[发明专利]燃料电池装置

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及燃料电池装置(arrangment)，特别是涉及固体氧化物燃料电池装置。

背景技术

[0002]众所周知，燃料电池装置包括一个或多个燃料电池组件，每个燃料电池组件包括设置在外壳中的多个燃料电池，并且每个外壳设置在压力容器内。常规地，压力容器具有内部绝热层和/或在压力容器内的冷却液用通道，以将压力容器的温度保持在足够低的温度，以确保压力容器的完整性。在运行在较高温度下的固体氧化物燃料电池的情况下，例如700℃至1000℃，对到该压力容器的热通量的热控制(management)很困难。

[0003]常规的装置存在一些问题。压力容器内的均匀热梯度的维持会受到经设计产生热梯度的冷却流体通道的损害，并且这可能导致在使用中损失一部分绝热，在压力容器中产生局部热点。由于不同的热膨胀，这些局部热点在压力容器中引起局部应力集中，并因此降低压力容器的使用寿命。内部绝热层在该绝热层的一些区域产生冷凝，其可能在使用中引起一部分内部绝热层的剥落，在压力容器中产生局部热点。冷凝还可以在压力容器/内部绝热层界面导致加速的腐蚀。相反，外部绝热层的局部失效是失效保护，因为它将产生冷点而不是热点。根据压力容器的材料，压力容器的加速腐蚀可以在绝热层和压力容器之间的界面发生到一定程度，并且对压力容器腐蚀的检查受该绝热层的限制。压力容器的冷却增加系统的热损失，这可以降低电系统的效率。

[0004]考虑到压力和温度的组合以及覆盖燃料电池装置的所有操作条件的需要，为燃料电池组件提供压力容器具有一定难度，这种压力容器提供需要的安全性和装备能力。

[0005]因此，本发明寻求提供一种新颖的燃料电池装置，其减少，优选克服上面提到的问题。

发明内容

[0006]因此，本发明提供一种燃料电池装置，包括至少一个燃料电池组件，每个燃料电池组件包括多个燃料电池，每个燃料电池包括阳极电极、阴极电极和电解质，该至少一个燃料电池组件是中空的并且形成小室，该至少一个燃料电池组件设置在至少一个内部容器内，并且该至少一个内部容器设置在一个外部压力容器内；为阴极电极供给氧化剂的机构；为阳极电极供给燃料的机构，所述供给氧化剂的机构设置成向该内部容器内的空间供给氧化剂，该内部容器内的空间设置成向阴极电极供给氧化剂，所述供给燃料的机构设置成向所述至少一个电池组件中的小室供给燃料，并且所述至少一个电池组件中的小室设置成向该至少一个燃料电池组的阳极电极供给燃料。

[0007]优选地，向阴极电极供给氧化剂的机构设置成使得该外部压力容器和该至少一个内部容器之间的压力大于该至少一个内部容器中的压力，因此该至少一个内部容器经受压缩载荷。

[0008]优选地，具有从燃料电池清除废气的机构。

[0009]优选地，所述供给氧化剂的机构将氧化剂供给到该至少一个内部容器和该外部压力容器之间的空间中。

[0010]优选地，所述供给氧化剂的机构将氧化剂从该至少一个内部容器和该外部压力容器之间的空间供给到该至少一个内部容器中。

[0011]优选地，所述供给氧化剂的机构将氧化剂从该至少一个内部容器和该外部压力容器之间的空间供给到该内部容器和该至少一个燃料电池组件之间的空间。

[0012]优选地，所述供给氧化剂的机构通过至少一个喷射器、泵、鼓风机、吹风器或涡轮机将氧化剂从该至少一个内部容器和该外部压力容器之间的空间供给到该至少一个内部容器中。

[0013]可选地，所述供给氧化剂的机构通过至少一个节流器将氧化剂的第一部分供给到该至少一个内部容器和该外部压力容器之间的空间，所述供给氧化剂的机构将氧化剂的第二部分供给到该至少一个内部容器中。

[0014]优选地，所述供给氧化剂的机构将氧化剂的第二部分供给到该至少一个内部容器和至少一个燃料电池组件之间的空间中。

[0015]优选地，所述供给氧化剂的机构通过至少一个喷射器、泵、鼓风机、吹风器或涡轮机将氧化剂的第二部分供给到该至少一个内部容器中。

[0016]优选地，所述供给氧化剂的机构通过至少一个节流器将氧化剂的第一部分从该外部压力容器和该至少一个内部容器之间的空间供给到该至少一个内部容器中。

[0017]优选地，所述供给氧化剂的机构通过至少一个节流器和至少一个喷射器、泵、鼓风机、吹风器或涡轮机将氧化剂的第一部分从该外部压力容器和该至少一个内部容器之间的空间供给到该至少一个内部容器中。