CN100461513C - 燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的燃料电池系统包括至少一个通过氢气和氧之间的化学反应发电的堆叠体。它还包括给堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分、给堆叠体供应空气的第一空气供应部分、围绕堆叠体的隔热壳体、向壳体中供应外部空气的第二空气供应部分、将壳体中的外部空气和来自堆叠体的剩余空气混合的空气混合部分、以及从空气混合部分间歇地排出混合空气的空气排放部分。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池系统，尤其涉及带有可以使空气中残余的水蒸发的结构的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池通过氧和氢之间的化学反应产生电能。典型的氢源包括烃基材料例如甲醇、乙醇和天然气。
燃料电池根据使用的电解质类型分为不同的类型，包括磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、聚合物电解质和碱性燃料电池。尽管这些不同类型的燃料电池都利用相同的原理工作，但是它们在燃料类型、催化剂、使用的电解质以及工作温度彼此不同。
聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)是一种新兴技术，具有优异的输出特性、低的工作温度和快速启动与反应特性。PEMFC可以应用于运输工具、家庭和建筑，和作为电子装置中使用的电源。因此，PEMFC应用范围广泛。
PEMFC的基本组成是堆叠体、重整器、燃料箱和燃料泵。堆叠体形成燃料电池的主体。燃料泵给重整器供应燃料箱中的燃料。重整器转化燃料从而产生氢气，然后给堆叠体供应氢气。接着，氢气在堆叠体中和氧化学反应，从而发电。
在PEMFC系统中，堆叠体包括几个到几十个单元电池，该单元电池具有膜电极组件(MEA)，在该膜电极组件的两侧设置有隔板。膜电极组件包括设置成彼此相对的阳极和阴极，阳极和阴极之间插入电解质层。而且，该隔板用作隔开每个膜电极组件，而且被称为双极板。该隔板还用作供应通道，氢气和氧通过该通道供应给膜电极组件的阳极和阴极。此外，该隔板用作连接串联的每个膜电极组件的阳极和阴极的导体。
因此，通过隔板，给阳极供应氢气并给阴极供应氧。在阳极上发生氢气的氧化反应，且在阴极上发生氧的还原反应。通过在该过程中发生的电子移动产生电力，而且产生作为副产品的热和水。
在上述燃料电池系统中，只有一部分供应给阴极的空气真正发生反应，而剩余的未反应的空气随同大量高温水汽一起排出。由于包含水汽的未反应空气排出到相对较低温度的大气中，所以凝结。因此，当便携式电子装置或者移动通讯终端等组合传统的燃料电池系统时，从外壳溢出高温水汽，使用户不适。
而且，传统燃料电池系统必须包括附加的装置，用于收集或者再利用湿气，这导致燃料电池系统的尺寸增大。
这种装置还消耗电能，因此导致燃料电池系统低效率和低性能。
发明内容
本发明供应一种燃料电池系统，使离开堆叠体的水汽作为蒸汽被排出。
本发明还供应一种燃料电池系统，不需要附加的装置来保存或再利用湿气。作为代替，本发明提供一种小型的燃料电池系统。
本发明附加的特性将在随后的说明书中进行描述，而且一部分将从说明书中显而易见，或者可以通过实施本发明而体会到。
本发明公开了一种燃料电池系统，包括至少一个通过氢气和氧气之间的电化学反应产生电流的堆叠体。燃料电池系统还包括供应含氢气燃料给堆叠体的燃料供应部分、供应空气给堆叠体的空气供应部分和从堆叠体间歇地排出剩余空气的空气排放部分。
本发明也公开一种燃料电池系统，包括至少一个通过氢气和氧之间的电化学反应发电的堆叠体。该燃料电池系统还包括给堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分、给堆叠体供应空气的第一空气供应部分、将外部空气和剩余空气混合的空气混合部分、给空气混合部分供应外部空气的第二空气供应部分、以及从空气混合部分间歇地排出混合空气的空气排放部分。
本发明还公开一种燃料电池系统，包括至少一个通过氢气和氧之间的电化学反应发电的堆叠体、给堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分、给堆叠体供应空气的空气供应部分、以及独立地从堆叠体间歇地排出未反应空气和外部空气的空气排放部分。
该空气排放部分包括从堆叠体间歇地排出未反应空气的至少一个第一管线。它还包括间歇地排出外部空气的至少一个第二管线，该第二管线与该第一管线同轴地连接，并且直径大于第一管线。它还包括以恒定压力工作的隔膜泵。
该堆叠体装进隔热壳体，该隔热壳体带有分别和第一燃料供应部分、空气供应部分和空气排放部分连通的第一、第二和第三开口。
本发明还公开一种燃料电池系统，包括至少一个通过氢气和氧之间的化学反应发电的堆叠体。该系统还包括给堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分、给堆叠体供应空气的第一空气供应部分、围绕堆叠体的壳体、将外部空气供应到壳体中的第二空气供应部分、将壳体中的外部空气和来自堆叠体的剩余空气混合的空气混合部分、以及从空气混合部分间歇地排出混合空气的空气排放部分。
应当理解，前面一般性的说明和后面详细的说明都是示例性和解释性的，而且是为了对所要求的发明提供进一步的解释。
附图说明
通过参考附图描述本发明详细的示例性实施例，其上述和附加的特性和优点将变得更加显而易见。
图1是根据本发明第一示例性实施例的燃料电池系统的示意图；
图2是图1中堆叠体的分解透视图；
图3是根据本发明第二示例性实施例的燃料电池系统的示意图；
图4是根据本发明第三示例性实施例的燃料电池系统的示意图；
图5是图4中堆叠体的分解透视图；
图6是根据本发明第四示例性实施例的燃料电池系统的示意图；
图7是根据本发明第五示例性实施例的燃料电池系统的示意图；
图8A和8B示出图7中空气排放部分的放大横截面图。
具体实施方式
现在将参考附图详细说明本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明示例性实施例的燃料电池系统的示意图；
在根据本发明示例性实施例的燃料电池系统100中，与燃料中包含的氢发生反应的氧可以是储存在单独的储存容器中的纯氧气或者空气中包含的氧。在下面的说明中，将假设使用空气中包含的氧。可以使用的包含氢的燃料包括甲醇、乙醇和天然气。在以下的说明中，将假设燃料为液态，而且使用单词“燃料”的更宽泛的含义，包括可以和水混合的燃料。
参考图1，燃料电池系统100包括从燃料转化氢气的重整器120以及将重整器120产生的氢气和空气中包含的氧的化学能转化成电能的堆叠体110。它还包括给重整器120供应燃料的燃料供应部分130和给堆叠体110供应空气的氧供应部分140(此后称为“第一空气供应部分”)。具有这种基本结构的该燃料电池系统100可以是PEMFC系统。
重整器120使用其重整部分中的催化剂转化液体燃料以产生氢气。它还在其缩减部分中降低氢气中包含一氧化碳的浓度。
在重整部分中使用的催化方法包括水汽重整、部分氧化或者自然反应。而且，减小部分使用催化反应例如水气转化法或者选择氧化法，或者使用通过隔离层提炼氢的方法。
重整器120和燃料供应部分130连接。燃料供应部分130带有储存液体燃料的燃料箱131以及和燃料箱131连接的燃料泵132。燃料泵132以预定的功率排出储存在燃料箱131中的液体燃料。燃料供应部分130可以通过第一供应管线191和重整器120连接。
第一空气供应部分140连接到堆叠体110，而且具有以预定功率给堆叠体110供应外部空气的第一空气泵141。第一空气供应部分140可以通过第三供应管线193和堆叠体110连接。
图2是图1中堆叠体的分解透视图。
参考图1和2，堆叠体110包括至少一个发电器111，该发电器111通过在两个隔板116之间插入膜电极组件112形成单元电池。连续组合多个这种单元电池以形成堆叠体110。安装成与堆叠体110最外层相对的隔板116称为端板113。
膜电极组件112具有电解质层，该电解质层包括安装到其相对表面的阳极和阴极。通过隔板116给阳极供应氢气，而且阳极具有将氢气转化成电子和氢离子的催化剂层，以及用于平滑地移动它们的气体扩散层(GDL)。通过隔板116给阴极供应空气，而且阴极具有将来自空气的氧气转化成电子和氧离子的催化剂层，以及用于平滑地移动它们的气体扩散层(GDL)。电解质层由大约50到200μm厚的固体聚合物形成，而且用于交换离子。电解质层将阳极中产生的氢离子移动到阴极。
隔板116用作连接串联的每个膜电极组件112的阳极和阴极的导体，而且供应一通道，氢气和氧通过该通道供应给膜电极组件112的阳极和阴极。为了实现这一目的，隔板116具有流动沟槽117，用于供应在膜电极组件112相对表面上的氧化/还原反应所需的气体。
端板113具有第一供应口113a和第二供应口113b，第一供应口113a在一个流动沟槽117上从重整器120供应氢气，第二供应口113b在另一个流动沟槽117上供应空气。而且，它们具有第一排放口113c和第二排放口113d，第一排放口113c排出在至少一个发电器111中反应后剩余的未反应氢气，第二排放口113d排出在反应期间产生的水汽和反应后剩余的氧。第一供应口113a可以通过第二供应管线192和重整器120连接。第二供应口113b也可以和第三供应管线193连接。
通常，在燃料电池系统100工作期间，只有部分供应给堆叠体110的空气发生反应，而剩余部分未反应。未反应的剩余空气和由反应产生的大量水蒸汽通过第二排放口113d直接排出到相对低温的大气中。当水汽接触该大气时，它发生凝结。因此，在燃料电池系统的第一示例性实施例中，当剩余空气排出到大气中时气化剩余的空气。
为了实现这一目的，燃料电池系统100包括空气混合部分150，将外部空气和从堆叠体排放的含水汽的未反应空气混合。它还包括给空气混合部分供应外部空气的第二空气供应部分160以及用于从空气混合部分150间歇地排出混合空气的空气排放部分170。
空气混合部分150分别与堆叠体110和第二空气供应部分160连接，而且带有预定容量的混合罐151。混合罐151带有第一入口151a、第二入口151b和出口151c，来自第二排放口113d的未反应空气在第一入口151a中流动，第二空气供应部分160供应的外部空气在第二入口151b中流动，出口151c用于排出未反应空气和外部空气的混合物。堆叠体110的第二排放口113d通过第四供应管线194和混合罐151的第一入口151a连接。第二空气供应部分160可以通过第五供应管线195和第二入口151b连接。而且，出口151c可以如讨论的那样通过空气排放管线199和空气排放部分170连接。
第二空气供应部分160和第二入口151b连接，而且具有用于以预定功率吸入外部空气的第二空气泵161。第二入口151b可以如讨论的那样通过第五供应管线195和第二空气泵161连接。
第二空气供应部分160不局限于上述带有空气泵的结构，它可以选择具有传统的风扇。
空气排放部分170与出口151c连接，而且具有第三空气泵171，该第三空气泵171以预定功率排出在混合罐151中混合的外部空气和未反应空气的混合物。第三空气泵171可以通过空气排放管线199和出口151c连接。优选地，第三空气泵171可以是隔膜泵，间歇地从空气混合罐151排出混合空气。在本发明中，第三泵171可以通过附加的控制装置(未示出)来控制。而且，第三泵171可以安装在便携式通讯终端、电子装置等的外壳上。
结合了第三空气泵171的外壳带有通孔，可以向外排出混合空气。
现在将说明根据带有上述结构的第一示例性实施例的燃料电池系统100的操作。
首先，燃料泵133通过第一供应管线191给重整器120供应在燃料罐131中储存的液体燃料。重整器120通过水汽重整(SR)催化反应从液体燃料中产生富氢气体，同时它还通过水气转化(WGS)催化反应和优选的CO氧化(PROX)催化反应来减小一氧化碳浓度。
然后，氢气通过第二供应管线192从重整器120供应给第一供应口113a，而且通过隔板116顺序地供应给膜电极组件112的阳极。
同时，第一空气泵141通过第三供应管线193给第二供应口113b供应外部空气。外部空气通过隔板116供应给膜电极组件112的阴极。
如果氢气和外部空气以这种方式分别供应给阳极和阴极，堆叠体110发电、产生热能和与下面一系列反应相应的水。
阳极反应：H2→2H++2e-
阴极反应：1/2O2+2H++2e-→H2O
总反应：H2+1/2O2→H2O+电流+热能
参考阳极反应，阳极的催化剂层将氢转化成电子和质子(氢离子)。如果质子通过电解质膜移动到阴极，阴极的催化剂将质子和电子与氧结合，因此产生水。这里，希望电子直接通过外部电路而不通过电解质膜移动到阴极。
在该过程中，供应给堆叠体110的一部分空气发生反应，而剩余的未反应就通过了。未反应空气和大量水蒸气一起通过第二排放口113d排出。然后，可以使用第一空气泵141将其排出。
根据该示例性实施例，从第二排放口113d排放的未反应空气通过第四供应管线194供应给空气混合罐151。然后，使用第一空气泵141将其排出。
同时，第二空气泵161这样运行，使得外部空气通过第五供应管线195供应给空气混合罐151。外部空气流量通过第二空气泵161来控制，而且比同样进入空气混合罐151的未反应空气流量相对更大。未反应空气在空气混合罐151中和外部空气混合，从而在混合物中凝结水蒸气。
然后，第三空气泵171这样运行，使得来自空气混合罐151的混合空气通过空气排放管线199排出。如果向第三空气泵171施加脉冲信号，在混合罐151中的混合空气可以通过排放管线199间歇地排出。因此，混合空气通过在装置外壳中形成的通槽排出。
图3是根据本发明第二示例性实施例的燃料电池系统的示意图。
参考图3，根据本发明第二示例性实施例的燃料电池系统200包括空气混合部分250，其将通过第二排放口213d从堆叠体210排放的剩余空气和由空气供应部分260供应的外部空气混合，这与根据本发明第一示例性实施例的燃料电池系统不同。空气混合部分250可以包括空气合流管线251。
空气合流管线251是分成三个方向的三通管线，其中液体可以流入或者流出的。这种合流管线251带有用于来自堆叠体210的未反应空气的第一入口251a、用于外部空气的第二入口251b和用于排出混合空气的出口251c。堆叠体210的第二排放口213d可以通过第四供应管线294和第一入口251a连接。第二空气供应部分260的第二空气泵261可以通过第五供应管线295和空气合流管线251的第二入口251b连接。而且，空气合流管线251的出口251c可以通过空气排放管线299和空气排放部分270的第三空气泵271连接。
根据本发明的空气合流管线251不局限于上述带有空气泵的结构，它也可以这样构成，一个槽(trough)是出口251c，附加的槽是第一入口251a和第二入口251b。
由于其它结构元件和第一示例性实施例的结构元件相同，所以省略其详细说明。
在第二示例性实施例中，通过堆叠体210的第二排放口213d排放的未反应空气通过第四供应管线294供应给空气合流管线251的第一入口251a。同时，第二空气泵261通过第五供应管线295给合流管线251的第二入口251b供应外部干燥空气。来自堆叠体210的含水蒸汽的未反应空气在空气合流管线251中和外部干燥空气混合。由于外部空气的流量比未反应空气的流量大，所以混合空气仍然处于蒸发的状态。
然后，第三空气泵271通过空气排放管线299排出空气合流管线251中的混合空气。由于第三空气泵271是隔膜泵，所以空气合流管线251中的混合空气可以通过空气排放管线299间歇地排出。例如，通过外壳的通孔以蒸发状态向外排出混合空气。
图4是根据本发明第三示例性实施例的燃料电池系统的示意图。
参考图4，根据本发明第三示例性实施例的燃料电池系统300这样构成，使得堆叠体310中产生的热能加热外部空气，而且被加热的外部空气和从堆叠体310排放的剩余空气混合，从而排出含水蒸汽的剩余空气。
为了实现这样的目的，燃料电池系统300包括至少一个通过氢气和氧之间的化学反应发电的堆叠体310。它还包括将液体燃料转化成氢气的重整器320、给堆叠体310供应含氢气燃料的燃料供应部分330。而且，具有给堆叠体310供应空气的第一空气供应部分340、围绕堆叠体310的壳体380、向壳体380内供应外部空气的第二空气供应部分360、用于将壳体380中的外部空气和来自堆叠体310的剩余空气混合的空气混合部分350、以及用于从空气混合部分350间歇地排出混合空气的空气排放部分370。
由于重整器320、燃料供应部分330、第一空气供应部分340和空气排放部分370分别都和第一示例性实施例的结构相同，所以省略其详细说明。
壳体380是围绕堆叠体310的隔热的抽空容器。壳体380带有空气入口381a和出口381b。空气入口381a是由第二空气供应部分360供应的外部空气流动的通道，而空气出口381b是进入的被排出空气的通道。
而且，壳体380带有与堆叠体310的第一供应管线313a连接的第一连通口381c、与堆叠体310的第二供应管线313b连接的第二连通口381d、与堆叠体310的第一排放管线313c连接的第三连通口381e以及与堆叠体310的第二排放管线313c连接的第四连通口381f。
图5是图4中堆叠体的分解透视图。
参考图4和5，燃料电池系统300中使用的堆叠体310带有多个通道319。通道319使得从第二空气供应部分360流入壳体380的外部空气通过至少一个发电部分311。通过通道319的外部空气用发电部分311产生的热加热到预定温度。通过将在隔板316上远离膜电极组件321的一侧上形成的至少一个凹槽319a和隔板相反侧上形成的至少一个凹槽319a连接来形成通道319。
第二空气供应部分360和壳体380的空气入口381a连接，而且带有第二空气泵361。第二入口381b可以通过第五供应管线395和第二空气泵361连接。第二空气供应部分360不局限于这种包括空气泵的结构，它可以可选择地带有传统的风扇。
空气混合部分350分别与堆叠体310和壳体380连接，而且具有预定体积的空气混合罐351。
空气混合罐351带有用于从堆叠体310流入未反应空气的第一入口351a、用于在其中流动外部空气的第二入口351b以及用于向外排出混合空气的出口351c。堆叠体310的第二排放口313d可以通过第四供应管线394和第一入口351a连接。壳体380的空气排放部分381b也可以通过第六供应管线396和空气混合罐351的第二入口351b连接。而且，空气混合罐351的出口351c可以通过空气排放管线399和空气排放部分370的第三空气泵371连接。
现在将说明根据第三示例性实施例的具有上述结构的燃料电池300的运行。
首先，和第一示例性实施例中所述的一样，堆叠体310的发电部分311通过氢和氧气之间的化学反应产生热。供应给堆叠体310的一部分空气发生反应，而未反应就和化学反应期间产生的大量水蒸气一起通过第二排放管线313d排出。这里，通过堆叠体310第二排放管线113d排放的未反应空气通过第四供应管线394供应给空气混合罐351。
同时，第二空气泵361这样运行，使得外部干燥空气通过第五供应管线395供应到壳体380内。外部空气流过安装在壳体380内的堆叠体310的多个通道319。当其经过通道319时，发电部分311产生的热能将其加热到预定的温度。
然后，加热的空气通过壳体380的空气排放口381b排出。加热的空气可以由第二空气泵361由壳体380的空气排放口381b排出。加热的空气通过第六供应管线396供应给混合罐351。
因此，剩余的空气在空气混合罐351中和加热的空气混合。加热的空气的温度比剩余空气温度相对更高，从而在空气混合罐351中将剩余空气保持在蒸发状态。
然后，第三空气泵371通过空气排放管线399排出空气混合罐351内的混合空气。第三空气泵371以脉冲信号或者压力传感器来运行，使得在混合罐351中的混合空气可以通过排放管线399排出。混合空气通过外壳的通孔以蒸汽状态排出。
图6是根据本发明第四示例性实施例的燃料电池系统的示意图。参考图6，燃料电池系统400包括用于混合从堆叠体410通过第二排放口413d排放的未反应空气和由空气供应部分460供应的外部空气的空气混合部分450，其与根据本发明第三示例性实施例的燃料电池系统不同。空气混合部分450可以包括空气合流管线。
空气合流管线形成为分成三个方向的管线，其中液体可以流入或者流出。这种合流管线451带有用于流入来自堆叠体410的未反应空气的第一入口451a、用于在其中流动外部空气的第二入口451b和用于向外排出混合空气的出口451c。堆叠体410的第二排放口413d可以通过第四供应管线494和第一入口451a连接。第二空气供应部分460的第二空气泵461可以通过第五供应管线495和空气合流管线451的第二入口451b连接。而且，空气合流管线451的出口451c可以通过空气排放管线499和空气排放部分470的第三空气泵471连接。
由于其它结构元件与第一和第三示例性实施例的结构元件相同，所以省略其详细说明。
在第四示例性实施例中，通过堆叠体410的第二排放口413d排放的未反应空气通过第四供应管线494供应给空气合流管线451的第一入口451a。
同时，第二空气供应部分460通过第五供应管线495给壳体480供应相对干燥的外部空气。外部空气通过结合在壳体480内的堆叠体410的多个通道319。当其经过通道319时，发电部分411产生的热能将其加热到预定的温度。
然后，被加热的空气通过壳体480的空气排放口481b排出。加热的空气通过第六供应管线496供应给合流管线451的第二入口451b。
因此，未反应空气在空气混合罐451中和被加热的空气混合。被加热的空气的温度比剩余空气温度相对更高，从而在空气混合罐451中将剩余空气保持在蒸发状态。
然后，第三空气泵471这样运行，使得空气合流管线451内的混合空气通过空气排放管线499排出。由于第三空气泵471是隔膜泵，所以空气合流管线451中的混合空气可以通过空气排放管线499间歇地排出。例如，混合空气通过外壳的通孔间歇地排出。
图7是根据本发明第五示例性实施例的燃料电池系统的示意图，图8A和8B示出图7中空气排放部分的放大横截面图。
参考图7、图8A和图8B，和本发明的第一到第四示例性实施例中不同，从堆叠体510排出的未反应空气不和外部空气混合。替代的是燃料电池系统500包括空气排放部分550，使得未反应空气和外部空气以预定的间隔同时独立地排出到大气中。
空气排放部分550包括用于从堆叠体间歇地排出未反应空气的至少一个第一管线551和用于排出外部空气的至少一个第二管线552，该第二管线552与第一管线551同轴，而且直径大于第一管线551。此外，它包括隔膜泵553，当第一和第二管线551和552的内部压力恒定时，同时排出外部空气和未反应空气。
第一管线551是具有一定内部直径的圆筒管，而且连接到堆叠体510的第二排放口513d，含大量水汽和热水的未反应空气通过该第二排放口513d排出。
第二管线552与第一管线551同轴，并且环绕第一管线551的外周，而且与隔膜泵553连接。第二管线552的内部直径大于第一管线551的内部直径。第一和第二管线551和552都可以具有通孔，该通孔形成在与燃料电池系统500结合的便携式通讯终端或者电子装置等的外壳上。而且，如果燃料电池系统500被安装在便携式通讯终端或者电子装置等上，第一和第二管线551和552都可以和在其外壳上形成的通孔连通。
隔膜泵553连接到第一和第二管线551和552中的每一个。当隔膜泵553通过脉冲信号或者预定的压力控制时，外部空气通过它间歇地排出。
根据第五示例性实施例，通过第二排放口513d排出的未反应空气供应给第一管线551，而且隔膜泵553以脉冲压力运行，使得外部空气供应给第一和第二管线551和552。结果，未反应空气和外部空气都以恒定的间隔通过第一和第二管线551和552及随后的在便携式通讯终端或者电子装置等的外壳上的形成的通孔排出。由于外部空气包围的未反应空气通过通孔排出，所以未反应空气可以从外壳扩散到大气中。
本发明的燃料电池系统使得包含堆叠体中排出的大量高温水汽的未反应空气与相对低温的大气接触。它还使得未反应空气在排出到大气中之前被化学反应产生的热能加热。
而且，它防止水蒸气凝结在使用本发明燃料电池系统的便携式电子装置或者移动通讯终端等的外壳上。
此外，本发明燃料电池系统不需要附加的装置，以再利用或者回收在未反应空气冷凝期间产生的水，因此可以得到紧凑的燃料电池系统。
最后，水不会从堆叠体中泄漏，而且系统的总的热效率得到提高。
本领域普通技术人员很容易理解，可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下对本发明进行各种调整和变化。因此，本发明将覆盖本发明的改型和变化都落入附加的权利要求书和它们的等同物的范围内。
Claims (19)
1.一种燃料电池系统，包括：
一通过氢气和氧之间的化学反应发电的堆叠体；
一给所述堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分；
一给所述堆叠体供应空气的空气供应部分；和
一间歇地排出外部空气和自堆叠体放出的未反应空气的空气排放部分。
2.如权利要求1的燃料电池系统，其中该空气排放部分包括：
一间歇地排出未反应空气的第一管线；和
一间歇地排出外部空气的第二管线，该第二管线与该第一管线同轴，并且直径大于第一管线的直径。
3.如权利要求1的燃料电池系统，其中该空气排放部分包括：
一隔膜泵。
4.如权利要求1的燃料电池系统，其中所述堆叠体被结合进入一壳体，该壳体带有分别和该燃料供应部分、该空气供应部分和该空气排放部分连通的第一、第二和第三连通开口。
5.如利要求4的燃料电池系统，其中该堆叠体包括：
一发电部分；和
一用于加热外部空气和使外部空气流入壳体的通道。
6.如权利要求4的燃料电池系统，其中该壳体保持隔热。
7.如权利要求4的燃料电池系统，其中该空气排放部分设置在该壳体内部。
8.一种燃料电池系统，包括：
一用于通过氢气和氧之间的化学反应发电的堆叠体；
一给所述堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分；
一给所述堆叠体供应空气的第一空气供应部分；
一混合外部空气和未反应空气的空气混合部分；
一给空气混合部分供应外部空气的第二空气供应部分；和
一从空气混合部分间歇地排出混合空气的空气排放部分。
9.如权利要求8的燃料电池系统，进一步包括：
一燃料重整器，其具有与所述堆叠体连通的第一供应管线。
10.如权利要求9的燃料电池系统，其中该燃料供应部分包括：
一用于储存燃料的燃料箱；
一与所述燃料箱连通的燃料泵；和
一与所述重整器连通的第二供应管线。
11.如权利要求8的燃料电池系统，其中该第一空气供应部分进一步包括：
一用于吸入外部空气的第一空气泵；和
一与所述堆叠体连通的第三供应管线。
12.如权利要求8的燃料电池系统，其中该空气混合部分进一步包括：
一与所述堆叠体和第二空气供应部分连接的空气混合罐；以及
一与所述堆叠体连通的第四供应管线。
13.如权利要求12的燃料电池系统，其中该第二空气供应部分进一步包括：
一用于吸入外部空气的第二空气泵；和
一与空气供应管线连通的第五供应管线。
14.如权利要求8的燃料电池系统，其中该空气混合部分是三通的空气合流管线。
15.如权利要求8的燃料电池系统，其中该空气排放部分进一步包括：
一第三空气泵；和
一与混合部分连通的空气排放管线。
16.如权利要求15的燃料电池系统，其中该第三空气泵是隔膜泵。
17.如权利要求8的燃料电池系统，其中所述堆叠体结合进入一壳体，该壳体带有分别和燃料供应部分、第一和第二空气供应部分、空气混合部分以及空气排放部分连通的第一、第二、第三、第四和第五连通开口。
18.一种燃料电池系统，包括：
一通过氢气和氧之间的化学反应发电的堆叠体；
一给所述堆叠体供应含氢气燃料的燃料供应部分；
一给所述堆叠体供应用于该化学反应的空气的第一空气供应部分；
一围绕所述堆叠体的隔热壳体；
一向所述壳体中供应外部空气从而该外部空气被该堆叠体加热的第二空气供应部分；
一将自所述壳体排放的外部空气和从所述堆叠体排放的未反应空气混合的空气混合部分；以及
一从空气混合部分间歇地排出混合空气的空气排放部分。
19.如权利要求18的燃料电池系统，其中该堆叠体进一步包括：
一发电部分；和
一利用所述发电部分产生的反应热加热外部空气和使外部空气流入壳体的通道。
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