專利名稱：半模塊化高溫燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于 一 種燃料電池系統(tǒng)及其模塊，尤指 一 種適 用于高溫燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)及其模塊。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)是 一 種將氣體燃料當(dāng)中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換 為電能藉以產(chǎn)生電力的裝置，相較于其它型態(tài)的發(fā)電裝置來 說，燃料電池系統(tǒng)提供較高發(fā)電效率。
請(qǐng) 一 并參考圖1 、圖2 ，以了解已知的高溫燃料電池架 構(gòu)，其中，圖1為已知高溫燃料電池的功能方塊圖，圖2為 已知高溫燃料電池的電池組示意圖。如圖中所示，傳統(tǒng)的高
溫燃料電池系統(tǒng)-1包含燃料槽1 1 、重組器1 2 、及電池
組l 3;且重組器l 2又包含蒸發(fā)單元l 2 1、反應(yīng)單元
1 2 2 、及燃燒單元1 2 3 ;而電池組1 3包含二端板1 3 1 、多數(shù)個(gè)電池]3 2 。
另外，電池組1 3的反應(yīng)溫度須為1 2 Q — 1 8 0 °C ，
重組器1 2的蒸發(fā)單元1 2 1 、反應(yīng)單元1 2 2 、及燃燒單 元1 2 3的反應(yīng)溫度則分別須是1 5 0 — 2 5 0 °C 、 2 7 5。C、 2 0 0 — 275 °C。
因此，從圖1中可知，傳統(tǒng)的高溫燃料電池系統(tǒng)1的重 組器1 2與電池組1 3是為分離設(shè)置的裝置，且重組器1 2 本身包含的各單元亦為分離設(shè)置，如此將造成體積占用大的 缺點(diǎn)。又，傳統(tǒng)的高溫燃料電池系統(tǒng)1尚需另設(shè)置流體循環(huán) 裝置(圖中未示)，以由流體冷卻劑在封管(圖中未示)中循 環(huán)流動(dòng)來輔助熱能的回收，因此必須額外設(shè)置幫浦(圖中未 示)及冷卻劑儲(chǔ)藏槽(圖中未示)等零件，而造成傳統(tǒng)的高 溫燃料電池系統(tǒng)1的成本增加且系統(tǒng)復(fù)雜的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供 一 種半模塊化高溫燃料電池 系統(tǒng)，以能整合成熱能回收效益較佳的模塊，以減少體積。
本發(fā)明的另 一 目的是在提供 一 種燃料電池系統(tǒng)及其模 塊，俾能省卻部分零件，以降低成本及系統(tǒng)復(fù)雜度。
依據(jù)本發(fā)明的 一 特色，本發(fā)明提供 一 種燃料電池系統(tǒng)， 其特征在于，包括
一燃料槽，儲(chǔ)存一燃料；
一高溫燃料電池模塊，包括 一電池堆單元，堆棧多數(shù)個(gè)電池；
一蒸發(fā)單元，連接于該燃料槽，且該燃料通入該蒸 發(fā)單元中以汽化該燃料以及
一燃料燃燒反應(yīng)模塊，包括
一反應(yīng)單元，連接于該高溫燃料電池模塊的該蒸發(fā)單元，
且該燃料自該蒸發(fā)單元通入該反應(yīng)單元以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并
在該燃料化學(xué)反應(yīng)后，輸出該燃料至該高溫燃料電池模塊的
該電池堆單元；
一燃燒單元，連接于該高溫燃料電池模塊的該電池堆單
元，且該燃料自該電池堆單元通入該燃燒單元以進(jìn)行燃燒；
其中，該燃料的化學(xué)能在該高溫燃料電池模塊的該電池
堆單元中轉(zhuǎn)換為電能。
其中，該電池堆單元的兩側(cè)還分別設(shè)置有一端板o
其中，該蒸發(fā)單元容置于該等端板的其- 一之中。
其中，該高溫燃料電池模塊還包含 一 加熱單元，且該加
單元容置于該等端板的其一之中。
其中，該加熱單元提供熱能以維持該高溫燃料電池模塊
的溫度于12 0 。C 一 2 5 0 。C之間。
其中，該加熱單元各為二個(gè)，且該加熱單元是分別容置
于該等端板中。
g巾，該燃料電池系統(tǒng)還包含 一 電瓶，電性連接該加熱
單元以提供電力。
其中，該燃料于該反應(yīng)單元中化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生氫氣。
依據(jù)本發(fā)明的另 一 特色，本發(fā)明提供 一 種應(yīng)用于 一 燃料 電池系統(tǒng)中的高溫燃料電池模塊，該高溫燃料電池模塊連接 于一燃料槽，且該燃料槽中是儲(chǔ)存一燃料，其特征在于，其 中，該高溫燃料電池模塊包括
一電池堆單元，堆棧多數(shù)個(gè)電池；以及
一蒸發(fā)單元，該燃料通入該蒸發(fā)單元中以汽化該燃料；
其中，該燃料通入該電池堆單元，且該燃料的化學(xué)能在 該電池堆單元中轉(zhuǎn)換為電能。
依據(jù)本發(fā)明的再 一 特色，本發(fā)明提供 一 種應(yīng)用于 一 燃料 電池系統(tǒng)中的燃料燃燒反應(yīng)模塊，其特征在于，包括
一反應(yīng)單元，通入一燃料以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并在該燃料 化學(xué)反應(yīng)后，輸出該燃料以進(jìn)行化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換反應(yīng)；以及
一燃燒單元，是通入該燃料以進(jìn)行燃燒。
依據(jù)本發(fā)明的另 一 特色，本發(fā)明提供 一 種應(yīng)用于燃料電
池系統(tǒng)中的高溫燃料電池模塊咼溫燃料電池模塊連接于燃
料槽，且燃料槽中是儲(chǔ)存燃料，中，該高溫燃料電池模塊
包括電池堆單元、及蒸發(fā)單元電池堆單元是堆棧多數(shù)個(gè)
電池；燃料是通入蒸發(fā)單元中以汽化燃料；又，燃料通入電
池堆單元，且燃料的化學(xué)能是在電池堆單元中轉(zhuǎn)換為電能
依據(jù)本發(fā)明的再 一 特色，本發(fā)明提供 一 種應(yīng)用于燃料電
池系統(tǒng)中的燃料燃燒反應(yīng)模塊，包括反應(yīng)單元、及燃燒單
元反應(yīng)單元是通入燃料以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并在燃料化學(xué)反
應(yīng)后，輸出燃料以進(jìn)行化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換反應(yīng)；以及燃燒單元
是通入燃料以進(jìn)行燃燒。
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)所使用的燃料可為甲醇、液態(tài)瓦
斯、天然氣、酒精、沼氣、氫氣，其中以甲醇為較佳實(shí)施態(tài)


為進(jìn) 一 步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例
及附圖詳細(xì)說明如后，其中
圖1是已知咼賴i燃料電池的功能方塊圖。
圖2是已知高經(jīng)i燃料電池的電池組示意圖。
圖3是本發(fā)明—-較佳實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的功能方塊
圖4是本發(fā)明 一 較佳實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的端板剖面
示意圖。
圖5是本發(fā)明 一 較佳實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖3 、圖4 、圖5 ，以了解本發(fā)明 一 較佳實(shí)施例
的燃料電池系統(tǒng)架構(gòu)，其中，圖3是本發(fā)明 一 較佳實(shí)施例的
燃料電池系統(tǒng)的功能方塊圖，圖4是本發(fā)明 一 較佳實(shí)施例的 燃料電池系統(tǒng)的端板剖面示意圖，而圖5則更進(jìn)一步示例本
發(fā)明 一 較佳實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
如圖中所示，燃料電池系統(tǒng)2包括有燃料槽2 1 、高溫
燃料電池模塊2 2 、及燃料燃燒反應(yīng)模塊2 3 。
首先， 一 并參照?qǐng)D3及圖5 ，茲針對(duì)上述燃料槽2 1詳
述如下，燃料槽2 1中具有容置空間，且在容置空間里儲(chǔ)存
有燃料2 1 1 ，燃料槽2 1還設(shè)有燃料進(jìn)出口 (圖中未示)， 以便燃料2 1 1的輸出/輸入。
其次，上述高溫燃料電池模塊2 2是將反應(yīng)溫度相近的
電池堆單元2 2 .1 、及蒸發(fā)單元2 2 2整合于同一模塊中，
電池堆單元2 2 1堆棧有多數(shù)個(gè)電池2 2 5 ，且是以蒸發(fā)單
元2 2 2經(jīng)由管線2 5連接于燃料槽2 1 ，以將燃料2 1 1
通入蒸發(fā)單元2 2 2中，由蒸發(fā)單元2 2 2加熱氣化燃料2
1 1使的成為氣相后，再由另 一 管線2 6輸出燃料2 1 1 。
本實(shí)施例中是利用端板2 2 3的結(jié)構(gòu)來對(duì)電池堆單元2
2 1 、及蒸發(fā)單元2 2 2進(jìn)行整合，如圖4所示，電池堆單 元2 2 1兩側(cè)分別設(shè)置有端板2 2 3 ,且端板2 2 3中間具 有挖空的區(qū)域放置蒸發(fā)單元2 2 2 ，如此除可整合電池堆單元2 2 1 、及蒸發(fā)單元2 2 2的外，更有效利用燃料電池系 統(tǒng)2的占用空間，達(dá)到減少體積的目的。
然而，電池堆單元2 2 1 、及蒸發(fā)單元2 2 2兩者皆需 要維持在反應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)，即電池堆單元2 2 1的溫度須 在1 2 0 — 1 8 0 °C之間，蒸發(fā)單元2 2 2的溫度須在1 5
0 — 2 5 D °C之間，因此，在本實(shí)施例當(dāng)中，是另設(shè)計(jì) 一 加 熱機(jī)制，即設(shè)置加熱單元2 2 4于電池堆單元2 2 1 、及蒸 發(fā)單元2 2 2之間以維持該高溫燃料電池模塊2 2的溫度于
1 2 0 — 2 5 0 °C之間，在本實(shí)施例中，加熱單元2 2 4是 設(shè)置于端板2 2 3中的另 一 挖空區(qū)域。并且，電池堆單元2
2 1兩側(cè)的端板2 2 3皆可設(shè)置加熱單元2 2 4 。
再者，本實(shí)施例當(dāng)中更設(shè)置有一電瓶2 4，是電性連接 加熱單元2 2 4 ，以供加熱單元2 2 4電力來源。
繼而，上述反應(yīng)單元2 3 1的反應(yīng)溫度為2 7 5 °C ，燃 燒單元2 3 2的反應(yīng)溫度為介于2 0 0 — 2 7 5'C之間，而 燃料燃燒反應(yīng)模塊2 3是將反應(yīng)溫度相近的反應(yīng)單元2 3 1 、及燃燒單元2 3 2整合于同- - 模塊中，由于反應(yīng)模塊2 3是進(jìn)行吸熱反應(yīng)，而燃燒單元2 3 2則會(huì)因進(jìn)行燃燒反應(yīng) 而產(chǎn)生熱，因此整合反應(yīng)單元2 3 1 、及燃燒單元2 3 2于 一模塊中除可有效利用燃料電池系統(tǒng)2的占用空間，達(dá)到減 少體積的目的的外，亦可省卻部分零件，以降低成本及系統(tǒng) 復(fù)雜度。
上述反應(yīng)單元2 3 1是通過管線連接高溫燃料電池模塊
2 2的蒸發(fā)單元2 2 2，而使燃料2 1 l是自蒸發(fā)單元2 2 2通入反應(yīng)單元2 3 1，并在反應(yīng)單元2 3 l中通過化學(xué)觸 媒進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，并在燃料2 1 1化學(xué)反應(yīng) 后，經(jīng)由電池堆單元2 2 1的氫氣入口將氫氣輸入至高溫燃 料電池模塊2 2的電池堆單元2 2 1中進(jìn)行化學(xué)能-電能轉(zhuǎn) 換，以使氫氣的化學(xué)能在高溫燃料電池模塊2 2的電池堆單 元2 2 1中轉(zhuǎn)換為電能。
另 一 方面，上述燃燒單元2 3 2是連接于高溫燃料電池 模塊2 2的電池堆單元2 2 1 ，且將己在高溫燃料電池模塊 2 2的電池堆單元2 2 1中進(jìn)行過化學(xué)能 一 電能轉(zhuǎn)換的未反 應(yīng)完氫氣自電池堆單元2 2 1回收通入至燃燒單元2 3 2
中，以燃燒尚未完全反應(yīng)的氫氣，再將燃燒完的廢氣排出至
燃料電池系統(tǒng)2外。
因此，由以上敘述中可得知，本發(fā)明是通過端板以容置
蒸發(fā)單元、及加熱單元的設(shè)計(jì)，將燃料電池系統(tǒng)中具有相近
反應(yīng)溫度區(qū)間的電池堆單元、及蒸發(fā)單元整合在一起成為模
塊化的高溫燃料電池模塊，并且將具有相近反應(yīng)溫度的反應(yīng)
單元、及燃燒單元整合在一起成為模塊化的燃料燃燒反應(yīng)模
塊，且以反應(yīng)單元進(jìn)行的吸壽》反應(yīng)、及燃燒單元進(jìn)行的放夫A
反應(yīng)來提高熱回收效益，由此以達(dá)到減少燃料電池系統(tǒng)占用
體積，并且省卻部分零件，以降低成本及系統(tǒng)復(fù)雜度的目的。
上述實(shí)施例僅是為了方便說明而舉例而己，本發(fā)明所主 張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請(qǐng)專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上 述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，包括一燃料槽，儲(chǔ)存一燃料；一高溫燃料電池模塊，包括一電池堆單元，堆棧多數(shù)個(gè)電池；一蒸發(fā)單元，連接于該燃料槽，且該燃料通入該蒸發(fā)單元中以汽化該燃料以及一燃料燃燒反應(yīng)模塊，包括一反應(yīng)單元，連接于該高溫燃料電池模塊的該蒸發(fā)單元，且該燃料自該蒸發(fā)單元通入該反應(yīng)單元以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并在該燃料化學(xué)反應(yīng)后，輸出該燃料至該高溫燃料電池模塊的該電池堆單元；一燃燒單元，連接于該高溫燃料電池模塊的該電池堆單元，且該燃料自該電池堆單元通入該燃燒單元以進(jìn)行燃燒；其中，該燃料的化學(xué)能在該高溫燃料電池模塊的該電池堆單元中轉(zhuǎn)換為電能。
2 、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 其中，該電池堆單元的兩側(cè)還分別設(shè)置有 一 端板。
3 、如權(quán)利要求2項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 其中，該蒸發(fā)單元容置于該等端板的其 一 之中。
4 、如權(quán)利要求2項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，其中，該高溫燃料電池模塊還包含 一 加熱單元，且該加熱單 元容置于該等端板的其 一 之中。
5 、如權(quán)利要求4項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 其中，該加熱單元提供熱能以維持該高溫燃料電池模塊的溫 度于.1 2 0 。C 一 2 5 0 °C之間。
6 、如權(quán)利要求4項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 其中，該加熱單元各為二個(gè)，且該加熱單元是分別容置于該 等端板中。
7 、如權(quán)利要求4項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 其中，該燃料電池系統(tǒng)還包含 一 電瓶，電性連接該加熱單元 以提供電力。
8 、如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于， 其中，該燃料于該反應(yīng)單元中化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生氫氣。
9 、 一種應(yīng)用于一燃料電池系統(tǒng)中的高溫燃料電池模塊，該局溫燃料電池模塊連接于一燃料槽，且該燃料槽中是儲(chǔ)存一燃料，其特征在于，其中，該局溫燃料電池模塊包括電池堆單元，堆棧多數(shù)個(gè)電池；以及蒸發(fā)單元，該燃料通入該蒸發(fā)單元中以汽化該燃料中，該燃料通入該電池堆單元，且該燃料的化學(xué)能在 該電池堆單元中轉(zhuǎn)換為電能。
10 、 一種應(yīng)用于 一 燃料電池系統(tǒng)中的燃料燃燒反應(yīng)模 塊，其特征在于，包括一反應(yīng)單元，通入一燃料以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并在該燃料 化學(xué)反應(yīng)后，輸出該燃料以進(jìn)行化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換反應(yīng)；以及一燃燒單元，是通入該燃料以進(jìn)行燃燒。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種燃料電池系統(tǒng)及其模塊，是通過端板以容置蒸發(fā)單元、及加熱單元的設(shè)計(jì)，將燃料電池系統(tǒng)中具有相近反應(yīng)溫度區(qū)間的電池堆單元、及蒸發(fā)單元整合在一起成為模塊化的高溫燃料電池模塊，并且將具有相近反應(yīng)溫度的反應(yīng)單元、及燃燒單元整合在一起成為模塊化的燃料燃燒反應(yīng)模塊，且以反應(yīng)單元進(jìn)行的吸熱反應(yīng)、及燃燒單元進(jìn)行的放熱反應(yīng)來提高熱回收效益，由此以達(dá)到減少燃料電池系統(tǒng)占用體積，并且省卻部分零件，以降低成本及系統(tǒng)復(fù)雜度的目的。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101098013SQ20061008678
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者葉名倧, 張孫偉, 林明憲, 許泓锜 申請(qǐng)人:大同股份有限公司