[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池系统，更明确地说，涉及一种利用气体燃料箱的压力能方便地向重整器提供液体燃料的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种通过氧和包含在如甲醇、乙醇或天然气之类的烃类材料中的氢之间的化学反应将化学能直接转化成电能的发电系统。

燃料电池系统包括作为主要部件的燃料电池堆和燃料处理器(FP)，以及作为辅助部件的燃料箱和燃料泵。燃料电池堆具有由几个到几十个单元电池叠置的结构，每一单元电池包括膜电极组件(MEA)和置于MEA两侧的隔离件。

燃料泵将燃料从燃料箱送到燃料处理器，燃料处理器通过重整燃料产生氢，并将产生的氢供给燃料电池堆。在燃料电池堆中，氢与氧发生电化学反应产生电能。

燃料处理器利用催化剂对碳氢化合物进行重整。若碳氢化合物含有硫的化合物，催化剂很容易因为硫的化合物而中毒。因此，在燃料处理器中对碳氢化合物进行处理之前，需要从碳氢化合物中除去硫的化合物。据此，在碳氢化合物被送入燃料处理器之前，应使碳氢化合物经脱硫处理。

碳氢化合物在被重整时产生氢，同时也产生二氧化碳和少量一氧化碳。而一氧化碳可使MEA中的电极的催化剂层上的催化剂中毒。因此，必需在能降低一氧化碳的转换单元(shift unit)中对重整后的燃料进行处理，然后将这种燃料供给燃料电池堆。此时，一氧化碳的的含量可减少到低于5000ppm。

图1是传统的燃料电池系统的配置图。

参考图1，在使用气体燃料的燃料电池系统中，可将来自气体燃料箱10的气体燃料同时供给重整器40和重整器燃烧器30。进入重整器40的如LPG之类的气体燃料需要脱硫器14，以对气体燃料进行脱硫。经过脱硫器14的LPG的硫含量必须小于1ppm。

重整器燃烧器30对重整器40进行加热，以使重整器40保持约750℃的温度。重整器燃烧器30中燃烧的气体通过第一热交换器71被排放到外侧。

液体泵22将水从水箱20供到重整器40。通过液体泵22供给重整器40的水经过第一和第二热交换器71和72时被预热。

在重整器40中，随着氢一道产生一氧化碳。在燃料中一氧化碳的浓度降低到预定水平、例如5000ppm或更低之后，转换反应器60将重整器40中产生的燃料供给燃料电池堆50。

在图1所示的燃料电池堆50中，含硫的气体燃料被用作供给重整器40的燃料。所以，需要用于对进入重整器40的气体燃料进行脱硫的脱硫器14。同时，也需要向重整器40供水的液体泵22。

可用不含硫的液体燃料代替含硫的气体燃料。但是，在这种情况下，需要用于向燃烧器30供给液体燃料的元件。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用向重整器燃烧器提供气体燃料的气体燃料箱方便地向重整器提供液体燃料的燃料电池系统。

根据本发明的一方面，提供一种燃料电池系统，其包括：存放水和液体燃料的液体燃料箱；从接收到的来自液体燃料箱的水和液体燃料中产生富氢气体的重整器；通过燃烧接收到的来自气体燃料箱的气体燃料加热重整器的燃烧器；以及从接收到的来自重整器的富氢气体产生电能的燃料电池堆，其中，使液体燃料箱与气体燃料箱连接，且通过气体燃料箱的压力将与水混合的液体燃料提供给重整器。

本燃料电池系统还可包括设于燃料电池堆和燃烧器之间的回收管，其中通过该回收管回收燃料电池堆中未反应的气体，以送到燃烧器中。

所述燃料电池系统还可包括设于所述回收管上的压力调节器，其中，该压力调节器使燃料电池堆和液体燃料箱之间的压力保持相等，当燃料电池堆中的压力低于预定水平时，该压力调节器增大供给重整器的液体燃料量，而当燃料电池堆中的压力大于所述预定水平时，其减少供给重整器的液体燃料量。

所述液体燃料和气体燃料可为碳氢化合物燃料。

所述液体燃料可以是从由甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇组成的组中选取的一种。

所述气体燃料可以是从由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和二甲醚组成的组中选取的一种。

该燃料电池系统还可包括位于液体燃料箱和重整器之间的液体燃料供给管上的热交换器，其用来预热所述液体燃料。

附图说明

通过参考附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述，本发明所述的和其他的特点和优越性将更加清晰。附图中：

图1为传统的燃料电池系统的配置图；

图2为本发明一实施方式的燃料电池系统的配置图。

具体实施方式

现在将参考示出了本发明的示例性实施方式的附图更全面地描述本发明。