[发明专利]通过除湿并过滤燃料电池废气来产生氮气的装置和方法

权利要求书

1.一种氮气产生装置，其包括：

燃料电池，该燃料电池被配置为通过吸入空气或含有氮气和氧气的气体以及燃料气体来运行；

除湿机构，该除湿机构被配置为降低从该燃料电池抽取的并且具有比空气更低的氧浓度的废气中的水分或水蒸气含量；以及

过滤机构，该过滤机构包括使用对氮气和氧气具有不同渗透度的纤维的过滤器并且被配置为将具有降低的水分或水蒸气含量的废气转化为具有增加的氮浓度的气体。

2.如权利要求1所述的氮气产生装置，其进一步包括增压器机构，该增压器机构被配置为增加该具有降低的水分或水蒸气含量的废气的压力，

其中该过滤机构适配成将具有增加的压力的废气转化为具有增加的氮浓度的气体。

3.如权利要求1所述的氮气产生装置，其中，该过滤器是在其中当待过滤气体的氧浓度较低时回收率较高的过滤器。

4.如权利要求1所述的氮气产生装置，其进一步包括气体回流通道，在其中从施加了该废气的该过滤器抽取过滤器废气，该过滤器废气是以下这种气体，其含有已渗透过这些纤维的气体并且不同于该具有增加的氮浓度的气体，并且将抽取的过滤器废气添加到待供应至该燃料电池的该空气或该含有氮气和氧气的气体中并在该燃料电池中使用，和/或添加到待供应至该过滤机构的废气中并在该过滤机构中使用。

5.如权利要求1所述的氮气产生装置，其中，该过滤机构包括彼此平行布置的多个过滤器，并且这些过滤器中的每个作用于这些过滤器中的每个吸入的一定量的供应废气。

6.如权利要求1所述的氮气产生装置，其中，该除湿机构是包括水封泵的泵单元。

7.如权利要求6所述的氮气产生装置，其进一步包括热交换器，该热交换器被配置为从该泵单元的密封液和该燃料电池接收热量并调节该密封液和该燃料电池的温度。

8.如权利要求6所述的氮气产生装置，其进一步包括绝热膨胀室，在其中从该燃料电池抽取的废气绝热膨胀，

其中该泵单元吸入绝热膨胀的废气并降低该废气中的水分或水蒸气含量。

9.如权利要求8所述的氮气产生装置，其进一步包括热交换器，该热交换器被配置为从该泵单元的密封液和该燃料电池接收热量，将该热量传递到该绝热膨胀室，并调节该密封液、该绝热膨胀室和该燃料电池的温度。

10.如权利要求9所述的氮气产生装置，其进一步包括纯水回收机构，该纯水回收机构被配置为提供从该燃料电池、该绝热膨胀室和/或该泵单元抽取的高纯水。

11.如权利要求1所述的氮气产生装置，其进一步包括催化剂燃烧机构，该催化剂燃烧机构被配置为使从该过滤器抽取的具有增加的氮浓度的气体与该燃料气体在燃烧催化剂上反应，并将该具有增加的氮浓度的气体转化为具有较低的氧浓度的气体。

12.如权利要求11所述的氮气产生装置，其中，该催化剂燃烧机构使该具有增加的氮浓度的气体与该燃料气体在通过电磁感应加热的该燃烧催化剂上反应。

13.如权利要求1所述的氮气产生装置，其进一步包括压力控制器，该压力控制器被配置为使能够将具有超过大气压的压力的空气或含有氮气和氧气并具有超过大气压的压力的气体、以及具有超过大气压的压力的燃料气体供应至该燃料电池，

其中该过滤机构将具有超过大气压的压力的废气转化为具有增加的氮浓度的气体。

14.如权利要求13所述的氮气产生装置，其中，该除湿机构是干式过滤器单元，其降低从该燃料电池抽取的并且具有超过大气压的压力的废气中的水分或水蒸气含量，并且

其中，该过滤机构将具有降低的水分或水蒸气含量并且具有超过大气压的压力的废气转化为具有增加的氮浓度的气体。