专利名称：包括燃料电池组的燃料电池装置的利记博彩app
包括燃料电池组的燃料电池装置本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的燃料电池装置，其包括多个由平面燃料电池形成的燃料电池组，燃料电池组彼此接连布置，每个燃料电池组均设有气体连接部，用于阳极侧和阴极侧的气体的流入和流出。通过使阳极侧上的燃料气体氧化而释放电子，并在电子经过做功的外部电路之后进一步通过还原氧气或利用其它还原剂将电子结合在阴极侧上，可以借助于燃料电池产生电能。为了产生该效应，必须向每个燃料电池提供燃料和氧气或其它还原剂。这常常是通过向阳极侧和阴极侧提供燃料和空气流而实现的。然而，通常由单个燃料电池提供的电势差非常小，从而在实践中通过串联电连接多个电池而由多个燃料电池形成燃料电池单元， 即燃料电池组。然后可进一步将单独的单元串联连接以增加电压。必须向每个燃料电池单元，即燃料电池组提供反应所需的物质，即燃料和氧气(空气)。反应产物必须相应地从单元运走。这样需要一种用于实现阴极侧和阳极侧的气体流动的气体流动系统。实践中，在燃料电池电站中，燃料电池组必须串联连接以提供足够的电功率，并且进一步将串联连接的该组件并联连接。因此形成用于电流和气体流动的连接显然成问题。US6692859B2公开了一种用于实现燃料电池组的气体流动的解决方案。在装置变为更高功率时，这种解决方案提供的空间应用不是最优的。本发明的目的在于提供一种容易安装和维修的燃料电池装置，其中燃料电池组的气体流动系统的设计尽可能地简单、耐久且空间使用优化。本发明的目的根据权利要求1的描述实现，并且在其它权利要求中更加详细地公开。在根据本发明的燃料电池装置中，所述燃料电池组作为塔布置在充当承载元件的紧固平面元件上，所述塔通过布置在与所述塔的所述紧固平面元件相反的端部处的端件以及连接所述紧固平面元件和所述端件的连杆支撑。所述紧固平面元件设有用于阳极侧和阴极侧气体的流入和流出通道。所述通道被连接至与所述塔连接地布置的所述塔的公共阳极和阴极侧气体管，以布置所述燃料电池组的气体连接部。塔式结构和通过同时充当支承结构的紧固平面元件的气体的引入对于实现具有有利的空间使用和生产能量的燃料电池装置是有利的。假如所述气体管经由单独的入口汇集器件被连接至所述燃料电池组的阳极侧和阴极侧管道，使得在每个所述入口汇集器件的两侧上均布置燃料电池组，则可以实现用于组装所述塔并且产生其气体流动的有利的解决方案。因此，所述入口汇集器件优选地包括用于阳极侧气体流的入口和出口通道装置以及用于阴极侧气体流的入口和出口通道装置， 所述两种通道装置都被相应地连接至所述燃料电池组的阳极侧和阴极侧和所述塔的相应的公共气体管，所述燃料电池组的所述阳极侧和阴极侧与所述入口汇集器件连接。所述入口汇集器件的所述通道装置被布置成使得，抵靠所述入口汇集器件的位于所述入口汇集器件的两侧上的所述燃料电池组的端部是具有相同电势的端子。这具有以下优点由于最小的电势差而容易布置所述燃料电池组之间的电绝缘。所述入口汇集器件优选地也由所述连杆支撑。为此，所述入口汇集器件设有用于所述连杆的孔。用于所述连杆的所述孔设有充当所述连杆和所述入口汇集器件之间的电绝缘的绝缘体。这使得所述连杆并进一步使紧固基板与所述燃料电池组电绝缘。优选地，所述装置包括两对以上的两个连续的燃料电池组，所述两对以上的两个连续的燃料电池组通过所述入口汇集器件上下接连地连接而形成塔。因此，通过增大所述塔的高度可以将所述燃料电池所需的表面积减到最小。为了引入气体流并且支撑所述塔，优选地是，与所述塔相交的所述入口汇集器件的截面面积大于所述燃料电池组的面积。因此，所述入口汇集器件也可以通过所述气体管容易地彼此连接，所述气体管位于所述燃料电池组外面。在实践的优选实施方式中，所述气体管设有安装在每个所述入口汇集器件之间的波纹管。所述气体管附加地包括布置在接连地定位的两个所述入口汇集器件之间的通道件。优选地在所述燃料电池塔和所述紧固平面元件之间也存在电绝缘。所述装置优选地包括多个塔，所述多个塔由燃料电池组形成并且被紧固至相同的所述紧固平面元件，所述紧固平面元件包括所述阳极和阴极侧气体流动通道，所述气体流动通道被布置成连接至每个所述燃料电池塔的所述阳极和阴极侧管道。这产生了允许产生较大功率水平的紧凑的解决方案。在下文中，参照所附的示意图作为实施例描述本发明，其中
图1是根据本发明的燃料电池装置的一个实施方式的原理图，其中多个燃料电池组被组装为可以被安装在公共的紧固平面元件上的塔；图2示出了从下面倾斜地所见的图1的燃料电池装置；图3示出了打开的并且从正下方所见的图1和图2的紧固平面元件；图4示出了根据图1和图2的燃料电池装置的由燃料电池组组成的燃料电池塔；图5示出了在图4的燃料电池装置中包含的入口汇集器件的实施方式；图6示出了图5的剖面VI-VI ；图7是根据本发明的燃料电池装置的一个实施方式的原理图，其中多个燃料电池组被组装为可以被安装在公共的紧固平面元件上的塔；图8示出了根据图7的燃料电池装置的由燃料电池组组成的燃料电池塔；图9示出了包括多个燃料电池塔的燃料电池装置的电气布线原理。图1和图2示出了由包括平面燃料电池的燃料电池组17形成的燃料电池装置的原理，该燃料电池组形成燃料电池塔1。通过利用旋入紧固平面元件2内的连杆11将燃料电池塔1布置在公共的紧固平面元件2上。在本实施方式中，所有的阳极侧和阴极侧的气体流动都经由紧固平面元件2布置，借此可以将困难的管穿过部的量减到最少。为此，紧固平面元件2设有用于引入燃料的开口 3、用于排出燃料侧反应产物的开口 4、用于引入空气的开口 5以及用于指引用过的空气离开紧固平面元件2的开口 16。紧固平面元件还包括用于通过该紧固平面元件将相应的气体流引到燃料电池塔并且将气体流从燃料电池塔引回的开口。如图1和图3可见，紧固平面元件2具有用于每个燃料电池塔1的用于引入燃料的开口 2a、用于引入空气的开口 2b、用于燃料侧排气的开口 2c以及用于排出空气的开口 2d。 经由连接不同燃料电池塔1的公共通道12 (燃料入口)、13 (空气入口)、14 (燃料侧出口) 以及15 (空气出口)在紧固平面元件2中指引气体流动(见图2和3)。通道保持在紧固平面元件2和其底板2e之间。紧固平面元件2另外设有用于供连杆11通过的开口 10。图4示出了包括多个燃料电池组17的单个燃料电池塔1，其中多个燃料电池组17 成对地布置，从而在两个燃料电池组17之间存在入口汇集器件18。通过利用布置在塔外的气体管经由紧固平面元件2实现阳极和阴极侧的气体流动，其中在图4中示出燃料入口管 6和空气入口管7。图4中未示出的燃料侧出口管和空气出口管相对于燃料电池塔1对称地定位在相反侧。所有这些气体管都经由入口汇集器件18被连接至燃料电池组17，该入口汇集器件18在实际的燃料电池组17之外延伸穿过塔。燃料电池塔1的燃料电池组17和入口汇集器件18由布置在塔的边缘上的连杆11 支撑，连杆通过端件19和20将塔保持在一起。连杆11通过绝缘体23与紧固平面2的通道紧密绝缘。连杆11被布置成沿它们的纵向自由地延伸穿过入口汇集器件18，由此在该部分该装置是完全浮动的。连杆11也通过例如套筒与入口汇集器件18绝缘(参见图4)。 通过绝缘套筒，连杆11和入口汇集器件18可以彼此电绝缘并且因而保持不同的电势。相应地，也可以在连杆于端件19中的附着点处有利地使用绝缘套筒(未详细示出)，并且因而可以保持端件19处于与连杆11不同的电势。连杆另外设有张紧装置，在附图所示的解决方案中该张紧装置包括弹簧24和与弹簧24连接的张紧螺母。因此，如图4所示，气体管在实践中由设有波纹管的、位于入口汇集器件18和紧固平面组件2之间的管部件组装而成。燃料电池塔1分别通过端件20用螺栓紧固至紧固平面元件2。端件20通过绝缘体21和22与实际的塔和紧固平面元件绝缘。通过本发明形成的燃料电池装置具体地是高温装置，如基于固体氧化物燃料电池的装置，当利用通过本发明形成的燃料电池装置时，在不同操作阶段期间在装置的部件中存在相当大的温度变化。根据本发明的装置允许非常良好地控制热膨胀。虽然长的连杆11 和具有弹簧24的张紧装置提供足够的压缩动力，但是另一方面，入口汇集器件18的浮动连接使得各个连接中的压缩动力均勻，同时消除形成过量张力。此外，根据本发明的装置使得燃料电池塔的电力生产与紧固平面元件有效绝缘。图5和图6示出了入口汇集器件18的设计的一个实践实施方式。阳极气体经由与入口管6 (这里未示出，见图4)相连接的通道18a被引入，由此经由通道18al和18a2布置与燃料电池组的连接，使得利用燃料电池组的整个相应的侧表面进行连接。从而经由与排气通道18c连接并且进一步通过该排气通道18c连接至排气管(这里未示出)的通道 IScl和18c2进行排气。相应地，阴极气体经由与入口管7(这里未示出，见图4)连接的通道18b被引入，由此经由通道18bl和18b2布置与燃料电池组的连接，使得也利用燃料电池组的整个相应的侧表面进行连接。从而经由与排气通道18d相连接并且进一步通过该排气通道18d连接至排气管(这里未示出)的通道18dl和18d2进行排气。开口 18e用于供连杆11穿过。燃料电池组的所有入口汇集器件18可以进行类似设计。图5还示出了利用与流动管相连接的绝缘套筒。这里，绝缘套筒仅作为与通道18b和18d相连接的实施例示出。如图5和图6中可见，入口通道和出口通道中的一些(这里是具有最小直径的阳极侧通道)被布置在燃料电池组的水平截面的中央部分中，从而对空间的使用有利。若需要，也可以使用其它种类的结构，例如使得所有的气体管都被布置在燃料电池组的角部。图7是根据本发明的燃料电池装置的一个实施方式的原理图，其中多个燃料电池组被组装为安装在公共的紧固平面元件2’上的燃料电池塔1’。本实施方式与图1的实施方式的不同在于，仅空气至塔(管7’)的进入和从该塔(管7’)的离开(在图中未详细示出)是在紧固平面元件2’和塔之间直接进行的。燃料的进入和排出也通过紧固平面元件 2’实现，但是不与塔1’和它们的竖直流动管直接连接，而是通过单独的分配管道6’和8’ 与塔1’和它们的竖直流动管连接。对紧固平面元件2’的流入和从该紧固平面元件2’的流出在紧固平面元件2’下面或在其侧面(未详细示出)进行。此外，在实践中图1和图7 的整个燃料电池装置被气密绝缘体壳体包封。 图8示出了根据图7的燃料电池装置的由燃料电池组组成的单个燃料电池塔1’。 除经由管6”和8”从上方实现燃料的进入和排出以外，该设计与图4的燃料电池塔1的设计类似。因为这样，连接至入口汇集器件18’的燃料流动管不直接延伸到紧固平面元件2’。图9示出了多个燃料电池塔之间的电连接的原理。根据本发明，每个燃料电池组 I7具有从紧固平面元件起算的自身标号，使得最接近于紧固平面元件的是第一燃料电池组 17，接着是第二燃料电池组，等等。通过将标号相同的燃料电池组17彼此与导线25串联连接而形成电连接。这通过将电势彼此不同的端子26、27连接而完成。由于电池组从紧固平面起算的标号对其距紧固平面的距离也有影响，所以距离，即高度差也导致不同距离之间的温差。因为燃料电池的温度对燃料电池的运行有影响，所以上述连接的优点在于相同的串联电连接使燃料电池组17在相同温度下运行，由此它们的发电量尽可能地接近。燃料电池组17是导电的，并且它们被设计成使得它们的端子26、27位于燃料电池组的相反端部。燃料电池被进一步布置成使得具有相同电势的端子始终位于和燃料电池组的入口汇集器件18相同的端部。因此燃料电池塔的燃料电池组17依照本发明使得具有相同电势的端部彼此面对。这具有以下优点，即在入口汇集器件18上的电势差保持相对较小，由此入口汇集器件18和燃料电池组17之间的电绝缘相应地不必是非常有效绝缘的。相应地，两个燃料电池组17之间的绝缘不必是非常有效绝缘的，因为这些端部也具有电势相同的端子27。如图4、8以及9中特别可见的，在燃料电池组1、1’中，在彼此上下接连布置的燃料电池组17、17’之间使用适配板(adaptor plates)以消除燃料电池组的水平面的任何不规则性。发明不限于公开的实施方式，而是可以在所附权利要求内想到若干变型。
权利要求
1.一种燃料电池装置，该燃料电池装置包括多个由平面燃料电池形成的燃料电池组 (17、17’)，所述燃料电池组彼此接连布置，并且均设有用于阳极侧和阴极侧的气体的流入和流出的气体连接部，所述燃料电池装置的特征在于，所述燃料电池组(17、17’ )作为塔布置在充当承载结构的紧固平面元件(2、2’)上方，所述塔由布置在与所述紧固平面元件(2、 2’)相反的端部的端件(19、19’)以及连接所述紧固平面元件和所述端件的连杆(11、11’) 支撑，所述紧固平面元件(2、2’ )设有用于阳极侧和阴极侧的流入和流出通道，所述通道被连接至与所述塔连接布置的所述塔的公共气体管(6、6’ ；7、7’)，以为所述燃料电池组提供气体连接部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述气体管(6、6’;7、7’)经由单独的入口汇集器件(18、18’)被连接至所述燃料电池组(17、17’)的阳极侧和阴极侧的管道， 使得在每个所述入口汇集器件(18、18’ )的两侧上均设置燃料电池组(17、17’)，并且所述入口汇集器件(18,18')包括阳极侧气体流的入口和出口通道装置(18aU8alU8a2 ；18c、 18cl、18c2)以及阴极侧气体流的入口和出口通道装置(18b、18bl、18b2 ；18d、18dl、18d2)， 所述通道装置被相应地连接至所述燃料电池组(17、17’ )的阳极侧和阴极侧和所述塔的相应的公共气体管(6、6’;7、7’)，所述阳极侧和阴极侧与每个所述入口汇集器件(18、18’)连接。
3.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其特征在于，所述入口汇集器件(18、18’)的所述通道装置被布置成使得，抵靠所述入口汇集器件(18、18’ )的位于所述入口汇集器件两侧上的所述燃料电池组(17、17’ )的端部是具有相同电势的端子(26)。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池装置，其特征在于，所述入口汇集器件(18、 18，)被支撑至所述连杆(IUir)0
5.根据权利要求4所述的燃料电池装置，其特征在于，所述入口汇集器件(18、18’)设有用于所述连杆(11、11’)的穿过部(18e)，并且所述穿过部(18e)设有充当所述连杆(11、 11’ )和所述入口汇集器件(18、18’ )之间的电绝缘的绝缘体。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的燃料电池装置，其特征在于，该燃料电池装置包括两对以上的燃料电池组(17、17’)，所述两对以上的燃料电池组通过所述入口汇集器件 (18、18’ )上下接连地连接而形成塔。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的燃料电池装置，其特征在于，与所述燃料电池塔(1、1’)相交的所述入口汇集器件(18、18’)的截面面积大于所述燃料电池组(17、17’) 的面积，并且所述入口汇集器件(18、18’ )通过所述气体管(6、6’;7、7’ )彼此连接，所述气体管(6、6，；7、7，)定位在所述燃料电池组(17,17')之外。
8.根据权利要求7所述的燃料电池装置，其特征在于，所述气体管(6、6’；7、7’ )设有安装在每个所述入口汇集器件(18、18’ )之间的波纹管。
9.根据权利要求7或8所述的燃料电池装置，其特征在于，所述气体管(6、6’；7、7’ ) 包括布置在两个连续的所述入口汇集器件(18、18’ )之间的通道件。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的燃料电池装置，其特征在于，在所述燃料电池塔(1、1’ )和所述紧固平面元件(2、2’ )之间设置电绝缘体(22、22’)。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的燃料电池装置，其特征在于，该燃料电池装置包括多个由所述燃料电池组(17、17’ )形成的燃料电池塔(1、1’)，所述塔被附接于相同的所述紧固平面元件(2、2’)，所述紧固平面元件(2、2’)包括阳极侧和阴极侧气体流动通道， 所述阳极侧和阴极侧气体流动通道被布置成连接至每个所述燃料电池塔(1、1’ )的所述阳极侧和阴极侧管 道。
全文摘要
一种燃料电池装置，该燃料电池装置包括多个由平面燃料电池组成的燃料电池组(17、17’)，所述燃料电池组彼此接连布置，并且均设有用于阳极侧和阴极侧的气体的流入和流出的气体连接部。所述燃料电池组(17、17’)作为塔布置在充当承载结构的紧固平面元件(2、2’)上方，所述塔由布置在所述塔的与所述紧固平面元件(2、2’)相反的端部上的端件(19、19’)以及连接所述紧固平面元件和所述端件的连杆(11、11’)支撑。所述紧固平面元件(2、2’)设有用于阳极侧和阴极侧气体的流入和流出通道，所述通道被连接至与所述塔连接布置的所述塔的公共阳极侧和阴极侧气体管(6、6’；7、7’)，以布置所述燃料电池组的气体连接部。
文档编号H01M8/24GK102187509SQ200980140609
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月15日 优先权日2008年10月17日
发明者彼得里·霍斯, 佩克·杨松, 蒂莫·曼赫莱恩, 埃尔考·方泰尔 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司