[发明专利]燃料电池系统和用于燃料电池模块的集成背板

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统(100)和用于保持至少一对燃料电池模块(110)和至少一个空气模块(120)的一种集成背板(10)，所述集成背板(10)具有为一对燃料电池模块(110)和空气模块(120)提供的一个定位装置(12)，使得空气模块(120)可被布置在一个对称位置，尤其是位于一对燃料电池模块(110)中的燃料电池模块(110)之间，并且所述集成背板(10)还具有一个介质和电接口(20)，其中介质和电接口(20)包括用于连接至燃料电池模块(110)和空气模块(120)的模块连接端口(22)。根据本发明，介质和电接口(20)包括用于将空气引导至空气模块(120)的第一气道，用于将压缩空气从空气模块(120)引导至燃料电池模块(110)的模块连接气道，和用于将贫化空气从燃料电池模块(110)排出的排气道。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池模块的集成背板和一种燃料电池系统。本发明尤其涉及一种用于保持至少一对燃料电池模块和至少一个空气模块的集成背板。

背景技术

模块化燃料电池系统在现有技术中是已知的。在DE 10 2010 028 961 A1中公开了一种具有连接至共同的集成背板的多个燃料电池单元的模块化燃料电池系统。该集成背板包括用于供给和排放工艺气体的介质通道系统以及冷却介质。独立的燃料电池模块可通过例如卡扣连接的快速连接的方式附加于集成背板上。DE 10 2010 028 961 A1中给出的模块化系统存在的缺点是，所有的辅助设备部件分布在模块化燃料电池系统周围的空间中。在空气系统中，这导致了在整个系统中的压力下降不均匀。

WO 2012/150174 A1示出了一种用于模块化燃料电池设备的装备，其针对不同系统部件具有相同的模块外壳。尤其将供氧模块和燃料电池模块以相同的尺寸进行设计，以使得它们可以被布置在容纳这些模块的系统(例如车辆)中的不同位置处。WO 2012/150174A1公开的装备的缺点是，每个单独的模块需要具有相应的构建开销的其自身独立的布线以及其自身独立的介质供给和排放导管。

为提供一种能够适配功率级从低至1kW或2.5kW或直到10kW，并且到可能高达超过600kW的模块化、可扩展低成本的燃料电池系统，需要一个简化的模块化连接系统。

发明内容

根据本发明，提出了一种用于保持至少一对燃料电池模块和至少一个空气模块的集成背板。该集成背板具有用于一对燃料电池模块和用于空气模块的定位装置，使得空气模块可布置在相对于一对燃料电池模块中燃料电池模块的对称位置。尤其是在一些实施例中，空气模块可布置在一对燃料电池模块中的燃料电池模块之间。集成背板还具有一个介质和电接口(Media and Electrical Interface)，在后文中也可由MEI指代。介质和电接口包括用于连接至燃料电池模块和空气模块的模块连接端口。此外，介质和电接口包括用于引导(route)空气的第一气道(通常是将外部空气引导至空气模块)，用以将压缩空气从空气模块引导至燃料电池模块的模块连接气道，和用于将贫化空气(depleted air)从燃料电池模块排出的排气道。

该集成背板结合了介质供给的解决方案，模块的支持并且同时还可能容纳独立的辅助设备(balance-of-plant)部件。

该空气模块并不一定具有与燃料电池模块相同的尺寸。本发明的关注点在于气流的优化。通过本发明的措施，实现了空气模块的压缩机与燃料电池模块的燃料电池堆间的低降压。

空气模块相对于燃料电池模块的对称位置的优势是，无需为了弥补不对称管路以及因此造成的压力不均而提供平衡装置。燃料电池模块之间的位置允许更少的管路和压缩机与燃料电池堆之间的低压力损失。

将空气模块设计为可连接模块允许其在非服务状态下进行更换。空气模块可被容易地拆卸和清洁，例如为了服务和维护目的。同样地，每个燃料电池模块在出现出错信息时可被轻易地更换。