветвленный впуск 100, который проходит через несущее основание 40.
Окислитель (воздух) 140 поступает в объем 60 кожуха через впуск 120 окислителя на противоположном конце батареи 10 топливных элементов к открытому концу 80 манифольда. Устройство сужения потока 150 с теплоизоляцией предусмотрено в верхней части батареи 10 топливных элементов концевой пластины 160 и имеет такие размеры, чтобы контактировать с кожухом 50 и предотвращать воздушный поток между концевой пластиной 160 и кожухом 50. Таким образом, при эксплуатации воздушный поток имеет место в объеме 60 кожуха от впуска 120 окислителя вдоль боковой поверхности батареи топливных элементов к открытому концу 80 манифольда и внутрь батареи 10 топливных элементов. Указатель 210 показывает расход окислителя 140.
Концевая пластина 160 батареи топливных элементов является верхней концевой пластиной, а несущее основание 40 действует как нижняя концевая пластина. Устройства сжатия предусматриваются при необходимости сжатия (уплотнения) по меньшей мере одной батареи топливных элементов, гарантируя необходимую газонепроницаемость и электрический контакт. Примеры соответствующих компрессионных систем включают такие идеи и упоминаются в \УО 2007/085863.
На наружной поверхности 170 батареи 10 топливных элементов предусмотрены выступы в форме ребер (не показанные), имеющие форму и размеры, способствующие усилению воздушного потока по всей поверхности батареи 10 топливных элементов и способствующие теплообмену между наружной частью батареи 10 топливных элементов и окислителем 140.
Окислитель 140 поступает в объем 60 кожуха с исходной температурой около 455°С, а температура эксплуатации на выходе из батареи 10 топливных элементов около внутреннего разветвленного выпуска 90 окислителя составляет около 600°С. Впуск топлива топливной ячейки 30, ближайший к открытому разветвленному впуску 70 окислителя, имеет в установившемся режиме используемую температуру эксплуатации около 500°С. Для того чтобы достичь соответствующей эксплуатационной эффективности, окислитель 140 нагревается до температуры по меньшей мере 480°С перед тем, как он поступает в открытый разветвленный впуск 70 окислителя. Нагревание окислителя 140 осуществляется с помощью
- 10 015917 контактирования и теплообмена батареи 10 топливных элементов с наружной и внутренней поверхностями 190 кожуха 50.
В данном варианте воплощения изобретения внутренний разветвленный впуск 70 окислителя включает в себя дискретный открытый разветвленный впуск для каждого слоя 20 батареи топливных элементов. В других вариантах воплощения изобретения (не показанных) внутренний разветвленный впуск 70 окислителя включает в себя множество открытых разветвленных впусков для каждого слоя батареи топливных элементов. В еще более поздних вариантах воплощения изобретения (не показанных) внутренний разветвленный впуск 70 окислителя включает в себя единственный отрытый разветвленный впуск для множества слоев батареи топливных элементов.
Окислитель 140 при температуре по меньшей мере 480°С поступает на открытый разветвленный впуск 70 окислителя и подается к прикатодному электроду топливной ячейки 30, при этом протекает электрохимическая реакция, в которой окислитель 140 взаимодействует с катодом, а топливо 130 реагирует с анодом, при этом генерируются тепло, вода и электрическая энергия. Электрическая энергия проходит через нагрузку на электрическую схему (не показаны).
Прореагировавшее топливо 130 затем покидает топливную ячейку 30 и слой 20 батареи топливных элементов через внутренний разветвленный выпуск 110 топлива у боковой поверхности батареи 10 топливных элементов на расстоянии от конца 80 открытого манифольда, проходя через несущее основание 40. Прореагировавший окислитель 140 выходит затем из топливной ячейки 30 и слоя 20 батареи топливных элементов через внутренний разветвленный выпуск 90 окислителя у боковой поверхности батареи 10 топливных элементов на расстоянии от открытого конца 80 манифольда, проходя через несущее основание 40.
Таким образом, боковая поверхность батареи 10 топливных элементов, где выходящие газы (окислитель 140 и топливо 130) покидают батарею 10 топливных элементов через внутренний разветвленный выпуск 110 топлива и внутренний разветвленный выпуск 90 окислителя, будет иметь максимальную температуру, поскольку она будет нагреваться горячим отработанным газом, а открытый конец 80 манифольда будет иметь самую низкую температуру, поскольку он передает тепло на впуск 120 потока окислителя. Таким образом, наивысший тепловой потенциал существует (и будет иметь место максимальный теплообмен) между наружной поверхностью батареи 10 топливных элементов на расстоянии от открытого конца 80 манифольда и окислителем 140, поступающим в объем 60 кожуха в той же точке через впуск 120 окислителя.
Такой процесс теплообмена способствует эффективности батареи 10 топливных элементов, так как он влияет на снижение температурного градиента по длине батареи 10 топливных элементов. Такой процесс теплообмена также снижает механические напряжения сборки 1 батареи топливных элементов и позволяет уменьшить размеры и снизить массу предварительного нагревателя 200 относительно тех, которые потребовались бы, если на впуск 70 распределительного устройства окислителя необходимо было подавать воздух при более высокой температуре.
Как показано на фиг. 5, батарея 10 топливных элементов, несущее основание 40 и кожух 50 образуют часть большей системы сборки батарей топливных элементов, которая включает систему 200 теплообмена окислителя (предварительный нагреватель), которая поднимает температуру окислителя 140, протекающего через впуск 120 окислителя, до его начальной температуры на впуске около 455°С, вместе с вытекающим отработанным топливом по направлению к внутреннему разветвленному выпуску 110 топлива, действуя в качестве нагревательной жидкости. Типично, в известном уровне техники система теплообмена окислителя сборки батареи топливных элементов должна была подогревать окислитель до температуры около 480°С до его входа в батарею 10 топливных элементов, а такое снижение температурной нагрузки на предварительный нагреватель окислителя означает, что размер, масса, стоимость и сложность системы 200 теплообмена окислителя могут быть значительно снижены.
Для того чтобы в дальнейшем улучшить характеристики батареи 10 топливных элементов, впуск топлива 130 также подогревается перед тем, как оно поступает в батарею топливных элементов. Это достигается при прохождении потока отработанного топлива 130а вдоль внутреннего разветвленного выпуска 110 топлива к теплообменнику газ-газ 290 и по меньшей мере одному конденсирующему теплообменнику 300 для удаления паров воды и регенерации тепла. Осушенный поток отработанного топлива 130Ь содержит, таким образом, топливный газ 130, не вступивший в реакцию, и тепловая энергия, сохраненная в виде неиспользованной химической энергии, регенерируется (извлекается) при прохождении к горелке 310 с отработанным окислителем 140а, который протек вдоль внутреннего разветвленного выпуска 90 окислителя. Высокотемпературная горелка 320 выходящего газа используется затем в качестве источника тепла для нагревания впускаемого топлива 130. В определенных вариантах воплощения изобретения такая тепловая энергия используется для поддержания риформинга эндотермического пара в установке риформинга 330 впуска топлива 130. Горелка выходящих газов может передаваться (подводиться) к блоку парогенератора 340 для генерации пара 280 с использованием водопровода 270, который требуется для каталитического риформинга перед поступлением в дополнительную горелку поджига (не показана) и затем поступающего в систему 200 теплообмена окислителя.
- 11 015917
В настоящем варианте воплощения изобретения концевая пластина 160 батареи топливных элементов смонтирована между батареей и дном кожуха 50 теплоизолированного устройства 150 ограничения потока, которое блокирует поток текучей среды через верхнюю часть концевой пластины 160 и которое является теплоизолятором кожуха 50 от батареи 10 топливных элементов.
Кроме того, газонепроницаемая теплоизолирующая вермикулитовая прокладка 230 предусматривается между основанием кожуха 50 и несущим основанием 40 для дополнительной теплоизоляции кожуха 50 от батареи 10 топливных элементов.
Дополнительная изоляция предусматривается для компонентов с наружной стороны кожуха 50 с помощью относительно толстого изолирующего слоя 240 материала из МюгоШегт (КТМ) РгеетоиИтд и относительно тонкого наружного изолирующего слоя 250 материала из Акреи Аегоде1 Ругоде1 (КТМ), которые обеспечивают общую требуемую теплоизоляцию кожуха, причем достигая такой изоляции при уменьшении объема изоляционного материала по сравнению с тем, который бы потребовался, если бы для внутреннего изолирующего слоя 240 использовался только один материал.
На фиг. 4 показано сечение по линии В-В' (фиг. 3) (только с целью иллюстрации) увеличенного слоя 20 батареи топливных элементов и дополнительных слоев 21 батареи топливных элементов. Как можно увидеть, воздух 140 поступает в сборку 1 батареи топливных элементов к впуску 120 окислителя, который располагается с противоположной стороны батареи 10 топливных элементов (например, на удалении) от открытого впуска 70 окислителя. Воздух 140 затем проходит вокруг боковой поверхности батареи 10 топливных элементов (поток текучей среды над верхней частью батареи 10 топливных элементов, блокированный газонепроницаемой теплоизоляционной вермикулитовой прокладкой 150, размещенной между и контактирующей с верхней поверхностью концевой пластины 160 батареи топливных элементов и кожухом 50), нагревается и проходит к отрытому разветвленному впуску 70 окислителя слоя 20 батареи топливных элементов и проходит над катодом 33 к среднетемпературному твердооксидному топливному элементу (1Т-8ОРС) 30, вступает в электрохимическую реакцию для генерации тепла, окислов и электричества и выбрасывается через манифольд 90. Топливо 130 поступает в батарею 10 топливных элементов через внутренний разветвленный впуск 100 топлива, проходит над пористой областью 36 подложки топливного элемента, через которую оно проходит к аноду 31 топливного элемента и вступает в электрохимическую реакцию для генерации тепла, окислов (прежде всего окислов углерода и воды) и электричества. Отработанное топливо 130 затем выходит из батареи 10 топливных элементов через внутренний разветвленный выпуск 110 топлива.
Каждый слой 20 батареи топливных элементов включает в себя электропроводящую межсоединительную пластину 37, в которой предусматривается манифольд, для электрического контакта с соседними компонентами батареи 10 топливных элементов. Металлическая подложка 34 топливного элемента монтируется сверху межсоединительной пластины 37 и включает в себя пористую область 36 подложки топливного элемента, окруженную непористой областью 35 подложки топливного элемента. Таким образом, поток текучей среды может иметь место через пористую область 36. Сверху пористой области 36 монтируется топливный элемент 30.
Анод топливного элемента покрывает пористую область 36, а затем электролит 32 топливного элемента распространяется по всему аноду 31 и пористой области 36, не допуская потока текучей среды со стороны топлива топливного элемента 30 к стороне окислителя топливного элемента 30 через пористую область 36. Катод 33 топливного элемента монтируется сверху электролита 32 топливного элемента.
Проводник, проводящий электрический ток (не показан), простирается от катода 33 топливного элемента и создает электрический контакт с электропроводящей межсоединительной пластиной 37, образуя, таким образом, электрическую схему, и на схему подается нагрузка. Дополнительные слои 21 батареи топливных элементов располагаются сверху слоя 20 батареи топливных элементов, а короткое замыкание между металлической подложкой 34 топливного элемента и электропроводящей межсоединительной пластиной 37 соседнего слоя 21 батареи топливных элементов предотвращается с помощью изоляционной прокладки 38, которая дополнительно обеспечивает механическое укрепление дополнительных слоев 21 батареи топливных элементов.
В следующих вариантах исполнения (фиг. 6) предусматривается множество впусков 120 окислителя в кожух 50, точнее в несущее основание 40. Такое расположение способствует потоку газа и распределению газа, в частности, помогает предотвратить зоны стагнации потока газа.
В следующих вариантах воплощения изобретения (фиг. 7) предусматривается множество впусков 120 окислителя как в кожух 50, так и несущее основание 40, и опять это делается для ускорения газового потока, в частности помогает предотвратить зоны стагнации потока газа.
В варианте воплощения изобретения на фиг. 8 предусматривается множество впусков 120 окислителя в несущее основание 40 и предусмотрено устройство 260 распределения потока, включающее в себя перфорированный патрубок, сконструированный для ускорения распределения потока газа от впуска 120 по всему объему 60 кожуха. В возможных вариантах воплощения изобретения (не показаны) устройство 260 распределения потока включает в себя очень пористый керамический материал и гнутый профиль кожуха 50.
- 12 015917
Следует принять во внимание, что нет намерения ограничить настоящее изобретение только упомянутыми вариантами воплощения, причем другие формы изобретения являются легко очевидными специалистам в области техники без отступления от прилагаемой формулы изобретения.
Номера позиций:
- сборка батареи топливных элементов;
- твердооксидная батарея топливных элементов;
- слой батареи топливных элементов;
- дополнительные слои батареи топливных элементов;
- топливный элемент;
- анод топливного элемента;
- электролит топливного элемента;
- катод топливного элемента;
- металлическая подложка топливного элемента;
- непористая область подложки топливного элемента;
- пористая область подложки топливного элемента;
- электропроводящая межсоединительная пластина;
- электроизоляционная прокладка;
- несущее основание;
- кожух;
- объем кожуха;
- открытый разветвленный впуск окислителя;
- открытый конец манифольда;
- внутренний разветвленный выпуск окислителя;
100 - внутренний разветвленный впуск топлива;
110 - внутренний разветвленный выпуск топлива;
120 - впуск окислителя;
130 - топливо;
130а - отработанное топливо;
130Ь - осушитель отработанного топлива;
140 - окислитель (воздух);
140а - отработанный окислитель;
150 - теплоизолированный модуль;
160 - концевая пластина батареи топливных элементов;
170 - наружная поверхность батареи топливных элементов;
190 - внутренняя поверхность кожуха;
200 - система теплообмена окислителя;
230 - газонепроницаемая теплоизолирующая прокладка;
240 - внутренний изоляционный слой;
250 - наружный изоляционный слой;
260 - устройство распределения потока;
270 - вода;
280 - пар;
290 - теплообмен газ-газ;
300 - конденсирующий теплообменник;
310 - горелка отходящего газа;
320 - отходящий газ горелки;
330 - установка риформинга пара;
340 - парогенератор;
350 - вход охлаждающей жидкости;
360 - выход охлаждающей жидкости.
Claims (13)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Среднетемпературная сборка батареи твердооксидных топливных элементов, включающая в себя несущее основание;кожух, герметично присоединенный к несущему основанию и задающий объем между несущим основанием и кожухом;по меньшей мере одну среднетемпературную твердооксидную батарею топливных элементов, смонтированную на несущем основании и закрытую кожухом;по меньшей мере один впуск газа внутрь объема кожуха и предварительный нагреватель, соединенный по текучей среде с источником окислителя и по меньшей мере одним впуском газа и приспособленный для подачи окислителя из источника окислителя в объем кожуха через впуск газа;при этом каждая батарея топливных элементов включает в себя по меньшей мере один слой батареи топливных элементов, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один среднетемпературный твердооксидный топливный элемент, каждый из которых имеет впуск окислителя и выпуск отработанного окислителя;при этом по меньшей мере одна батарея топливных элементов имеет по меньшей мере один открытый разветвленный впуск газа, определяющий открытый конец манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов; и по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск газа;причем по меньшей мере один впуск газа в объем кожуха расположен на удалении от открытого разветвленного конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов таким образом, что используемый окислитель поступает в объем кожуха по меньшей мере через один впуск газа и проходит вокруг наружной стороны по меньшей мере одной батареи топливных элементов по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа, прямая передача тепла возникает между окислителем и наружной поверхностью по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов, прежде чем окислитель поступит в открытый разветвленный впуск газа, при этом предварительный нагреватель имеет такую конфигурацию, что используемый окислитель, поступающий из источника окислителя, нагревается и подается в объем кожуха по меньшей мере через один впуск газа при температуре не более чем на 100°С ниже используемой рабочей температуры у впускного конца топливного элемента, ближайшего по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа.
- 2. Сборка батареи топливных элементов по п.1, не включающая в себя предварительный нагреватель поступающего газа, расположенный внутри упомянутого объема кожуха.
- 3. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, где по меньшей мере одна среднетемпературная твердооксидная батарея топливных элементов является металлически усиленной среднетемпературной твердооксидной батареей топливных элементов.
- 4. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере одна батарея топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере один внутренний разветвленный впуск топлива.
- 5. Сборка батареи топливных элементов по п.4, в которой по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск газа является внутренним разветвленным выпуском отработанного топлива, а батарея топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск отработанного окислителя.
- 6. Сборка батареи топливных элементов по п.4, в которой по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск газа включает в себя по меньшей мере один комбинированный внутренний разветвленный выпуск отработанного топлива и окислителя.
- 7. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, в которой наружная поверхность по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов дополнительно включает по меньшей мере один выступ, способствующий эффективной передаче тепла в процессе эксплуатации между ней и газом.
- 8. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере одна из внутренних поверхностей кожуха и наружная поверхность по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов дополнительно включает в себя по меньшей мере один выступ, способствующий возникновению турбулентности потока текучей среды.
- 9. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, в которой батарея топливных элементов имеет используемую рабочую температуру 450-650°С.
- 10. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере одна среднетемпературная твердооксидная батарея топливных элементов является металлически усиленной.
- 11. Сборка батареи топливных элементов по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая электронную систему, выбранную из группы, содержащей контрольную электронную сис- 14 015917 тему и силовую электронную систему.
- 12. Способ эксплуатации среднетемпературной твердооксидной сборки батареи топливных элементов, включающей в себя несущее основание;кожух, герметично присоединенный к несущему основанию и задающий объем между несущим основанием и кожухом;по меньшей мере одну среднетемпературную твердооксидную батарею топливных элементов, смонтированную на упомянутом несущем основании и закрытую упомянутым кожухом;по меньшей мере один впуск газа внутрь объема кожуха и предварительный нагреватель, соединенный по текучей среде с источником окислителя и по меньшей мере одним впуском газа и приспособленный для подачи окислителя из источника окислителя в объем кожуха через впуск газа;при этом каждая батарея топливных элементов включает в себя по меньшей мере один слой батареи топливных элементов, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один среднетемпературный твердооксидный топливный элемент, каждый из которых имеет впуск окислителя и выпуск отработанного окислителя;при этом по меньшей мере одна батарея топливных элементов имеет по меньшей мере один открытый разветвленный впуск газа, определяющий открытый конец манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов; и по меньшей мере один внутренний разветвленный выпуск газа;при этом по меньшей мере один впуск газа в упомянутый объем кожуха расположен на удалении от открытого разветвленного конца манифольда по меньшей мере одной батареи топливных элементов, при этом способ включает прохождение окислителя внутрь объема кожуха по меньшей мере через один впуск газа, пропускающий окислитель вокруг внешней стороны по меньшей мере одной батареи топливных элементов по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа, прямую передачу тепла, возникающую между окислителем и наружной поверхностью упомянутого по меньшей мере одного слоя батареи топливных элементов, прежде чем окислитель поступит в открытый разветвленный впуск газа, при этом предварительный нагреватель имеет такую конфигурацию, что используемый окислитель, поступающий из источника окислителя, нагревается и подается в объем кожуха по меньшей мере через один впуск газа при температуре не более чем на 100°С ниже используемой рабочей температуры у впускного конца топливного элемента, ближайшего по меньшей мере к одному открытому разветвленному впуску газа.
- 13. Способ по п.12, дополнительно включающий этап проведения электрохимической реакции окислителя и топлива по меньшей мере в одном среднетемпературном твердооксидном топливном элементе для генерирования тепла и электричества.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US89177307P | 2007-02-27 | 2007-02-27 | |
| GBGB0703762.5A GB0703762D0 (en) | 2007-02-27 | 2007-02-27 | Improved hot box |
| PCT/GB2008/000645 WO2008104760A1 (en) | 2007-02-27 | 2008-02-27 | Fuel cell stack flow hood |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200970803A1 EA200970803A1 (ru) | 2010-04-30 |
| EA015917B1 true EA015917B1 (ru) | 2011-12-30 |
Family
ID=39262707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200970803A EA015917B1 (ru) | 2007-02-27 | 2008-02-27 | Проточный кожух батареи топливных элементов |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8642227B2 (ru) |
| EP (1) | EP2115805B1 (ru) |
| JP (1) | JP5284289B2 (ru) |
| KR (1) | KR101451456B1 (ru) |
| AU (1) | AU2008220596B8 (ru) |
| CA (1) | CA2678617C (ru) |
| EA (1) | EA015917B1 (ru) |
| GB (1) | GB2447136B8 (ru) |
| HK (1) | HK1132091A1 (ru) |
| IL (1) | IL200369A0 (ru) |
| MX (1) | MX2009008979A (ru) |
| WO (1) | WO2008104760A1 (ru) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2008220596B8 (en) * | 2007-02-27 | 2013-04-04 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Fuel cell stack flow hood |
| DE102008018630B4 (de) | 2008-04-14 | 2013-05-29 | Staxera Gmbh | Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellensystem und Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels |
| GB2461115A (en) | 2008-04-23 | 2009-12-30 | Ceres Power Ltd | Fuel Cell Module Support |
| GB2462849B (en) * | 2008-08-21 | 2012-03-07 | Ceres Ip Co Ltd | Improved fuel cell stack flow hood air flow using an air distribution device |
| DK2313942T3 (da) * | 2008-08-21 | 2012-08-20 | Ceres Ip Co Ltd | Forbedret luftstrømning i luftføringshætte til brændselscellestak ved anvendelse af en luftfordelingsanordning |
| JP2011049105A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toto Ltd | 燃料電池システム |
| WO2011083534A1 (ja) * | 2010-01-05 | 2011-07-14 | パナソニック株式会社 | 燃料処理装置 |
| DE102010001260A1 (de) * | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Brennstoffzellensystem mit verbesserter Brenngaszirkulation |
| JP6070923B2 (ja) * | 2011-09-07 | 2017-02-01 | Toto株式会社 | 固体酸化物型燃料電池 |
| CN103875111B (zh) | 2011-10-14 | 2016-10-19 | 托普索公司 | 堆叠组件 |
| JP6517835B2 (ja) * | 2014-03-12 | 2019-05-22 | セレス インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド | 燃料電池スタック構成 |
| GB2534124B (en) | 2014-12-19 | 2017-04-19 | Ceres Ip Co Ltd | A swirl burner assembly and method |
| US11527766B2 (en) | 2014-12-19 | 2022-12-13 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Fuel cell system and tail gas burner assembly and method |
| GB2550317B (en) | 2016-03-09 | 2021-12-15 | Ceres Ip Co Ltd | Fuel cell |
| WO2018020686A1 (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池 |
| GB2563848B (en) | 2017-06-26 | 2022-01-12 | Ceres Ip Co Ltd | Fuel cell stack assembly |
| JP7243728B2 (ja) | 2018-09-05 | 2023-03-22 | 住友電気工業株式会社 | クロム吸着材料および燃料電池 |
| EP3849003A4 (en) | 2018-09-05 | 2022-06-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | FUEL CELL |
| GB201913907D0 (en) | 2019-09-26 | 2019-11-13 | Ceres Ip Co Ltd | Fuel cell stack assembly apparatus and method |
| GB201915294D0 (en) | 2019-10-22 | 2019-12-04 | Ceres Ip Co Ltd | Alignment apparatus and methods of alignment |
| GB201915438D0 (en) | 2019-10-24 | 2019-12-11 | Ceres Ip Co Ltd | Metal-supported cell unit |
| EP4078705A1 (en) | 2019-12-20 | 2022-10-26 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. | Apparatus including electrochemical devices and heat exchanger |
| GB2591462B (en) | 2020-01-27 | 2022-04-20 | Ceres Ip Co Ltd | Interlayer for solid oxide cell |
| GB202009687D0 (en) | 2020-06-25 | 2020-08-12 | Ceres Ip Co Ltd | Layer |
| GB2616589B (en) | 2021-07-23 | 2024-05-01 | Ceres Ip Co Ltd | Fuel cell systems and method |
| AU2022381461A1 (en) | 2021-11-08 | 2024-05-02 | Rhodia Operations | Cerium-gadolinium composite oxide |
| AU2022381337A1 (en) | 2021-11-08 | 2024-05-02 | Rhodia Operations | Cerium-gadolinium composite oxide |
| EP4250409A1 (de) * | 2022-03-23 | 2023-09-27 | tmax Holding GmbH | Anordnung zum kühlen und/ oder belüften von brennstoffzellen |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0377151A1 (de) * | 1989-01-04 | 1990-07-11 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur selbsttätigen Temperatur- und Leistungsregulierung einer oder mehrerer, mit Kohlenwasserstoffen betriebenen Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
| US5340664A (en) * | 1993-09-29 | 1994-08-23 | Ceramatec, Inc. | Thermally integrated heat exchange system for solid oxide electrolyte systems |
| EP0654838A1 (de) * | 1993-11-24 | 1995-05-24 | Sulzer Innotec Ag | Einrichtung mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Verfahren zum Anfahrbetrieb der Einrichtung |
| EP0780917A1 (de) * | 1995-12-19 | 1997-06-25 | Sulzer Innotec Ag | Vorrichtung mit Brennstoffzellen |
| EP0814526A1 (de) * | 1996-06-19 | 1997-12-29 | Sulzer Hexis AG | Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit Brennstoffzellen |
| WO2001031727A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-05-03 | Technology Management, Inc. | Solid-oxide fuel cell hot assembly |
| EP1120845A1 (de) * | 2000-01-25 | 2001-08-01 | Sulzer Hexis AG | Brennstoffzellenbatterie und Reformer für flüssige Brennstoffe |
| US20030235727A1 (en) * | 2002-06-24 | 2003-12-25 | Noetzel John G. | Solid-oxide fuel cell assembly having an electronic control unit within a structural enclosure |
| US20040043267A1 (en) * | 2002-03-19 | 2004-03-04 | Sulzer Hexis Ag | Fuel cell battery with an integrated heat exchanger |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0141571A3 (en) | 1983-10-20 | 1987-01-07 | Zytrex Corporation | High performance two layer metal cmos process using a reduced number of masks |
| JPS61179067A (ja) * | 1985-02-01 | 1986-08-11 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
| US5480738A (en) * | 1994-02-04 | 1996-01-02 | Ceramatec, Inc. | Fuel cell module |
| JPH097624A (ja) * | 1995-06-19 | 1997-01-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JP4335336B2 (ja) * | 1998-11-13 | 2009-09-30 | 中部電力株式会社 | 燃料電池モジュール |
| KR20010076243A (ko) | 2000-01-25 | 2001-08-11 | 요트 루나우 | 액체 연료용 연료 전지 |
| DE50204776D1 (de) | 2001-03-17 | 2005-12-08 | Bayerische Motoren Werke Ag | Brennstoffzelle mit integriertem wärmetauscher |
| JP4056770B2 (ja) * | 2002-02-05 | 2008-03-05 | 東京瓦斯株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム |
| WO2003067698A1 (fr) | 2002-02-05 | 2003-08-14 | Tokyo Gas Company Limited | Systeme de pile a combustible a oxyde solide |
| US7169489B2 (en) * | 2002-03-15 | 2007-01-30 | Fuelsell Technologies, Inc. | Hydrogen storage, distribution, and recovery system |
| US7279246B2 (en) | 2002-06-24 | 2007-10-09 | Delphi Technologies, Inc. | Solid-oxide fuel cell system having an integrated air/fuel manifold |
| US6942942B2 (en) | 2002-06-24 | 2005-09-13 | Delphi Technologies, Inc. | Solid-oxide fuel cell assembly having a thermal enclosure within a structural enclosure |
| US6921596B2 (en) | 2002-06-24 | 2005-07-26 | Delphi Technologies, Inc. | Solid-oxide fuel cell system having an integrated reformer and waste energy recovery system |
| US20040081872A1 (en) | 2002-10-28 | 2004-04-29 | Herman Gregory S. | Fuel cell stack with heat exchanger |
| US20040163800A1 (en) | 2003-02-25 | 2004-08-26 | Richardson Curtis A. | Heat exchanger for heating of fuel cell combustion air |
| DE10334129B4 (de) * | 2003-07-25 | 2010-04-08 | Staxera Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels |
| GB2405028B (en) | 2003-08-14 | 2006-03-08 | Ceres Power Ltd | Method and device for operating an intermediate temperature solid oxide fuel cell. |
| DE10350177A1 (de) * | 2003-10-28 | 2005-06-16 | Webasto Ag | Dachmodul |
| JP4733354B2 (ja) | 2004-02-18 | 2011-07-27 | 東京瓦斯株式会社 | 発電装置 |
| EP1653539A1 (en) * | 2004-11-02 | 2006-05-03 | HTceramix S.A. | Solid oxide fuel cell system |
| US20060204796A1 (en) | 2005-03-08 | 2006-09-14 | General Electric Company | Systems and Methods for Minimizing Temperature Differences and Gradients in Solid Oxide Fuel Cells |
| US7700210B2 (en) | 2005-05-10 | 2010-04-20 | Bloom Energy Corporation | Increasing thermal dissipation of fuel cell stacks under partial electrical load |
| CA2618131A1 (en) * | 2005-08-17 | 2007-02-22 | Utc Fuel Cells, Llc | Solid oxide fuel cell stack for portable power generation |
| US20070048589A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Koripella Chowdary R | Integrated micro fuel cell apparatus |
| GB2450042B (en) | 2006-03-24 | 2012-02-01 | Ceres Ip Co Ltd | Fuel cell stack system assembly |
| JP5158557B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2013-03-06 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 燃料電池セル構造部及びそれを含む燃料電池 |
| AU2008220596B8 (en) * | 2007-02-27 | 2013-04-04 | Ceres Intellectual Property Company Limited | Fuel cell stack flow hood |
-
2008
- 2008-02-27 AU AU2008220596A patent/AU2008220596B8/en not_active Ceased
- 2008-02-27 CA CA2678617A patent/CA2678617C/en active Active
- 2008-02-27 EP EP08709525A patent/EP2115805B1/en active Active
- 2008-02-27 JP JP2009551261A patent/JP5284289B2/ja active Active
- 2008-02-27 US US12/528,510 patent/US8642227B2/en active Active
- 2008-02-27 EA EA200970803A patent/EA015917B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-02-27 KR KR1020097019959A patent/KR101451456B1/ko active IP Right Grant
- 2008-02-27 GB GB0803597A patent/GB2447136B8/en active Active
- 2008-02-27 WO PCT/GB2008/000645 patent/WO2008104760A1/en active Application Filing
- 2008-02-27 MX MX2009008979A patent/MX2009008979A/es active IP Right Grant
-
2009
- 2009-08-12 IL IL200369A patent/IL200369A0/en unknown
- 2009-12-08 HK HK09111472.5A patent/HK1132091A1/xx unknown
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0377151A1 (de) * | 1989-01-04 | 1990-07-11 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur selbsttätigen Temperatur- und Leistungsregulierung einer oder mehrerer, mit Kohlenwasserstoffen betriebenen Hochtemperatur-Brennstoffzellen |
| US5340664A (en) * | 1993-09-29 | 1994-08-23 | Ceramatec, Inc. | Thermally integrated heat exchange system for solid oxide electrolyte systems |
| EP0654838A1 (de) * | 1993-11-24 | 1995-05-24 | Sulzer Innotec Ag | Einrichtung mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Verfahren zum Anfahrbetrieb der Einrichtung |
| EP0780917A1 (de) * | 1995-12-19 | 1997-06-25 | Sulzer Innotec Ag | Vorrichtung mit Brennstoffzellen |
| EP0814526A1 (de) * | 1996-06-19 | 1997-12-29 | Sulzer Hexis AG | Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit Brennstoffzellen |
| WO2001031727A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-05-03 | Technology Management, Inc. | Solid-oxide fuel cell hot assembly |
| EP1120845A1 (de) * | 2000-01-25 | 2001-08-01 | Sulzer Hexis AG | Brennstoffzellenbatterie und Reformer für flüssige Brennstoffe |
| US20040043267A1 (en) * | 2002-03-19 | 2004-03-04 | Sulzer Hexis Ag | Fuel cell battery with an integrated heat exchanger |
| US20030235727A1 (en) * | 2002-06-24 | 2003-12-25 | Noetzel John G. | Solid-oxide fuel cell assembly having an electronic control unit within a structural enclosure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2447136A8 (en) | 2010-05-26 |
| AU2008220596B2 (en) | 2012-12-06 |
| EP2115805B1 (en) | 2013-01-02 |
| IL200369A0 (en) | 2010-04-29 |
| JP5284289B2 (ja) | 2013-09-11 |
| WO2008104760A8 (en) | 2009-04-30 |
| CA2678617C (en) | 2015-12-08 |
| GB2447136B8 (en) | 2010-05-26 |
| EP2115805A1 (en) | 2009-11-11 |
| AU2008220596A1 (en) | 2008-09-04 |
| EA200970803A1 (ru) | 2010-04-30 |
| HK1132091A1 (en) | 2010-03-26 |
| GB0803597D0 (en) | 2008-04-02 |
| KR101451456B1 (ko) | 2014-10-15 |
| GB2447136A (en) | 2008-09-03 |
| CA2678617A1 (en) | 2008-09-04 |
| US20100143814A1 (en) | 2010-06-10 |
| JP2010519716A (ja) | 2010-06-03 |
| GB2447136B (en) | 2009-02-18 |
| KR20090119777A (ko) | 2009-11-19 |
| AU2008220596B8 (en) | 2013-04-04 |
| US8642227B2 (en) | 2014-02-04 |
| MX2009008979A (es) | 2009-11-11 |
| WO2008104760A1 (en) | 2008-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA015917B1 (ru) | Проточный кожух батареи топливных элементов | |
| CA2734258C (en) | Improved fuel cell stack flow hood air flow using an air distribution device | |
| JP5284966B2 (ja) | 熱交換器を備える固体酸化物燃料電池 | |
| US20060124284A1 (en) | Heat exchanger | |
| US7588849B2 (en) | Solid-oxide fuel cell system having tempering of fuel cell stacks by exhaust gas | |
| US7537849B2 (en) | Solid-oxide fuel cell assembly having a convectively vented structural enclosure | |
| JP6429019B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池装置 | |
| JP2007053006A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| CN101647144B (zh) | 燃料电池组流动罩 | |
| EP4038677A1 (en) | Fuel cell device | |
| GB2462849A (en) | Improved fuel cell stack flow hood air flow using an air distribution device | |
| JP2007128718A (ja) | 燃料電池モジュールおよび運転方法 | |
| CN114447367A (zh) | 一种集成化热工部件、发电***及固体氧化物燃料电池 | |
| JPH07192750A (ja) | 常圧型燃料電池 | |
| GB2453997A (en) | Fuel Cell Stack And Reformer Arrangement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |