[发明专利]燃料电池堆中的热管理

权利要求书

1.一种燃料电池组件，其包括：

多个燃料电池阵列的堆，每个燃料电池阵列包括一个或多个燃料电池，且每个燃料电池包括电解质层、在所述电解质层的一侧上的阳极层以及在所述电解质层的相对侧上的阴极层，所述堆还包括对所述堆中的所述燃料电池的所述阳极层开放的燃料气体分布通道；

一个或多个燃料供应歧管，其用于将燃料气体供应到所述堆中的燃料气体分布通道；

燃料电池阵列，其包括至少第一级燃料电池阵列和第二级燃料电池阵列，所述第一级燃料电池阵列具有连接到所述一个或多个燃料气体供应歧管以直接从其接收燃料气体的相关的第一燃料气体分布通道，而所述第二级燃料电池阵列具有布置成从所述第一级燃料电池阵列的燃料电池接收燃料废气的相关的第二燃料气体分布通道，用于将所述燃料废气供应到所述堆中的所述第二级燃料电池阵列的燃料电池；以及

其中所述第一级燃料电池阵列和所述第二级燃料电池阵列中的至少一个包括在所述堆中布置在所述第一级燃料电池阵列和所述第二级燃料电池阵列中的另一个的燃料电池阵列之间的燃料电池阵列。

2.如权利要求1所述的燃料电池组件，其中对所述第二级燃料电池阵列的每个燃料电池的阳极层开放的所述第二燃料气体分布通道的入口侧直接连接到对所述第一级燃料电池阵列的至少两个燃料电池的阳极层开放的所述第一燃料气体分布通道的排气侧。

3.如权利要求1所述的燃料电池组件，其中至少一个燃料歧管设置在所述第二燃料气体分布通道的入口侧和所述第一燃料气体分布通道的排气侧之间以向多个第二燃料气体分布通道供应来自多个第一燃料气体分布通道的燃料废气。

4.如权利要求3所述的燃料电池组件，其中所述至少一个燃料歧管包括连接到燃料废气入口歧管的燃料废气排放歧管，由此，来自所述第一燃料气体分布通道的燃料废气在一个方向上穿过所述燃料废气出口歧管而在相反的方向上沿着所述燃料废气入口歧管到达所述第二燃料气体分布通道。

5.如前述权利要求中的任一项所述的燃料电池组件，其中所述第一级燃料电池阵列的燃料电池的阳极层和/或所述第一燃料气体分布通道包括用于蒸汽重整在接触所述阳极层的燃料气体中的和/或在所述第一燃料气体分布通道中的碳氢化合物的蒸汽重整催化剂。

6.如前述权利要求中的任一项所述的燃料电池组件，其中所述第一级燃料电池阵列和第二级燃料电池阵列中的一个的每个燃料电池阵列布置成相邻于所述第一级燃料电池阵列和第二级燃料电池阵列中的另一个的至少一个燃料电池阵列。

7.如权利要求6所述的燃料电池组件，其中每个第二级燃料电池阵列在所述堆中布置在相应的两个第一级燃料电池阵列之间。

8.如前述权利要求中的任一项所述的燃料电池组件，其中在所述堆的至少部分中，有三个第一级燃料电池阵列和一个第二级燃料电池阵列的重复模式。

9.如权利要求1到7中的任一项所述的燃料电池组件，其中在所述堆的至少部分中，有四个第一级燃料电池阵列和一个第二级燃料电池阵列的重复模式。

10.如前述权利要求中的任一项所述的燃料电池组件，其中在整个堆中有第一级燃料电池阵列和第二级燃料电池阵列的布置的重复模式。

11.如权利要求1到9中的任一项所述的燃料电池组件，其中在所述堆的第一半中比在所述堆的第二半中有更大数量的第二级燃料电池阵列。

12.如权利要求1到9中的任一项所述的燃料电池组件，其中在所述堆的中央半部分中比在所述堆的每端四分之一中有更小比例的第二级燃料电池阵列。

13.如权利要求12所述的燃料电池组件，其中在所述堆的每端四分之一中的第二级燃料电池阵列的比例是在所述堆的中央半部分中的至少两倍大。

14.如前述权利要求中的任一项所述的燃料电池组件，其中在所述堆中的第一级燃料电池阵列的数量在所述堆中的燃料电池阵列的总数的64%到82%的范围内。

15.如前述权利要求中的任一项所述的燃料电池组件，其中所有所述第二燃料气体分布通道连接到至少一个燃料废气歧管用于将来自所述第二燃料气体分布通道的燃料废气引导到所述堆的外部或用于使所述堆再利用所述燃料废气。