[发明专利]燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的燃料电池装置，其包括由平面燃料电池形成的多个燃料电池组，燃料电池组彼此接连布置，每个燃料电池组设有气体连接部，用于阳极和阴极侧的气体流入和流出。

背景技术

通过使阳极侧上的燃料气体氧化而释放电子，并在电子经过做功的外部电路之后进一步通过还原氧气或利用其它还原剂将电子结合在阴极侧上，可以借助于燃料电池产生电能。为了产生该效应，必须向每个燃料电池提供燃料和氧气或其它还原剂。这常常是通过向阳极侧和阴极侧提供燃料和空气流而实现的。然而，通常由单个燃料形成的电势差非常小，从而在实践中通过串联电连接多个电池而由多个燃料电池形成燃料电池单元，即燃料电池组。然后可进一步将单独的单元串联连接以增加电压。必须向每个燃料电池单元，即燃料电池组提供反应所需的物质，即燃料和氧气(空气)。反应产物必须相应地从单元运走。这样需要一种用于实现阴极侧和阳极侧的气体流动的气体流动系统。实践中，在燃料电池电站中，燃料电池组必须串联连接以提供足够的电功率，并且进一步将串联连接的该组件并联连接。因此形成用于电流和气体流动的连接部显然成问题。

US 6692859B2公开了一种用于实现燃料电池组的气体流动的解决方案。在装置变为更高功率时，这种解决方案提供的空间应用不是最优的。

发明内容

本发明的目的是提供一种容易安装和维修的燃料电池装置，其中燃料电池组的气体交换系统的设计尽可能简单、耐久且空间使用优化。

本发明的目的根据权利要求1的描述实现，并且在其它权利要求中更加详细地公开。根据本发明的燃料电池装置包括燃料电池组，通过端件和紧固平面元件以及连接该端件和该紧固平面元件的连杆将平面燃料电池连接在一起并布置在紧固平面元件上而形成所述燃料电池组。本发明的进一步特征在于，气体流动连接部包括布置在所述燃料电池组的第一表面上的阳极侧管道和阴极侧管道，并且所述装置包括彼此接连布置的至少两个燃料电池组，所述阳极侧管道和所述阴极侧管道与公共的入口汇集器件(inlet and collector piece)连接，该入口汇集器件抵靠所述两个连续的燃料电池组的第一表面布置。这为燃料电池组的气体交换和热膨胀提供了有利的方案。

所述燃料电池组布置成使得该燃料电池组的极性相同的端子在所述入口汇集器件的两侧上彼此面对。这样的优点在于，由于最小的电势差而容易在所述燃料电池组之间布置电绝缘。

优选地，所述装置包括至少两对两个连续的燃料电池组，所述燃料电池组通过入口汇集器件彼此连接而形成为塔。这样可以有效地使用空间。所述入口汇集器件连接到阳极侧和阴极侧的公共气体管，所述燃料电池组与所述紧固平面之间的气体输送通过所述气体管进行。优选地，所述气体管设有安装在每个入口汇集器装置之间的波纹管，用于补偿热膨胀。

所述入口汇集器件中的用于所述连杆的孔设有绝缘件，该绝缘件用作所述连杆与所述入口汇集器件之间的电绝缘。这样允许所述连杆并进一步允许紧固基板与燃料电池组电绝缘。

所述装置优选包括由燃料电池组形成的多个塔，所述燃料电池组附接到相同的紧固平面元件，该紧固平面元件包括用于阳极侧和阴极侧的气体流动通道，所述气体流动通道经由入口汇集器件连接到阳极侧和阴极侧的管道。通过将不同塔中的在紧固平面中彼此对应的燃料电池组串联连接而形成电连接。

附图说明

下面参照所附的示意图更加详细地描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的燃料电池装置的一个实施方式；

图2示出了图1的剖面II-II；

图3示出了在根据本发明的燃料电池装置中包含的入口汇集器件的实施方式；

图4示出了图3的剖面IV-IV；并且

图5示出了多个燃料电池装置的连接原理。

具体实施方式

图1和2示出了由包括平面燃料电池的所谓的燃料电池组2形成的燃料电池装置1的原理。燃料电池2布置成位于紧固平面元件3上的燃料电池塔，使得该塔的第一端包括第一端件5，第一端件5通过连杆6挤压电池组。连杆从紧固平面元件3延伸到第一端件5，并且它们至少在面向紧固平面元件的端部中设有张紧装置7。张紧装置优选通过弹簧形成，其张紧力通过与连杆相连设置的张紧螺母调节成适当。连杆5经由基本气密的空间3’(例如套筒)穿过紧固平面至其另一侧，从而弹簧和连杆处于比燃料电池组一侧低的温度。因此，对于弹簧的操作和耐久性而言，情况比位于温度较高(通常在500℃以上)的燃料电池组一侧要好。