專利名稱：帶一集成換熱器的燃料電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶一集成換熱器的燃料電池組，該燃料電池組具有一個布置在一個絕熱套和一個高溫燃料電池堆之間的集成換熱器，其中該電池堆具有一個中心軸線，在該電池堆的圓周和該換熱器之間有一個用于后燃的室，優(yōu)選為至少兩個室，該換熱器被設(shè)置用于從廢氣到氧載體的換熱，在電池堆圓周上，分別在該室或這些室的外側(cè)或內(nèi)側(cè)一方面布置有用于氧載體的輸入點，另一方面布置有用于未轉(zhuǎn)換的離析物，即一燃料氣體和該氧載體的輸出點。本發(fā)明還涉及一種帶有按本發(fā)明的燃料電池組的設(shè)備。
背景技術(shù)：
從EP-A 1 037 296(＝P.6949)已知一種具有圓柱形電池堆的燃料電池組，其中在電池堆的圓周進行后燃。使用在電池中的電流供給電化學(xué)反應(yīng)中未被轉(zhuǎn)換的離析物進行該后燃。這些離析物一方面是一種氣態(tài)的燃料(簡稱為燃料氣體)，即一種包括還原組分、特別是氫和一氧化碳的混合物；另一方面是一種帶有氧化組分的氣體、特別是一種氣態(tài)氧載體，例如加熱了的環(huán)境空氣形式的氧載體。電池堆中的每個電池都具有至少一個用于該氧載體的輸入點。該后燃在一個圍繞該電池堆的環(huán)形區(qū)域內(nèi)進行。所述輸入點或者以一種相連通的方式全部連接成一整體，或者經(jīng)過至少一個沿電池堆軸向延伸并與該電池堆直接接觸的空間以一種相連通的方式連接成組。每一個空間都由一個壁同一個用于后燃的室分隔開來，該室同樣也構(gòu)成一個沿電池堆軸向相連通的空間。每個燃料電池都包括兩個部分，即一個所謂的PEN元件(簡稱為PEN)和一個盤形的內(nèi)連接器。該由至少三個層，即P(陰極＝正極)、E(電解質(zhì))和N(陽極)構(gòu)成的PEN元件是一個電化學(xué)活動元件，通過該元件可以進行電化學(xué)反應(yīng)；該元件具有一個薄的環(huán)形盤，該盤由例如一個層狀的固態(tài)電解質(zhì)和兩個分別涂敷而成電極P和N構(gòu)成。該內(nèi)連接器將一個用于氧載體的空間同一個用于燃料氣體的空間隔開。該內(nèi)連接器具有一個帶浮雕狀輪廓的結(jié)構(gòu)，借助于該浮雕狀輪廓使得燃料氣體可從一個中心輸入點沿PEN流向圓周。另一方面，氧載體的輸送受到特定的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)，并從空氣室引出或從空氣室引入中心，并從中心沿PEN回到圓周。離散布置的用于氣體的輸入和輸出的開口都位于圓周上。
一個在已知燃料電池組中包住電池堆的套由一個絕熱系統(tǒng)制成。其絕熱功能扮演一個外部回流換熱器的角色。電池所需的用于電化學(xué)過程的氧載體不是在一個單獨的外回流換熱器中先被預(yù)熱，而是使用最初的冷的氧載體作為一個冷卻源，其中從電池堆流出的熱量在該套中通過該氧載體被部分吸收并回到反應(yīng)點或反應(yīng)區(qū)。
該已知的套用數(shù)個層制成；它具有一個用于氧載體流的通道。在一個構(gòu)成為該套的一個第一層的外壁和該套的內(nèi)部分之間設(shè)置有一個第一空腔，在該空腔中進行氧載體的分布和加熱或該套的冷卻。在該鄰接于該第一空腔的通道系統(tǒng)中實現(xiàn)對氧載體的進一步加熱。取代該通道，或者附加于該通道，也可以在該套中安裝多孔的、透氣的部件，該套構(gòu)成一個所謂的動態(tài)絕熱徑向流過這些絕熱孔的氧載體吸收主要由電池堆通過輻射放出的熱量，并且該熱量由絕熱材料吸收。被吸收的熱量通過氧載體被輸送回到電池堆中。
后燃室制成為軸向?qū)实氖占ǖ?，廢氣通過該通道可以被排出，特別是被吸出。當(dāng)從該套運動進入電池堆中時，氧載體在后燃室的外壁處被進一步加熱；熱量相應(yīng)地由在這些室中軸向流動的廢氣放出，所述熱量相應(yīng)于在后燃過程中產(chǎn)生的熱量，并相應(yīng)于由電化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量的一部分。
通常，以一個其中燃料電池用于能量轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)應(yīng)該能夠達到最大可能的電能。在這方面，電化學(xué)反應(yīng)在該燃料電池系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)中和這樣的條件下進行，即該條件導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)于反應(yīng)效率和PEN元件隨溫度老化問題的最佳應(yīng)用。
在該燃料電池系統(tǒng)的一個設(shè)計方案中，能量平衡的計算必需根據(jù)涉及穩(wěn)態(tài)計算的熱量來進行在反應(yīng)中和在后燃中產(chǎn)生的熱量；熱損失，即從套中流出進入環(huán)境中的熱量；和通過廢氣從系統(tǒng)中導(dǎo)出的過量的熱量。在這方面，不同的參數(shù)的作用包括電池中的溫度、用于后燃的室中的溫度、空氣比λ或者其它相應(yīng)的參數(shù)。(λ是在用空氣作為氧載體時供入的空氣的質(zhì)量流量和化學(xué)計量法所需的空氣量之間的比值)?？梢匀绱嗽O(shè)計該燃料電池系統(tǒng)，從而在每個電池中反應(yīng)溫度是理想的并且是大致同樣的高。該設(shè)計方案是相對于滿負荷，即相對于在最佳工況下能夠達到的最大電功率進行的。
通過以熱能(例如用于加熱目的)和電能形式使用的燃料電池的能量轉(zhuǎn)化，該燃料電池系統(tǒng)可以用在一個設(shè)備中，該設(shè)備是一個建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分。由于一個建筑物的能量供給必需滿足不同的需要，所以燃料電池系統(tǒng)必需也能夠在部分負荷下工作。在部分負荷時，用于離析物的供給流減少了；然而反應(yīng)仍保持在一個值，例如900℃。由于在部分負荷時熱損失高于滿負荷時(因為套的動態(tài)絕熱性能由于減少的空氣供給而變小)，所以在能量轉(zhuǎn)化量和離析物的質(zhì)量流量之間不存在線性關(guān)系。通過一個適當(dāng)設(shè)計的控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)燃料電池系統(tǒng)的工作以滿足需要和符合非線性。
在這方面的另一個問題是，并確實是關(guān)于該系統(tǒng)的設(shè)計，其中該目的是不允許在電池堆中產(chǎn)生任何軸向的溫度梯度。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在部分負荷時，如果該溫度梯度由于設(shè)計在滿負荷時為0，則不能防止沿電池堆的溫度梯度在后燃室軸向流出的廢氣由于向套的轉(zhuǎn)熱而使其溫度下降；因為在部分負荷時來自電池堆的熱能儲量不能完全補償向套的傳熱。這導(dǎo)致電池堆的溫度梯度，并確實在廢氣的流動方向上產(chǎn)生下降的溫度。因此，不再可能在所有燃料電池中以滿負荷時的最佳溫度執(zhí)行電化學(xué)反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種燃料電池組，其可以滿負荷地工作，以可以部分負荷地工作，從而可以在所有電池中以盡可能相同的溫度發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。該任務(wù)如此來完成，即，使燃料電池組的換熱器包括一個通道系統(tǒng)，在該電池組的一種工作狀態(tài)中廢氣和氧載體穿過該系統(tǒng)在垂直于電池堆的軸線放置的橫向平面上很大程度地流動；其中該廢氣可通過布置在該換熱器的圓周區(qū)域中的軸向?qū)实氖占ǖ琅懦?；并且其中換熱器的位于圓周區(qū)域和電池堆之間的部分形成一個在熱影響方面使電池堆與該收集通道屏蔽開來的屏蔽。
該燃料電池組包括一個布置在一個絕熱套和一個圓柱形高溫燃料電池堆之間的集成換熱器。在該電池堆的圓周和該換熱器之間有一個用于后燃的室，優(yōu)選為至少兩個室。該換熱器被設(shè)置用于從廢氣到氧載體的換熱。在電池堆圓周上，分別在該室或這些室的外側(cè)或內(nèi)側(cè)一方面布置有用于氧載體的輸入點，另一方面布置有用于未轉(zhuǎn)換的離析物，即一燃料氣體和該氧載體的輸出點。換熱器包括一個通道系統(tǒng)，在該電池組的一種工作狀態(tài)中廢氣和氧載體穿過該系統(tǒng)在垂直于電池堆的軸線放置的橫向平面上很大程度地流動。該廢氣可通過布置在該換熱器的圓周區(qū)域中的軸向?qū)实氖占ǖ琅懦?。該換熱器的位于圓周區(qū)域和電池堆之間的部分形成一個在熱影響方面使電池堆與該收集通道屏蔽開來的屏蔽。
從屬權(quán)利要求2-9涉及按本發(fā)明的燃料電池組的有利的實施例。一個包括有按本發(fā)明的燃料電池組的設(shè)備是權(quán)利要求10的主題。


下面結(jié)合

本發(fā)明。附圖所示為圖1一個已知的燃料電池組；圖2表示了燃料電池的結(jié)構(gòu)；圖3一個按本發(fā)明的集成換熱器；圖4穿過圖3的換熱器的橫截面圖；圖5、6分別是按本發(fā)明的換熱器的第二和第三實施例；和圖7穿過圖3的換熱器的縱截面圖。
具體實施例方式
圖1示出的從EP-A 1 037 296已知的帶有燃料電池2的電池組1包括下列模件一個位于由電池組1的電極構(gòu)成的一個蓋板10a和一個底板10b之間的電池堆10；一個位于電池堆10的圓周14上的環(huán)形腔13，在該腔中進行后燃；一個絕熱套12(只以點劃線的輪廓示出)；電池組1的帶有一個用于供給空氣和氣態(tài)氧載體5的接管15的外壁11；一個用于流體形式的燃料6的輸入點16，該燃料沿一個中心通道26、可選擇在氣化和/或重整之后以氣態(tài)形式分散到單個的電池中；一個用于廢氣7的環(huán)形收集通道27，該廢氣可通過一個接管17從電池組1中排出；另外還有數(shù)個桿18(只示出了一個)和彈簧19，上述兩個電極通過它們可向彼此拉動。布置在環(huán)形腔13中但在圖1中看不見的用于后燃的腔室3(見圖2)通過底板10b中的開孔27a與收集通道27相連通。在該電池組中產(chǎn)生的電流可通過接線器101和102引出，桿18除其作為一個夾緊裝置的功能外還用作為向蓋板10a的電連接件。
從EP-A 1 037 296已知的燃料電池的內(nèi)連接器由兩個層制成。通過這種結(jié)構(gòu)，進入的空氣在它被導(dǎo)致在電池的一個中心區(qū)域與一個陰極(P)接觸而被加熱到一個接近反應(yīng)溫度之前在一個位于這兩個層之間的空腔內(nèi)被再次加熱。在圖2中所示的電池堆10的電池2包括一個由一個層制成的內(nèi)連接器21。輸入電池2中的氧載體5(箭頭50)從一個輸入點25a通過一個徑向通道25被引入電池2的中心區(qū)域中。從那里氧載體50′通過該陰極再次徑向流向圓周14，并在該圓周處通過槽形開口從輸出點25b流出進入一個后燃室3。該室3具有一個用點劃線示出的室壁30′。這樣的一種壁30′已是眾所周知的。室3的由壁30′提供的界限在按本發(fā)明制成的集成換熱器4中呈現(xiàn)出新的形式，見圖4-6。
內(nèi)連接器21具有按鈕狀的凸起22(用參考標(biāo)號22′表示凸起)，這些凸起建立連接PEN元件20的電連通。上述徑向通道的側(cè)壁也代表電連通。一個軸向通道26位于電池堆10的中心，氣體燃料6(箭頭60)通過該通道輸入單個的電池2中。在該中心區(qū)域中的一個環(huán)形凸起23防止氧載體5進入軸向通道26。燃料6在各種情況下都可通過鄰近內(nèi)連接器21的環(huán)23之間的狹槽26a而到達PEN元件20的陽極(N)。燃料6(箭頭60′)從陽極流向電池堆的圓周14，并在該圓周處通過槽形開口從輸出點25b流出進入一個后燃室3，在該室中由于后燃而產(chǎn)生廢氣7。廢氣7沿軸向(箭頭7″)流出進入由壁30′形成的一個通道中。
在圖3和4中示出了一個按本發(fā)明的構(gòu)成為管形的集成換熱器4。電池堆10布置在該管的內(nèi)腔中。用于后燃的室3通過切割而形成在該換熱器的內(nèi)側(cè)上。室3具有狹槽狀的輸出口43，該輸出口允許廢氣流出經(jīng)過電池10的整個高度后進入一個通道系統(tǒng)。相應(yīng)地，氧載體5同樣可以通過狹槽狀的輸出口45b經(jīng)過電池堆10的整個高度后進入該電池。因此，在換熱器4的通道系統(tǒng)中的廢氣7和氧載體5在垂直于電池堆10的軸線放置的橫向平面上很大程度地流動。
電池堆10的電池2中的預(yù)熱的氧載體50通過四個通道25(見圖2)輸入中心區(qū)域，在那里上述四個部分流中的每一個都分叉，從而氧載體5從每個部分流流回兩個相應(yīng)相鄰的室3。(這用不同示出的箭頭表示)。
廢氣7可通過軸向?qū)实氖占ǖ?7″排出。這些通道布置在換熱器4的圓周區(qū)域中。由于廢氣流7′和氧載體5的流5′在橫向平面中的引導(dǎo)而導(dǎo)致對于所有電池2都大體相同的狀態(tài)。為了使流5′和7′沿橫向平面方向運動，收集通道47″必須具有相對大的橫截面積，從而沿收集通道47″的壓力梯度比在該通道系統(tǒng)的窄通道45、47中流動的氣體的壓力梯度小得多。
由于流5′和7′在橫向平面中的引導(dǎo)，在電池堆10中沿軸向產(chǎn)生一個相對小的溫度梯度。就這方面而言也是重要的，即換熱器4位于換熱器4的圓周區(qū)域和電池堆10之間的部分形成一個在熱影響方面使電池堆10與收集通道47″屏蔽開來的屏蔽。由于廢氣7在每種情況下都在收集通道47″中向其環(huán)境散失一部分熱量，所以在廢氣流7″產(chǎn)生一個軸向溫度梯度。然而，由于該屏蔽作用，該溫度梯度在很在程度上并不影響電池堆10中的溫度分布。
集成換熱器4的通道系統(tǒng)包括縱向壁41，該壁垂直于上述橫向平面站立并由此構(gòu)成通道45、47用于廢氣7的通道47連接用于后燃的室3和收集通道47″；用于氧載體5的通道45連接圓周輸入點45a和電池堆10的輸出點25a。通道45、47的橫截面基本上小于軸向?qū)R的收集通道47″的橫截面，流動經(jīng)過通道45、47的橫截面進行。因此導(dǎo)致通道45、47中的流速遠遠高于收集通道中的流速。因此收集通道47″中的向上述壁的熱傳遞小于通道45、47中的向上述壁的熱傳遞。這是有利的，因為收集通道47″中小的熱損失在那里導(dǎo)致了小的溫度梯度。
通道45、47的壁41在很大程度上橫交平放在電池堆軸向上的徑向平面。這樣的結(jié)構(gòu)是有利的，因為它防止了基于熱輻射的傳熱。
如此布置通道45、47，從而氧載體5的流5′和廢氣7的流7′至少在換熱器4的主要部分中以逆流導(dǎo)引。
在用于加熱的氧載體5的輸出開口45b和后燃室3之間插入密封件35，從而使氧載體盡可能少的泄漏到廢氣7中。通過壓實而緊縮的陶瓷氈帶可以被用作為密封件35。
集成換熱器4由數(shù)個模件構(gòu)成。每個模件都包括一個橫向基板42和數(shù)個縱向壁41。這些模件優(yōu)選構(gòu)成為相同的。一個例如止靠在電池堆的一端上的端件可以具有一種修改后的形式。這些模件各具有一個單片形式。它們可由陶瓷材料或者粘土陶瓷材料制成(通過燒結(jié)壓入一個模型中的陶瓷粉末；或者通過在一個模塑成形后干燥和燒制粘土塊)。這些模件在換熱器4中形成數(shù)個“水平位置”。
用于廢氣7的收集通道47″布置在換熱器4的大致成四方形的橫截面的四個角區(qū)域中。該四方形的幾何形狀使得在收集通道47″和電池堆10之間以一種節(jié)省空間的方式建立一個相對大的距離成為可能。
按本發(fā)明的燃料電池組1具有集成換熱器4，與已知電池組(大約700℃)相比，氧載體5能夠被加熱到高得多的溫度(大約800℃)。因此一個對于電化學(xué)反應(yīng)的電流量有利的較高的空氣比入是可能的。因此，雖然在已知電池組中空氣比入達到大約1.5-2，但通過換熱器4可實現(xiàn)該值的兩倍或三倍。
帶有環(huán)形橫截面的空腔48布置在用于加熱的氧載體5的輸出口45b處。它們設(shè)置用于插入在空腔48(其中有一個環(huán)形間隙保持打開著)的電加熱條，在電池組1起動時通過這些加熱條可以加熱換熱器4和供入的氧載體5。通過加熱的氧載體5在穿過電池堆10進行流動時，電池堆被加熱，并且進入一種準備操作的狀態(tài)。
通過按本發(fā)明的集成換熱器4在一個只有幾離米的距離內(nèi)實現(xiàn)一個從大約900℃到500℃的徑向溫度下降。由此該熱的區(qū)域被限定為一個有利的小于已知燃料電池組的體積。換熱器4的特定幾何形狀使得電池組的高度在沒有設(shè)計問題的情況下與預(yù)定的功率要求相匹配成為可能。換熱面積也可以容易與預(yù)定的空氣比入相匹配。
圖5示出了可由單片模件構(gòu)成的集成換熱器4的一個第二實施例。在此，“水平位置”分別由兩個模件40a、40b構(gòu)成。設(shè)置換熱器4用于只具有兩個用于輸入氧載體5的輸入點25a的燃料電池2。相應(yīng)的用于預(yù)熱的氧載體5的輸出點45b布置在模件40a、40b之間的兩個連接位置46(只示了一個)處。具有齒形布置形式的連接位置46可以設(shè)置有一個密封。然而，一個小的間隙也可以保持打開著，氧載體5的一小部分作為一個第二流通過該間隙經(jīng)過輸出口45b。該第二流由換熱器4的熱壁材料預(yù)加熱，從而如果該間隙足夠的小，則換熱功率特性不被該間隙削弱。
套12、或套12的一部分由動態(tài)絕熱殼120構(gòu)成，該殼包括兩個半殼和一個透氣元件121，殼120的部分通過該透氣元件而被保持在一起。兩個半殼120之間的一個間隙122可以保留為打開的，以允許更多的氧載體5局部地流入。并且的確如所示實施例那樣，當(dāng)在沒有換熱發(fā)生的通道系統(tǒng)的區(qū)域49中出現(xiàn)從電池堆10到圓周的增加的熱流時，換熱器4的圓周因此可以被局部冷卻得更好。
圖6示出了由陶瓷和金屬材料的部件的組合制成的集成換熱器4的一個第三實施例。其由陶瓷運動體或過濾器81、82和金屬壁41′構(gòu)成，通過該壁在廢氣流7′和氧載體5的流5′之間產(chǎn)生換熱。該實施例的缺點在于，金屬材料大體上是較貴的，并具有比陶瓷材料大的熱膨脹系數(shù)。在電池組1的設(shè)計中必需適當(dāng)?shù)乜紤]不同的熱膨脹系數(shù)。特別是，必需在蓋板10a(見圖1)中設(shè)置溝槽，壁41′在受熱時可以沿軸向膨脹到這些溝槽中。
圖7以截面形式示出了通過圖3的一個構(gòu)成一個圍繞電池堆10的外殼的換熱器4的“水平位置”的對角線縱截面。筋41′模制在一個模件40的橫向底板42的下側(cè)上，并可被插入在相鄰的模件40的壁41之間。一個位于相鄰的通道、特別是在連接位置處的通道45、47之間的密封件4 9可由一種焊接用玻璃制成。在燃料電池組1工作時，可在密封件49中導(dǎo)致裂紋。由于筋41′和壁41之間的齒狀布置形式，通過這些裂紋造成的一種可能的泄漏不會對電池組1的效率產(chǎn)生任何大的影響。
按本發(fā)明的燃料電池組被提供用在建筑物的底層結(jié)構(gòu)中。一個用于此目的的設(shè)備包括附加的控制裝置，通過該裝置根據(jù)電能和熱功率的不同需要控制燃料電池組。被輸送經(jīng)過電池組的氧載體的流量通過該控制裝置而大約與不同的能量需要相匹配。在這方面，電池堆中的溫度可以以一種受控制的方式調(diào)節(jié)為一個小的溫度范圍內(nèi)的值。該溫度范圍的程度小于50K，優(yōu)選小于20K。
權(quán)利要求
1.燃料電池組(1)，具有一個布置在一個絕熱套(12)和一個高溫燃料電池(2)堆(10)之間的集成換熱器(4)，其中該電池堆具有一個中心軸線，在該電池堆的圓周(14)和該換熱器之間有一個用于后燃的室(3)，優(yōu)選為至少兩個室，該換熱器被設(shè)置用于從廢氣(7)到氧載體(5)的換熱，在電池堆圓周(14)上，分別在該室或這些室的外側(cè)或內(nèi)側(cè)一方面布置有用于氧載體的輸入點(25a)，另一方面布置有用于未轉(zhuǎn)換的離析物，即一燃料氣體(6)和該氧載體的輸出點(25b、26b)，其特征在于，換熱器(4)包括一個通道系統(tǒng)(4)，在該電池組的一種工作狀態(tài)中廢氣(7)和氧載體(5)穿過該系統(tǒng)在垂直于電池堆(10)的軸線放置的橫向平面上很大程度地流動；其中該廢氣可通過布置在該換熱器的圓周區(qū)域中的軸向?qū)实氖占ǖ?47″)排出；并且其中換熱器的位于圓周區(qū)域和電池堆之間的部分形成一個在熱影響方面使電池堆與該收集通道屏蔽開來的屏蔽。
2.按權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于，電池堆(10)由交替布置的模件(20、21)，即電化學(xué)活動板(20)和內(nèi)連接器(21)構(gòu)成；其中這些模件每個都具有一個用于將燃料氣體(6)輸入到單個的電池(2)中的中心開口(26、26a)；并且其中套(12)構(gòu)成一個動態(tài)絕熱系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中熱量可以被供入的氧載體(5)吸收。
3.按權(quán)利要求1或2所述的燃料電池組，其特征在于，集成換熱器(4)的通道系統(tǒng)包括形成通道(45、47)的壁(41；41′)；其中用于廢氣(7)的通道(47)連接用于后燃的室(3)和收集通道(47″)，用于氧載體(5)的通道(45)連接圓周輸入點(45a)和電池堆(10)的輸出點(25a)；并且其中這些通道的橫截面基本上小于軸向?qū)R的收集通道的橫截面，流動經(jīng)過這些橫截面進行。
4.按權(quán)利要求3所述的燃料電池組，其特征在于，通道(45、47)的壁(41)大體沿橫交于位于電池堆軸線上的徑向平面取向。
5.按權(quán)利要求3或4所述的燃料電池組，其特征在于，通道(45、47)如此布置，從而在電池組(1)的一個操作狀態(tài)下，氧載體(5)的流(5′)和廢氣(7)的流(7′)至少以主要部分按逆流導(dǎo)引。
6.按權(quán)利要求1-5中任一項所述的燃料電池組，其特征在于，用于后燃的室(3)通過切割而形成在集成換熱器(4)中。
7.按權(quán)利要求1-6中任一項所述的燃料電池組，其特征在于，集成換熱器(4)由數(shù)個模件(40)構(gòu)成，這些模件優(yōu)選為全部或者大部分制成是相同的；并且其中特別是這些模件每一個都構(gòu)成一個單片結(jié)構(gòu)。
8.按權(quán)利要求1-7中任一項所述的燃料電池組，其特征在于，用于廢氣(7)的收集通道(47″)布置在換熱器(4)的大致成四方形的橫截面的四個角區(qū)域中。
9.按權(quán)利要求1-8中任一項所述的燃料電池組，其特征在于，集成換熱器(4)由陶瓷、粘土陶瓷和/或金屬材料制成，其中該換熱器能夠由數(shù)個部件(41′、81、82)組裝而成，這些部件被制成為轉(zhuǎn)熱壁(41；41′)和/或形狀給定的運動體(81、82)。
10.一個設(shè)備，其包括有按權(quán)利要求1-9中任一項所述的燃料電池組(1)和具有控制裝置，其特征在于，該設(shè)備是一個建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分，該控制裝置被設(shè)置用來根據(jù)電能和熱功率的不同需要而控制燃料電池組的工作；其中被輸送經(jīng)過電池組的氧載體(5)的流量通過該控制裝置而與不同的能量需要相匹配；并且其中電池堆(10)中的溫度可以以一種受控制的方式調(diào)節(jié)為一個小的溫度范圍內(nèi)的值，該溫度范圍的程度小于50K，優(yōu)選小于20K。
全文摘要
燃料電池組，具有布置在絕熱套和高溫燃料電池堆之間的集成換熱器。在電池堆圓周和換熱器之間有一個用于后燃的室，優(yōu)選為至少兩個室。換熱器設(shè)置用于從廢氣到氧載體的換熱。在電池堆圓周上，分別在該室或這些室的外側(cè)或內(nèi)側(cè)一方面布置用于氧載體的輸入點，另一方面布置用于未轉(zhuǎn)換的離析物，即一燃料氣體和該氧載體的輸出點。換熱器包括通道系統(tǒng)，在電池組的一種工作狀態(tài)中廢氣和氧載體穿過該系統(tǒng)在垂直于電池堆的軸線放置的橫向平面上很大程度地流動。該廢氣可通過布置在該換熱器的圓周區(qū)域中的軸向?qū)实氖占ǖ琅懦?。該換熱器的位于圓周區(qū)域和電池堆之間的部分形成在熱影響方面使電池堆與該收集通道屏蔽開來的屏蔽。
文檔編號F28D9/00GK1445877SQ0312065
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月19日
發(fā)明者A·舒勒, J·施爾德, M·詹尼, P·霍羅赫 申請人:蘇舍赫克希斯公司