[发明专利]具有用于整体式重整燃料电池的修正燃料电池循环的整合燃料电池块

权利要求书

1.一种燃料电池系统，其包括：

未重整燃料源；

氧化剂源；

燃料电池堆，其包括多个燃料电池，每个燃料电池包括阳极、阴极和电解质，所述燃料电池堆还包括：

燃料供应歧管，其配置成接收重整产物和未重整燃料并将重整产物和未重整燃料供应到多个阳极；

燃料排气歧管，其配置成从所述燃料电池堆排出未使用的燃料；

氧化剂供应歧管，其配置为接收氧化剂并将氧化剂供应到多个阴极；和

氧化剂排气歧管，其配置成从所述燃料电池堆排出氧化剂；

阳极喷射器，其配置成接收来自所述未重整燃料源的未重整燃料并接收从所述燃料电池堆排出的一部分未使用的燃料；

重整器，其包括多个冷侧通道和多个热侧通道，所述重整器还包括：

燃料供应歧管，其配置成接收来自所述阳极喷射器的燃料并将燃料供应到所述多个冷侧通道；

燃料排气歧管，其配置成从所述多个冷侧通道排出重整产物并将重整产物供应到所述燃料电池堆的所述燃料供应歧管；

氧化剂入口歧管，其配置成接收从所述燃料电池堆排出的一部分氧化剂并将氧化剂供应到所述多个热侧通道；和

氧化剂排气歧管，其配置成从所述多个热侧通道排出氧化剂；

辅助喷射器，其配置成接收来自所述氧化剂源的氧化剂、从所述燃料电池堆排出的第二部分未使用的燃料、从所述多个热侧通道排出的氧化剂和一部分再循环辅助流；

燃烧器，其配置成接收从辅助喷射器排出的未使用的燃料和氧化剂并排出燃烧产物；

涡轮，其配置成接收来自燃烧器的排气；

压缩机，其配置为接收来自所述氧化剂源的氧化剂；

阴极喷射器，其配置成接收来自所述压缩机的氧化剂并接收从所述燃料电池堆的所述氧化剂排气歧管排出的第二部分氧化剂，并将氧化剂供应到所述燃料电池堆的所述氧化剂入口歧管；和

换热器，其包括多个冷侧通道和多个热侧通道，所述换热器配置成在所述冷侧通道中接收来自所述压缩机的氧化剂，并且配置成在所述热侧通道中接收来自所述燃烧器的排气；

旁路管道，该旁路管道配置成接收从所述阳极喷射器排出的未重整燃料，并将未重整燃料和排出自所述燃料电池堆的所述燃料供应歧管上游的所述重整器的所述冷侧通道的重整产物组合；和

位于所述阴极喷射器和所述燃料电池堆的所述燃料电池之间的燃烧器单元，所述燃烧器单元配置成将燃料喷射到所述氧化剂中并用催化燃烧器单元燃烧所述第二部分未使用的燃料。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中排出自所述阳极喷射器的所述燃料的至少10％通过所述旁路管道。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中排出自所述阳极喷射器的所述燃料的10％至90％通过所述旁路管道。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中将排出自所述阴极喷射器的氧化剂供应到所述燃料电池堆的所述氧化剂入口歧管而不通过换热器。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中通过所述重整器的所述热侧通道的排出自所述燃料电池堆的所述氧化剂排气歧管的氧化剂不超过33％。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中通过所述重整器的所述热侧通道的排出自所述燃料电池堆的所述氧化剂排气歧管的氧化剂占10％至33％。

7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其还包括第二换热器，所述第二换热器包括多个冷侧通道和多个热侧通道，所述第二换热器配置成在所述冷侧通道中接收来自所述压缩机的氧化剂并且配置成在所述热侧通道中接收来自所述涡轮的排气。

8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述燃料是天然气。

9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述燃料是氢。

10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中所述燃烧器配置成直接接收来自所述未重整燃料源的燃料和来自所述氧化剂源的氧化剂。