[发明专利]燃料电池系统

说明书

公开一种燃料电池系统。燃料电池系统具备：燃料电池模块，所述燃料电池模块包括利用空气的氧气及重整的燃料气体的氢气来生成电能的多个单体电池；第一模块，所述第一模块包括燃烧部、空气加热部及水蒸气生成部，所述燃烧部使从燃料电池模块排出的未反应燃料气体及空气燃烧，所述空气加热部通过与从燃烧部生成的火焰及高温燃烧气体的热交换而加热空气，将其供应到燃料电池模块，所述水蒸气生成部通过与从燃烧部生成的高温燃烧气体的热交换而使在内部移动的水变换成水蒸气；及第二模块，所述第二模块将从外部燃料供应源供应的燃料及从气化器供应的水蒸气混合后执行水蒸气重整反应，将重整的燃料气体供应给所述燃料电池模块。

技术领域

本发明涉及一种利用碳氢化合物燃料及空气生成电能的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池利用氢气和氧气的反应生成电。这种燃料电池在直接使用氢气的情况下效率最高，但为此而将氢气存储罐直接安装于燃料电池安放处，这在安全性方面导致许多问题。因此，现在对碳氢化合物燃料进行重整而生成氢气，将其用作燃料电池的燃料。作为对这种碳氢化合物燃料进行重整的方法，主要使用使水蒸气与碳氢化合物燃料反应而生成氢气的水蒸气重整方法。

另一方面，诸如固体氧化物燃料电池(SOFC)或熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)等的高温运转燃料电池系统，为了提高电气生成效率，稳定地运转系统，需要将燃料气体及空气加热到既定温度以上并供应给燃料电池模块。

在这种燃料电池系统中，需要一种将重整的燃料气体稳定均一地供应给燃料电池模块、利用最小限度的燃烧装置来加热燃料气体及空气的技术。

发明内容

技术问题

本发明目的是提供一种不仅能够提高热效率，而且能够提高重整效率及电气生成效率的燃料电池系统。

技术方案

旨在解决本发明目的的燃料电池系统包括：燃料电池模块，所述燃料电池模块包括利用空气的氧气及重整的燃料气体的氢气来生成电能的多个单体电池；第一模块，所述第一模块包括燃烧部、空气加热部及水蒸气生成部，所述燃烧部使从所述燃料电池模块排出的未反应燃料气体及空气燃烧，所述空气加热部配置于所述燃烧部的上部，通过与从所述燃烧部生成的火焰及高温燃烧气体的热交换而加热空气，将其供应到所述燃料电池模块，所述水蒸气生成部在所述空气加热部下部，邻接所述燃烧部配置，通过与所述高温燃烧气体的热交换而使在内部移动的水变换成水蒸气；及第二模块，所述第二模块邻接所述第一模块配置，将从外部燃料供应源供应的燃料及从所述水蒸气生成部供应的水蒸气混合后，执行水蒸气重整反应，将重整的燃料气体供应给所述燃料电池模块。

在一个实施例中，所述空气加热部可以包括：第一收纳容器，所述第一收纳容器具备第一内部空间，包括形成有使所述第一内部空间露出而相互隔开的第一开口部及第二开口部的底部；及热交换配管，所述热交换配管配置于所述第一内部空间，具备连接于外部空气供应源的入口及连接于所述燃料电池模块的出口；所述燃烧部可以包括：外壳，所述外壳具备向上部开放并通过所述第一开口部而与所述第一内部空间连接的第二内部空间，结合于所述第一收纳容器的底部；内壳，所述内壳配置于所述第二内部空间，具备面积向上部越来越增加并向上部开放的第三内部空间，包括形成有贯通孔的侧壁部，所述贯通孔连接所述第二内部空间与所述第三内部空间；点火装置，所述点火装置配置于所述内壳内部；燃料供应配管，所述燃料供应配管结合于所述内壳，将从所述燃料电池模块排出的所述未反应燃料气体供应到所述第三内部空间；及空气供应配管，所述空气供应配管结合于所述外壳，将从所述燃料电池模块排出的所述未反应空气供应到所述第二内部空间；所述水蒸气生成部可以包括：第二收纳容器，所述第二收纳容器具备通过所述第二开口部而与所述第一内部空间连接的第四内部空间，以邻接所述外壳配置的方式结合于所述第一收纳容器的底部；及气化配管，所述气化配管配置于所述第四内部空间，具备与外部水供应源连接的入口及与所述第二模块连接的出口。