[发明专利]燃料电池系统

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括外部容器，该外部容器限定封闭腔室。在该封闭腔室内部设有：储存贮器，该储存贮器用于储存低温液化工作流体；气化装置，该气化装置耦接到储存贮器；燃料电池布置，该燃料电池布置耦接到气化装置；以及控制单元，该控制单元被配置为控制在封闭腔室内的部件之间的流。提供电力电缆，该电力电缆在一个端部处耦接到燃料电池布置并延伸穿过外部腔室的外壁，使得电缆的第二端部延伸到腔室外部。封闭腔室是基本上密封的，使得在使用中，基本上阻止工作流体的泄漏。

技术领域

本发明涉及使用低温工作流体的燃料电池系统，具体地是液态氢燃料电池系统，并且更具体地是便携式或可更换的液态氢燃料电池系统。

背景技术

必须处理低温工作流体，诸如液化气体(例如氢或氦)，以允许进行商业上可行的运输。例如，在氢消耗高的应用中，液态氢通常用作优选的储存介质。

迄今为止，将公路车辆中使用的储罐安装在车辆中。关于已知储罐，必须使用局部能源来从储罐中释放液化气体。必须在释放过程期间压缩气体，并且释放过程进行多次。这意味着该过程使用了大量能量。

以下方面引起已知过程中的大多数问题：

-高能量需求；

-在补加过程期间释放气体，这可能会在任何补加位置(特别是受到安全法规约束的环境)处带来风险。

用于提供电力的任何未来解决方案都必须要考虑环境因素和全球目标以减少温室气体排放并限制全球变暖。例如在内燃机中使用碳基燃料会将危险的氮氧化物释放到大气中。替代形式是从氢燃料电池产生的电力。然而，由于氢的密度低，其难以储存，因为气体压缩要求高压力或高容积。

在大规模应用中，诸如对于用气态燃料对船只或火车加燃料，必需极为注意安全性。在考虑所有操作参数的情况下进行深入的安全性研究。通常必须针对每个港口或加油站进行此类研究。这是非常复杂的，因为必须采取措施以阻止形成易燃气体混合物并且还在加燃料期间消除任何可能点火源。希望提供为最终用户提供电源的简单、安全的系统。

本发明的实施方案试图提供克服这些缺点中的一些或全部的系统。

发明内容

在下面的描述中，气化装置被定义为将液化气体转换成至少蒸发气流的装置，诸如蒸发器或气体加热器。

根据本发明的第一方面，提供了燃料电池系统，该燃料电池系统包括：

外部容器，该外部容器限定封闭腔室，

其中在封闭腔室内部设有：

储存贮器，该储存贮器用于储存液化低温工作流体，

气化装置，该气化装置耦接到储存贮器，

燃料电池布置，该燃料电池布置耦接到蒸发器，以及

控制单元，该控制单元被配置为控制在封闭腔室内的部件之间的流；

电力电缆，该电力电缆在一个端部处耦接到燃料电池布置并延伸穿过外部腔室的外壁，使得电缆的第二端部延伸到腔室外部；

其中封闭腔室是基本上密封的，使得在使用中，基本上阻止工作流体的泄漏。

燃料电池布置可以包括至少一个燃料电池。外部容器可以是气密的，使得封闭腔室被基本上密封以隔开外部环境。

环境空气入口可以耦接到燃料电池布置。空气出口可以从外部容器的外壁延伸到燃料电池布置。出水口可以耦接到燃料电池布置。出水口可以从外部容器的外壁延伸到燃料电池布置。

燃料电池系统可以包括阀，该阀被提供来控制在腔室内的部件之间的流。

储存贮器中的低温工作流体可以是液态氢。