[发明专利]有水储存器的密封冷却剂流场燃料电池发电设备的控制系统

摘要

系统（10）控制如下项中的至少一个：在阳极流场（28）和阴极流场（36）至少一个内的反应物流（16A，16B）的压力、流动通过阳极和/或阴极流场（26，28）的反应物流（16A，16B）的流速、通过密封的冷却剂流场（44）的冷却剂流体的温度、以及冷却剂流体的流速；以便每当由燃料电池（20）产生的功率在最大燃料电池功率输出的大约80%与大约100%之间，水（14）从水储存器（18A，18B）移动到反应物流（16A，16B）中，并且以便每当燃料电池功率小于最大功率输出的大约75%，水（14）从反应物流（16A，16B）移动到水储存器（18A，18B）中。

主权项

 一种用于燃料电池发电设备（12）以从氧化剂反应物流（16A）和富氢燃料反应物流（16B）产生电流的控制系统（10），所述系统（10）包括：a. 至少一个燃料电池（20），其包括：膜电极组件（22），所述膜电极组件（22）具有设置在所述组件（22）的阳极催化剂表面（24）和相对的阴极催化剂表面（26）之间的质子交换膜（23）；阳极流场（28），所述阳极流场（28）被限定与阳极催化剂表面（24）并与燃料入口线路（30）流体连通，以引导富氢燃料反应物流（16B）从与阳极催化剂表面（24）相邻的燃料入口线路（30）流动，并且作为阳极排出流通过阳极排出装置（34）离开阳极流场（28）；阴极流场（36），所述阴极流场（36）被限定与阴极催化剂表面（26）并与氧化剂源（38）流体连通，以引导氧化剂反应物流（16A）从与阴极催化剂表面（26）相邻的氧化剂入口线路（40）流动，并且作为阴极排出流通过阴极排出装置（42）离开阴极流场（36）；b. 密封的冷却剂流场（44），其被固定成与阳极流场（28）和阴极流场（36）中的至少一个为热交换关系，以引导来自冷却剂回路（48）的冷却剂入口（46）的冷却剂流体通过冷却剂流场（44）并通过冷却剂回路出口（50），所述冷却剂回路被配置为用于控制在冷却剂流场（44）内的冷却剂流体的温度；c. 至少一个水储存器（18A， 18B），其被固定成与阳极流场（28）和阴极流场（36）中的至少一个流体连通，并且固定成与密封的冷却剂流场（44）流体隔离，水储存器（18A， 18B）被配置为用于将水从所述储存器（18A， 18B）移动并进入到位于所述至少一个的阳极和阴极流场（28，36）中的反应物流（16A， 16B）中，并且用于将水（14）从位于所述至少一个的阳极和阴极流场（28，36）中的反应物流（16A， 16B）移动并进入到所述至少一个水储存器（18A， 18B）中；以及d. 相对湿度控制器（62），其被固定成与燃料电池（12）连通，以选择性地控制：反应物流（16A， 16B）的压力、反应物流（16A， 16B）的流速、在密封的冷却剂流场（44）中的冷却剂流体的温度中的至少一个，以便每当由燃料电池（20）产生的功率在燃料电池（20）的预定最大功率输出的大约百分之八十与大约百分之一百之间，水（14）从水储存器（18A， 18B）移动到反应物气体流（16A， 16B）中，并且以便每当由燃料电池（20）产生的功率小于燃料电池（20）的预定最大功率输出的大约百分之七十五，水（14）从反应物气体流（16A， 16B）移动到水储存器（18A， 18B） 中。