專利名稱：具有簡(jiǎn)單燃料供應(yīng)的內(nèi)部重整的燃料電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池組件，特別是涉及使用內(nèi)部重整的燃料電池組件。
背景技術(shù)：
已知通常所說(shuō)的直接碳酸鹽燃料電池組件其中各組件把碳?xì)浠衔锶剂现苯幼儞Q為直流電。在這些燃料電池組件中，燃料被內(nèi)部重整以產(chǎn)生供燃料電池使用的氫。燃料電池產(chǎn)生的水與熱被重整反應(yīng)使用。重整反應(yīng)與燃料電池反應(yīng)以熱量與質(zhì)量變換聯(lián)系的方式進(jìn)行使得可在原地得到由燃料電池產(chǎn)生的熱與水供重整反應(yīng)使用。
出現(xiàn)了兩種不同類型的直接燃料電池組件。在美國(guó)專利號(hào)3488226中描述的直接內(nèi)部重整組件中，重整催化劑放置在與電池環(huán)境直接保持聯(lián)系的每個(gè)燃料電池的陽(yáng)極室內(nèi)。在美國(guó)專利號(hào)4877693中描述的另一種間接內(nèi)部重整組件中，大部分重整在設(shè)置于一個(gè)燃料電池堆的各型電池組之間的各重整單元的內(nèi)部進(jìn)行。一組電池典型地可包括5至15個(gè)燃料電池。重整單元與燃料電池保持熱聯(lián)系使重整反應(yīng)能從鄰邊的電池吸取必要的熱量。
一種包括直接與間接內(nèi)部重整二者的混合組件得到直接布置的好處(即高的燃料變換)與間接布置的好處(較長(zhǎng)的催化劑壽命，較高的燃料電池性能，與較均勻的溫度分布)。在此混合組件中，在每個(gè)燃料電池的陽(yáng)極室內(nèi)放置重整催化劑，同時(shí)在各燃料電池組之間放置重整板。
美國(guó)專利號(hào)5175062描述一個(gè)用作直接內(nèi)部重整的重整單元與它的同直接燃料電池組件的集成，直接燃料電池組件包括直接與間接內(nèi)部重整的組合?！?62專利的組件在可靠性與成本方面有一些優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)同燃料供應(yīng)線路(管道)與重整單元的連接有關(guān)。
更詳細(xì)地說(shuō)，燃料與蒸汽必須分配至每個(gè)重整單元。為此分配，一個(gè)實(shí)際尺寸的燃料電池組件需要30至40個(gè)連接。在’062專利中，這些連接通過(guò)將一個(gè)個(gè)進(jìn)料管的一端與每個(gè)重整單元連接，另一端與燃料輸送集管連接而完成。由于各重整單元是帶電的，因此必須將它們同金屬的燃料供應(yīng)集管電氣隔絕。’062專利利用供應(yīng)線路中的介電斷口作為此用途。
可以理解，’062專利的燃料供應(yīng)管道相對(duì)于其它氣流處于最高的壓力。由于它們的位置在燃料電池堆的外部，因此全部管道，包括它們?cè)谥卣麊卧幣c介電斷口處的連接，在燃料電池組的整個(gè)壽命期間必須完全防護(hù)氣體泄漏。在運(yùn)輸與工作期間每個(gè)供應(yīng)管路承受熱一機(jī)械應(yīng)力，這一事實(shí)使得防護(hù)更為困難。因此，供應(yīng)管路氣體泄漏防護(hù)的結(jié)構(gòu)必須十分緊固耐用以加強(qiáng)可靠性。
用于供應(yīng)管路電氣隔離的當(dāng)前可使用的介電斷口包括同金屬過(guò)渡件連接的陶瓷管，為便于同供應(yīng)管路的金屬管連接，通過(guò)釬焊處理。這些類型的配件成本昂貴，且不能定額到碳酸鹽燃料電池組件要求的＞500℃運(yùn)行溫度，因?yàn)楣┻B接金屬供應(yīng)管與陶瓷配件用的釬焊化合物在這些溫度下不穩(wěn)定。因此，在燃料電池組件的整個(gè)壽命期間這些連接的完全的氣體密封性得不到充分保證。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有內(nèi)部重整并且有改進(jìn)的燃料供應(yīng)管路氣體泄漏防護(hù)的燃料電池組件。
根據(jù)本發(fā)明的原理，在一個(gè)燃料電池組件中實(shí)現(xiàn)了上述與其它目的，在此組件中燃料電池能內(nèi)部重整燃料，同時(shí)在一個(gè)有多個(gè)表面的燃料電池堆中布置至少一個(gè)燃料重整裝置。燃料電池堆的一個(gè)表面上包括燃料氣體重整裝置的燃料入口與經(jīng)重整的燃料出口及燃料電池的燃料入口。提供一個(gè)集流腔以密封閉合燃料電池堆的這一表面，而把一個(gè)供燃料重整裝置用的重整裝置燃料供應(yīng)系統(tǒng)全部布置在此集流腔之內(nèi)。
通過(guò)使重整裝置燃料供應(yīng)系統(tǒng)位于集流腔之內(nèi)，如果發(fā)生氣泄漏，燃料將被容納在集流腔之內(nèi)因而仍能在組件的燃料電池中被重整與使用。由此使對(duì)于重整裝置燃料供應(yīng)系統(tǒng)的氣體泄漏防護(hù)的制約變?yōu)槊黠@地較不重要。
在下面描述的燃料電池組件中，重整裝置燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括一個(gè)燃料供應(yīng)集管和連接集管與組件的各燃料重整裝置的供應(yīng)管路。每個(gè)供應(yīng)管路包括彼此分隔的第一與第二供應(yīng)管段，其中一個(gè)與集管連接而另一個(gè)與一個(gè)相應(yīng)的重整裝置連接。一個(gè)陶瓷管橋接第一與第二供應(yīng)管段并為供應(yīng)管路提供電氣隔離。
供應(yīng)管路還配有扇形的可旋轉(zhuǎn)端，即用于連接管路與各燃料重整裝置的過(guò)渡管道。第一與第二供應(yīng)管段每個(gè)配有一個(gè)用于釋放應(yīng)力的波紋管。


通過(guò)連同附圖閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述與其它特征及各方面將變?yōu)楦用靼?，這些附圖中圖1A表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明原理的燃料電池組件；圖1B表示帶有一個(gè)進(jìn)一步的局部切除部分的圖1A的燃料電池組件，以表示燃料電池組件端板內(nèi)的燃料輸入管；圖2更詳細(xì)地表示圖1燃料電池組件的重整裝置燃料供應(yīng)系統(tǒng)；圖3更詳細(xì)地表示圖1A燃料電池組件的燃料重整裝置；與圖4與圖5表示圖3燃料重整裝置的2個(gè)區(qū)域的部件分解圖。
圖6以局部分方式表示圖3重整裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1A表示根據(jù)本發(fā)明原理的燃料電池組件1。組件1包括一個(gè)含有標(biāo)記為組11、12、13、14、15、16的分組排列的燃料電池的燃料電池堆2。電池組11-16每個(gè)包括若干個(gè)電池的組，每組中的電池?cái)?shù)典型為5至15個(gè)。
電池組11-16中的燃料電池具有設(shè)置在燃料電池堆1的第一表面1A上的氧化劑氣體入口與設(shè)置在該堆的相對(duì)表面1B上的氧化劑氣體排氣出口。與此類似，電池組11-16中的燃料電池具有在堆1的另一表面1C上的燃料入口與在該堆的相對(duì)表面1D上的相應(yīng)的燃料排氣出口。
此外，電池組11-16中的燃料電池能內(nèi)部自行把通過(guò)電池的碳?xì)浠衔锶剂现卣麨槿剂蠚怏w。然而，各電池組的大部分燃料氣體由設(shè)置在堆1中的各電池組之間的重整裝置21、22、23、24、25、26提供。這些重整裝置有在堆1的表面1C上的燃料入口21A、22A、23A、24A、25A與26A，并有同樣在堆1的表面1C上的經(jīng)重整的燃料出口21B、22B、23B、24B、25B與26B。
燃料電池組件1還包括集流腔31、32、33。集流腔32與33氣密封閉堆1的表面1B與1D并分別接收氧化劑氣體排氣與燃料氣體排氣。集流腔31氣密封閉堆1的表面1C以導(dǎo)致鄰近堆1的表面1C的燃料與燃料氣體進(jìn)入燃料電池的燃料入口而不致逸散至堆1的外部。
燃料電池組件1還包括一個(gè)頂部端板41與一個(gè)底部端板42。底部端板支撐一根燃料輸入管43與一根燃料輸出管44。
根據(jù)本發(fā)明的原理，燃料電池組件還包括一個(gè)用于向重整單元21-26供給燃料的重整裝置燃料供給系統(tǒng)61。此外根據(jù)本發(fā)明，重整裝置燃料供給系統(tǒng)全部配置在集流腔31與堆1的表面1C之間的密封閉合區(qū)域之內(nèi)。
如圖1A中與更詳細(xì)地在圖2中所見(jiàn)，重整裝置燃料供給系統(tǒng)包括一個(gè)燃料供應(yīng)集管62，它從裝在端板42上的燃料輸入管43接收燃料。圖1B中更詳細(xì)地圖示說(shuō)明燃料輸入管43在端板42內(nèi)的位置。如圖示，管43的入口端43a適于與燃料供應(yīng)管(圖中未表示)連接，而出口端43b與位于集流腔31內(nèi)的燃料供應(yīng)集管62連接。集管62把從管43接收的燃料供給供應(yīng)管路71、72、73、74、75與76，供應(yīng)管路再把燃料供至燃料重整裝置21-26的燃料入口21A至26A。
如圖2所示，燃料供應(yīng)管路71-76具有相同結(jié)構(gòu)，每個(gè)包括一個(gè)與集管62連接的第一供應(yīng)管段81，一個(gè)與各自的燃料入口連接并與第一供應(yīng)管段分隔的第二供應(yīng)管段82，與一個(gè)介電絕緣子83。介電絕緣子83橋接管段81與82之間的間隔，從而以電氣隔離的方式連接兩個(gè)管段。第一與第二供應(yīng)管段81與82還分別包括夾持環(huán)81A與82A，以防止介電絕緣子83移動(dòng)。供應(yīng)管段81與82中還分別配有波紋管81B與82B，以更好地適應(yīng)堆的位移而不致?lián)p壞管路。
以此配置，一種含有碳?xì)浠衔锶剂吓c蒸汽的燃料混合物從堆1的開(kāi)口表面1A(無(wú)集流腔處)引入端板42內(nèi)的燃料管43。此燃料然后由管43輸送至位于集流腔31內(nèi)的燃料供應(yīng)集管62。供應(yīng)管路71-76從供應(yīng)集管62接收燃料并將它輸送至各燃料重整裝置21-26。供應(yīng)管路71-76與燃料供應(yīng)集管62，如上面指出，都封閉在集流腔31與堆的表面1C之間的密封區(qū)域內(nèi)。
可以理解，由于任何可能的來(lái)自管路的泄漏都容納在由集流腔31形成的密封區(qū)域內(nèi)，此布置排除了對(duì)供應(yīng)管路71-76的完全氣體密封的需要。從而，從管路泄漏的任何燃料將在各燃料電池組的燃料電池內(nèi)進(jìn)行內(nèi)部重整。由于現(xiàn)在可容許燃料從供應(yīng)管路泄漏，因此不要求供應(yīng)管路中的介電絕緣子對(duì)相應(yīng)的供應(yīng)管段密封，從而降低了管路制造的復(fù)雜性與成本。
更詳細(xì)地，如圖1A與圖2所示，每個(gè)介電絕緣子做成一個(gè)簡(jiǎn)單的陶瓷管，其內(nèi)徑同供應(yīng)管段81與82的連接端的外徑相匹配。此陶瓷管或圓筒便于滑過(guò)優(yōu)選由金屬管構(gòu)成的供應(yīng)管段。此外，每個(gè)陶瓷管83對(duì)構(gòu)成供應(yīng)管段81與82的金屬管配合的間隙與公差為這樣，使在燃料電池組件的工作溫度下金屬管對(duì)陶瓷管的內(nèi)壁施加一個(gè)徑向力，從而閉合間隙并密封連接。因此做成一個(gè)強(qiáng)的金屬對(duì)陶瓷連接從而將使任何燃料泄漏減至最少。此外，任何出現(xiàn)的燃料泄漏將保持在由集流腔31限定的密封區(qū)域內(nèi)并由燃料電池組件的各燃料電池重整。
此外，通過(guò)適當(dāng)選擇金屬管，使由于不同的熱膨脹而施加在陶瓷管上的力保持在低于會(huì)使陶瓷管破裂的值。
如前面指出，每個(gè)供應(yīng)管路的供應(yīng)管段81與82還分別配有波紋管81B與82B。這些波紋管提供釋放在組件工作期間由于堆高度改變而引起的任何管路應(yīng)力。
重整裝置燃料供應(yīng)系統(tǒng)61布置在由集流腔31密封的區(qū)域內(nèi)的另一好處是，燃料混合物，即燃料與蒸汽，可在比燃料電池組件的正常工作溫度(即在540℃至650℃范圍內(nèi)的某個(gè)溫度)低得多的溫度(即在490℃至540℃范圍內(nèi)的某個(gè)溫度)下引入燃料供應(yīng)集管62。然后此燃料混合物在集流腔31內(nèi)被預(yù)熱，同時(shí)流經(jīng)集管與供應(yīng)管路。燃料混合物的這個(gè)預(yù)熱，使它在進(jìn)入燃料重整裝置之前達(dá)到同燃料電池組件的各燃料電池的工作溫度相適應(yīng)的溫度。
以此方法預(yù)熱燃料混合物對(duì)使用燃料電池組件1的整個(gè)燃料電池系統(tǒng)在兩方面有利1)燃料電池系統(tǒng)的過(guò)熱器或廢熱回收蒸汽發(fā)生器中的燃料預(yù)熱負(fù)荷降低；與2)燃料電池冷卻負(fù)荷等量降低。一個(gè)這種類型的燃料電池系統(tǒng)的最新試驗(yàn)顯示，通過(guò)按本發(fā)明中在集流腔31內(nèi)預(yù)熱燃料混合物，燃料流的加熱負(fù)荷可降低＞100℃，而燃料電池的冷卻負(fù)荷可降低約20℃。
圖3中表示一個(gè)燃料重整裝置21的詳圖。重整裝置22-26具有與21相同的結(jié)構(gòu)。
如圖3中所見(jiàn)，燃料重整裝置包括一層或一片波紋金屬板101。板101的區(qū)域A與B的放大圖分別表示在圖5與圖4中。
如圖4中所見(jiàn)，催化劑小圓柱105巧妙地放置在板101的溝紋內(nèi)。這種放置優(yōu)化吸熱重整反應(yīng)的分布，以便使燃料電池堆內(nèi)的熱梯度減至最小。
板101配有一塊擋板102以引導(dǎo)在重整裝置21內(nèi)的流動(dòng)方向使如箭頭104所示，即，使燃料進(jìn)入入口21A，經(jīng)過(guò)一個(gè)U形流徑，通過(guò)板101，然后引導(dǎo)至出口21B。
催化劑105的負(fù)荷與重整裝置21內(nèi)擋板102的布置為這樣，使重整裝置內(nèi)重整反應(yīng)的分布與燃料電池產(chǎn)生的熱的分布相匹配。燃料混合物以高速度在重整裝置的入口21A處引入，燃料混合物流體中具有的動(dòng)能提供使沿U形流徑回流所必需的能量。于是經(jīng)重整的氣體在出口21B排出，此出口21B同入口21A一樣在重整裝置的同一側(cè)。
在本發(fā)明的本圖示實(shí)施例中，重整裝置的燃料入口21A為矩形。每個(gè)供應(yīng)管段82依次配有一個(gè)扇形過(guò)渡管道84，它連接矩形入口21A與形成供應(yīng)管段82的圓管端部。
如圖2中可詳見(jiàn)，每個(gè)過(guò)渡管道84由兩半個(gè)金屬片84A和84B制成以便于裝配。此管道在它與供應(yīng)管段82的連接處包括一個(gè)接頭84C以提供一個(gè)為適應(yīng)堆高度改變所需要的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如圖6中所示，重整裝置21的波紋板101卷包在薄金屬箔103A(例如2至4密耳厚的鎳箔)內(nèi)并由一個(gè)蓋件103B(例如2至12密耳厚的鎳或鎳覆蓋不銹鋼材料)覆蓋以構(gòu)成重整裝置結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)在3側(cè)封閉而在形成燃料入口21A與燃料出口21B的一側(cè)敞開(kāi)。如前面提到，燃料混合物從燃料入口21A供入而部分地經(jīng)重整的燃料從重整燃料出口21B排出。
圖6中，重整裝置21以部分拆開(kāi)形式表示，其中箔件103A與蓋件103B彼此分離。箔件103A有一個(gè)具有邊201A、201B、201C、201D的中心區(qū)域201。3個(gè)折葉區(qū)域201E、201F與201G分別從邊201A、201B、201C延伸。如圖示，折葉區(qū)域201E、201F與201G的形狀為梯形的不規(guī)則四邊形。此外，折葉區(qū)域201E與201G在它的開(kāi)口邊為直角形。
裝配重整裝置時(shí)，波紋板101與擋板102放置在箔件103A的中心區(qū)域201上。然后將201E、201F、201G的葉區(qū)域按箭頭301-303指示的方向彎析使它們面向中心區(qū)域201并靠近波紋板101的各邊。
然后將蓋件103B放置在中心區(qū)域201與折葉區(qū)域201E、201F與201的上面使與這些區(qū)域及擋板102相接觸。由于壓縮，兩個(gè)折葉區(qū)域201E與201G變?yōu)橥廴~區(qū)域201F封接，而蓋件103變?yōu)橥齻€(gè)折葉區(qū)域201E、201F、201G封接以構(gòu)成重整裝置。箔件103A的中心區(qū)域201與蓋件103B之間的間距確定重整裝置的開(kāi)口側(cè)201D。
在所有情況下應(yīng)懂得上面描述的布置只是作為代表本發(fā)明應(yīng)用的許多可能的具體實(shí)施例的例證。根據(jù)本發(fā)明的原理可容易地導(dǎo)出許多變化了的其它布置而不越出本發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池組件，包括若干燃料電池，所述燃料電池有氧化劑氣體入口與燃料入口并適于內(nèi)部把碳?xì)浠衔锶剂现卣麨槿剂蠚怏w；至少一個(gè)燃料重整裝置，每個(gè)所述燃料重整裝置有一個(gè)燃料入口與一個(gè)經(jīng)重整的燃料出口并適于把碳?xì)浠衔锶剂现卣麨槿剂蠚怏w；所述燃料電池與每個(gè)所述燃料重整裝置這樣布置在一個(gè)燃料電池堆中，使所述燃料電池的所述燃料入口在所述燃料燃料電池堆的第一表面上，且每個(gè)重整裝置的所述燃料入口與所述經(jīng)重整的燃料出口在所述燃料電池堆的所述第一表面上；一個(gè)用于密封閉合所述燃料電池堆的第一表面的第一集流腔；與一個(gè)用于向每個(gè)所述重整裝置供給燃料的重整裝置燃料供給系統(tǒng)，所述重整裝置燃料供給系統(tǒng)布置在所述燃料電池堆的所述第一集流腔與所述第一表面之間的密封區(qū)域內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池組件，其中所述重整裝置燃料供給系統(tǒng)包括一個(gè)用于接收一定量燃料供應(yīng)的集管；與至少一個(gè)燃料供應(yīng)管道，每個(gè)所述燃料供應(yīng)管道同所述集管與一個(gè)燃料重整裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的燃料電池組件，其中每個(gè)燃料供應(yīng)管道包括一個(gè)與所述集管連接的第一供應(yīng)管段；一個(gè)同所述第一燃料供應(yīng)管段分隔并與一個(gè)燃料重整裝置連接的第二供應(yīng)管段；與一個(gè)橋接所述第一與第二供應(yīng)管段之間的間距并連接第一與第二供應(yīng)管段的電介質(zhì)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池組件，其中每個(gè)所述電介質(zhì)件包括一個(gè)電介質(zhì)管，其內(nèi)徑足以使所述管能合適地套上該電介質(zhì)件連接的第一與第二供應(yīng)管段的相對(duì)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的燃料電池組件，其中每個(gè)所述供應(yīng)管段包括一個(gè)波紋管件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池組件，其中每個(gè)所述重整裝置包括一種金屬材料；所述第一與第二供應(yīng)管段包括一種金屬材料；與所述電介質(zhì)管包括一種陶瓷材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的燃燃料電池組件，其中與一個(gè)燃料重整裝置連接的每個(gè)供應(yīng)管段的端部包括一個(gè)扇狀端部過(guò)渡。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的燃料電池組件，其中每個(gè)所述扇狀端部過(guò)渡包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的燃料電池組件，其中與供應(yīng)管段的一端連接的每個(gè)重整裝置的燃料入口為矩形。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池組件，還包括一個(gè)布置在所述燃料電池堆端部的端板；一個(gè)從所述燃料電池堆的第二表面通過(guò)所述端板延伸并與所述集管連接的燃料供應(yīng)管。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池組件，其中所述燃料電池的氧化劑氣體入口布置在所述燃料電池堆的第二表面上；所述燃料電池有布置在所述燃料電池堆的所述第二表面對(duì)面的第三表面上的氧化劑氣體排氣口；與所述燃料電池有布置在所述燃料電池堆的所述第一表面對(duì)面的第四表面上的燃料排放口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的燃料電池組件，還包括一個(gè)密封閉合所述燃料電池堆的所述第三表面的第二集流腔；與一個(gè)密封閉合所述燃料電池堆的所述第四表面的第三集流腔。
13.根據(jù)權(quán)利要求3的燃料電池組件，其中每個(gè)所述燃料重整裝置包括一個(gè)波紋板；一個(gè)卷包所述波紋板的箔；一個(gè)與所述卷包箔一起構(gòu)成一個(gè)有一個(gè)開(kāi)口側(cè)的閉合結(jié)構(gòu)的蓋件，在此開(kāi)口側(cè)構(gòu)成所述重整裝置的燃料入口與經(jīng)重整的燃料出口；與一個(gè)放置在所述閉合結(jié)構(gòu)內(nèi)以便形成一個(gè)從所述重整裝置的所述燃料入口至經(jīng)重整的燃料出口的U型流徑的擋板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的燃料電池組件，其中所述卷包箔包括一個(gè)箔件，它有一個(gè)具有第一、第二、第三與第四邊的中心區(qū)域，與分別從所述中心區(qū)域的第一、第二與第三邊延伸的第一、第二與第三折葉區(qū)域，所述折葉區(qū)域被彎折以便接近所述中心區(qū)域；并且所述蓋件覆蓋在所述中心區(qū)域與所述第一、第二與第三折葉區(qū)域上；而所述箔件的所述中心區(qū)域的所述第四邊與所述蓋件之間的所述間隔形成所述閉合結(jié)構(gòu)的開(kāi)口側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的燃料電池組件，其中所述第一與第三折葉區(qū)域同所述第二折葉區(qū)域封接；與所述蓋件同所述第一、第二與第三折葉區(qū)域封接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的燃料電池組件，其中所述箔件包括鎳箔。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池組件16，其中所述鎳箔的厚度在2至4密耳的范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池組件，其中每個(gè)所述燃料重整裝置包括一個(gè)波紋板；一個(gè)卷包所述波紋板的箔；一個(gè)同所述卷包箔一起構(gòu)成一個(gè)有一個(gè)開(kāi)口側(cè)的閉合結(jié)構(gòu)的蓋件，在此開(kāi)口側(cè)設(shè)置所述重整裝置的燃料入口與經(jīng)重整的燃料出口；與一個(gè)放置在所述閉合結(jié)構(gòu)內(nèi)以便形成一個(gè)從所述重整裝置的所述燃料入口至經(jīng)重整的燃料出口的U型流徑的擋板。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的燃料電池組件，其中所述燃料重整裝置還包括用于重整燃料的催化劑，所述催化劑由該重整裝置的波紋板支撐。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的燃料電池組件，其中所述卷包第包括一個(gè)箔件，它有一個(gè)具有第一、第二、第三與第四邊的中心區(qū)域，與分別從所述中心區(qū)域的第一、第二與第三邊延伸的第一、第二與第三折葉區(qū)域，所述折葉區(qū)域被彎折以便接近所述中心區(qū)域；所述蓋件覆蓋在所述中心區(qū)域與所述第一、第二與第三折葉區(qū)域上；而所述箔件的所述中心區(qū)域的所述第四邊與所述蓋件之間的所述間隔形成所述閉合結(jié)構(gòu)的開(kāi)口側(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的燃料電池組件，其中所述第一與第三折葉區(qū)域同所述第二折葉區(qū)域封接；與所述蓋件同所述第一、第二與第三折葉區(qū)域封接。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的燃料電池組件，其中所述箔件包括鎳箔。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的燃料電池組件，其中所述鎳箔的厚度在2至4密耳的范圍；與所述蓋件包括鎳且其厚度在2至12密耳的范圍。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池組件，其中所述重整裝置供給系統(tǒng)包括一個(gè)與一個(gè)重整裝置連接的第一部分；一個(gè)用于接收燃料的第二部分；一個(gè)用于電氣隔離第一與第二部分的部件。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的燃料電池組件，其中所述重整裝置系統(tǒng)還包括一個(gè)與所述第一部分連接用于向所述第一部分傳送燃料的集管。
26.一種供燃料電池組件使用的方法，該燃料電池組件包括若干燃料電池，所述燃料電池有氧化劑氣體入口與燃料入口并適于內(nèi)部把碳?xì)浠衔锶剂现卣麨槿剂蠚怏w；至少一個(gè)燃料重整裝置，每個(gè)所述燃料重整裝置有一個(gè)燃料入口與一個(gè)經(jīng)重整的燃料出口并適于把碳?xì)浠衔锶剂现卣麨槿剂蠚怏w；所述燃料電池與每個(gè)所述燃料重整裝置在燃料電池堆中這樣布置，使所述燃料電池的所述燃料入口在所述燃料電池堆的第一表面上，且每個(gè)所述重整裝置的所述燃料入口與所述經(jīng)重整的燃料出口在所述燃料電池堆的所述第一表面上；一個(gè)密封閉合所述燃料電池堆的第一表面的第一集流腔；與一個(gè)用于向每個(gè)所述重整裝置供給燃料的重整裝置燃料供給系統(tǒng)，所述重整裝置燃料供給系統(tǒng)布置在所述燃料電池堆的所述第一集流腔與所述第一表面之間的密封區(qū)域內(nèi)；本方法包括在低于所述燃料電池堆的燃料電池的工作溫度的某個(gè)溫度下提供燃料；與向所述重整裝置燃料供給系統(tǒng)供應(yīng)所述燃料，在向所述燃料電池堆的所述電池供料之前預(yù)熱所述燃料，使所述燃料的溫度升高至所述燃料電池堆的燃料電池的工作溫度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述燃料電池堆的所述燃料電池的所述工作溫度在540℃至650℃范圍內(nèi)；與在490℃至540℃范圍的某個(gè)溫度下供應(yīng)燃料。
28.一種燃料重整裝置，包括一個(gè)波紋板；一個(gè)卷包所述波紋板的箔；一個(gè)與所述卷包箔一起構(gòu)成一個(gè)有一個(gè)開(kāi)口側(cè)閉合結(jié)構(gòu)的蓋件，在此開(kāi)口側(cè)形成所述重整裝置的燃料入口與經(jīng)重整的燃料出口；與一個(gè)放置在所述閉合結(jié)構(gòu)內(nèi)以便形成一個(gè)從所述重整裝置的所述燃料入口至經(jīng)重整的燃料出口的U型流徑的擋板。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的燃料重整裝置，還包括所述燃料重整裝置還包括用于重整燃料的催化劑，所述催化劑由該重整裝置的波紋板支撐。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的燃料重整裝置，其中所述卷包箔包括一個(gè)箔件，它有一個(gè)具有第一、第二、第三與第四邊的中心區(qū)域及分別從所述中心區(qū)域的第一、第二與第三邊延伸的第一、第二與第三折葉區(qū)域，所述折葉區(qū)域向?qū)γ鎻澱垡员憬咏鲋行膮^(qū)域；一個(gè)蓋件覆蓋在所述中心區(qū)域及所述第一、第二與第三折葉區(qū)域上；而所述箔件的所述中心區(qū)域的所述第四邊與所述蓋件之間的間隔形成所述閉合結(jié)構(gòu)的開(kāi)口側(cè)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的燃料重整裝置，其中所述第一與第三折葉區(qū)域同第二折葉區(qū)域封接；與所述蓋件同所述第一、第二與第三折葉區(qū)域封接。
32.根據(jù)權(quán)利要求32的燃料重整裝置，其中所述箔件包括鎳箔。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的燃料重整裝置，其中所述鎳箔的厚度在2至4密耳的范圍，與所述蓋件包括鎳且其厚度在2至12密耳的范圍。
全文摘要
一種燃料電池組件(1),其中各燃料電池(11－16)適于內(nèi)部重整燃料,且供重整燃料用的燃料重整裝置(21－26)布置在一個(gè)燃料電池堆(2)內(nèi)。燃料電池的燃料入口和燃料重整裝置的燃料入口(21A－26A)與經(jīng)重整的燃料出口(21B－26B)布置在燃料電池堆的一個(gè)表面上。一個(gè)密封集流腔(31)封閉此表面,且一個(gè)重整裝置燃料供給系統(tǒng)全部布置在此集流腔與堆的一個(gè)表面之間的區(qū)域內(nèi)。燃料重整裝置有一個(gè)卷包箔與一個(gè)蓋件構(gòu)成一個(gè)閉合結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01M8/14GK1348617SQ99815999
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期1999年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月16日
發(fā)明者穆哈邁德·法魯奎, 勞倫斯·J·諾瓦庫(kù), 杰弗里·P·艾倫 申請(qǐng)人:能量研究公司