(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 1862864 A (43)申请公布日 2006.11.15 |
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(21)申请号 CN200610077861.5
(22)申请日 2006.05.08
(71)申请人 穆丹制造公司
地址 美国威斯康星
(72)发明人 T·M·班德豪尔 M·J·赖因克 J·瓦伦萨
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人 张祖昌
(51)Int.CI
(54)发明名称
(57)摘要
提供一种燃料电池系统(1)，该系统包括：燃料电池叠层(3)；和传热装置(5)，该传热装置适合于将热量从燃料电池叠层(3)的阴极排气流传递到将要提供到燃料入口流的水中。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种燃料电池系统，该系统包括：
燃料电池叠层；以及
传热装置，它适合于将热量从燃料电池叠层的阴极排气流传递到将要提供到燃料入口流的水中。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，燃料电池叠层包括固态氧化物燃料电池叠层。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，传热装置包括水蒸发器，该水蒸发器适合于将液态水转换成蒸汽，该蒸发器包括：
第一输入端，它可操作地连接到燃料电池叠层的阴极排气出口上；
第二输入端，它可操作地连接到水源上；
以及第一输出端，它可操作地连接到燃料电池叠层的燃料入口上。
4.如权利要求3所述的系统，该系统还包括燃料预热器热交换器，该热交换器包括：
第一输入端，它可操作地连接到燃料电池叠层的阴极排气出口上；
第二输入端，它可操作地连接到燃料源上；
以及第一输出端，它可操作地连接到燃料电池叠层上。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，燃料预热器热交换器适合于将热量从燃料电池叠层的阴极排气流传递到被提供到燃料电池叠层的燃料入口流中。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，蒸发器包括同向流动蒸发器，在该同向流动蒸发器中，阴极排气流和水适合于沿着相同的方向流动；并且蒸发器的输出端可操作地连接到燃料预热器热交换器的入口上，使得阴极排气流从蒸发器流入燃料预热器热交换器中。
7.如权利要求1所述的系统，该系统还包括空气预热器，该空气预热器适合于使用来自阳极排气流的热量来预热空气入口流。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，在阳极排气流进入冷凝器之前，空气预热器适合于部分地冷凝阳极排气流中的水蒸汽。
9.如权利要求7所述的系统，该系统还包括阴极同流换热器热交换器，该热交换器具有小于预定尺寸的尺寸，使得阴极同流换热器热交换器适合于提供以至少200℃的温度排出阴极同流换热器热交换器的阴极排气流。
10.一种燃料电池系统，该系统包括：
燃料电池叠层；
第一装置，它使用来自燃料电池叠层阴极排气流的热量将水蒸发成蒸汽；以及
第二装置，它将蒸汽提供到被引导到燃料电池叠层的燃料入口流中。
11.如权利要求10所述的系统，该系统还包括：
第三装置，它使用在蒸发水上游的阴极排气流加热空气入口流，并且在加热空气入口流之后提供具有至少200℃温度的排出的阴极排气流；以及
第四装置，它在使用阴极排气流加热空气入口流之前，使用燃料电池叠层阳极排气流加热空气入口流。
12.一种操作燃料电池系统的方法，该方法包括：
操作燃料电池叠层，以产生电能；
使用来自燃料电池叠层阴极排气流的热量将水蒸发成蒸汽；以及
将蒸汽提供到被引导到燃料电池叠层的燃料入口流中。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，燃料电池叠层包括固态氧化物燃料电池叠层。
14.如权利要求12所述的方法，该方法还包括：使用蒸发水上游的阴极排气流加热空气入口流。
15.如权利要求14所述的方法，该方法还包括：在使用阴极排气流加热空气入口流之前，使用燃料电池叠层阳极排气流加热空气入口流。
16.如权利要求15所述的方法，该方法还包括：在加热空气入口流期间，部分地冷凝阳极排气流中的水蒸汽。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，阴极排气流在加热空气入口流之后具有至少200℃的温度。
18.如权利要求12所述的方法，该方法还包括：用蒸发水下游的阴极排气流预热燃料入口流。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，蒸发步骤包括：使阴极排气流和水在蒸发器内沿着相同的方向流动。
20.如权利要求12所述的方法，该方法还包括：
混合蒸汽和燃料入口流；
使用来自燃料电池叠层阳极排气流的热量加热蒸汽和燃料的混合物；以及
将蒸汽和燃料的混合物提供到重整装置中。
21.如权利要求12所述的方法，该方法还包括：在重整装置内重整包含甲烷和天然气中至少一种的燃料；以及
将重整过的燃料提供到燃料电池叠层的阳极入口中。
22.一种燃料电池系统，该系统包括：
燃料电池叠层；以及
顺流水蒸发器，它适合于将热量从阴极排气流传递到将要提供到燃料入口流的水中。
23.如权利要求22所述的系统，该系统还包括：燃料预热器；蒸发器的阴极排气流输出端可操作地连接到燃料预热器上，使得阴极排气流从蒸发器流入到燃料预热器中。
24.一种燃料电池系统，该系统包括：
燃料电池叠层；以及
第一装置，它将热量从阴极排气流传递到将要提供到燃料入口流的水中，使得阴极排气流和水在第一装置中沿着相同的方向流动。
25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，第一装置包括用于将阴极排气流提供到燃料预热器中的装置。
26.一种操作燃料电池系统的方法，该方法包括：
使阴极排气流和水流以顺流的关系流动；
使用来自阴极排气流的热量将水蒸发成蒸汽，同时以所述顺流的关系流动；以及
将蒸汽提供到被导入到燃料电池叠层的燃料入口流中。
27.如权利要求26所述的方法，该方法还包括：
在所述蒸发步骤之后，使用来自阴极排气流的热量加热燃料流。
28.一种燃料电池系统，该系统包括：
燃料电池叠层；
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