[发明专利]包括燃料电池组的燃料电池装置

说明书

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，其包括多个由平面燃料电池形成的燃料电池组，燃料电池组彼此接连布置，每个燃料电池组均设有气体连接部，用于阳极侧和阴极侧的气体的流入和流出。

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，通常由单个燃料电池提供的电势差非常小，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显然成问题。

US6692859B2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。

本发明的目的在于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流动系统的设计尽可能地简单、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。在根据本发明的燃料电池装置中，所述燃料电池组作为塔布置在充当承载元件的紧固平面元件上，所述塔通过布置在与所述塔的所述紧固平面元件相反的端部处的端件以及连接所述紧固平面元件和所述端件的连杆支撑。所述紧固平面元件设有用于阳极侧和阴极侧气体的流入和流出通道。所述通道被连接至与所述塔连接地布置的所述塔的公共阳极和阴极侧气体管，以布置所述燃料电池组的气体连接部。塔式结构和通过同时充当支承结构的紧固平面元件的气体的引入对于实现具有有利的空间使用和生产能量的燃料电池装置是有利的。

假如所述气体管经由单独的入口汇集器件被连接至所述燃料电池组的阳极侧和阴极侧管道，使得在每个所述入口汇集器件的两侧上均布置燃料电池组，则可以实现用于组装所述塔并且产生其气体流动的有利的解决方案。因此，所述入口汇集器件优选地包括用于阳极侧气体流的入口和出口通道装置以及用于阴极侧气体流的入口和出口通道装置，所述两种通道装置都被相应地连接至所述燃料电池组的阳极侧和阴极侧和所述塔的相应的公共气体管，所述燃料电池组的所述阳极侧和阴极侧与所述入口汇集器件连接。

所述入口汇集器件的所述通道装置被布置成使得，抵靠所述入口汇集器件的位于所述入口汇集器件的两侧上的所述燃料电池组的端部是具有相同电势的端子。这具有以下优点：由于最小的电势差而容易布置所述燃料电池组之间的电绝缘。

所述入口汇集器件优选地也由所述连杆支撑。为此，所述入口汇集器件设有用于所述连杆的孔。用于所述连杆的所述孔设有充当所述连杆和所述入口汇集器件之间的电绝缘的绝缘体。这使得所述连杆并进一步使紧固基板与所述燃料电池组电绝缘。

优选地，所述装置包括两对以上的两个连续的燃料电池组，所述两对以上的两个连续的燃料电池组通过所述入口汇集器件上下接连地连接而形成塔。因此，通过增大所述塔的高度可以将所述燃料电池所需的表面积减到最小。

为了引入气体流并且支撑所述塔，优选地是，与所述塔相交的所述入口汇集器件的截面面积大于所述燃料电池组的面积。因此，所述入口汇集器件也可以通过所述气体管容易地彼此连接，所述气体管位于所述燃料电池组外面。

在实践的优选实施方式中，所述气体管设有安装在每个所述入口汇集器件之间的波纹管。所述气体管附加地包括布置在接连地定位的两个所述入口汇集器件之间的通道件。

优选地在所述燃料电池塔和所述紧固平面元件之间也存在电绝缘。

所述装置优选地包括多个塔，所述多个塔由燃料电池组形成并且被紧固至相同的所述紧固平面元件，所述紧固平面元件包括所述阳极和阴极侧气体流动通道，所述气体流动通道被布置成连接至每个所述燃料电池塔的所述阳极和阴极侧管道。这产生了允许产生较大功率水平的紧凑的解决方案。

在下文中，参照所附的示意图作为实施例描述本发明，其中：

图1是根据本发明的燃料电池装置的一个实施方式的原理图，其中多个燃料电池组被组装为可以被安装在公共的紧固平面元件上的塔；

图2示出了从下面倾斜地所见的图1的燃料电池装置；