CN102089914A - 增强燃料电池系统的预热的方法和结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增强燃料电池系统(1)的预热的方法，所述燃料电池系统(1)包括：至少一个燃料电池单元(5)，该燃料电池单元(5)的燃料电池(2)设置有阳极侧(7)、阴极侧(8)和设置在阳极侧(7)和阴极侧(8)之间的电解质(9)，以及连接板(6)设置在各个所述燃料电池(2)之间。在该方法中，通过在所述阴极侧(8)上流动的气体中包含的热能，在所述燃料电池单元(5)中至少大部分地加热了在所述阳极侧(7)上流动的安全气体。本发明还涉及实现该方法的燃料电池系统。

Description

增强燃料电池系统的预热的方法和结构
技术领域
本发明的目的是增强燃料电池系统的预热的方法，所述燃料电池系统包括至少一个燃料电池单元以及在各个燃料电池之间设置的连接板，该燃料电池单元的燃料电池设置有阳极侧、阴极侧和设置在阳极侧和阴极侧之间的电解质。本发明的另一个目的是应用该方法的燃料电池系统。
背景技术
本发明涉及燃料电池系统，该燃料电池系统在高温下工作并且通常需要启动实际操作所需的、较长的预热过程。实际上，本发明尤其用于SOFC(Solid Oxide Fuel Cell：固体氧化物燃料电池)和MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell：熔融碳酸盐燃料电池)型燃料电池系统，该燃料电池系统加热到工作温度可能会耗费长达几个小时的时间。燃料电池的加热持续进行，一直达到能够激活正常工作的温度级。这里针对以下状态使用术语“预热”，即，燃料电池系统从寒冷的、不活动的状态加热到激活正常工作模式所需的温度级，或者燃料电池系统的温度仅返回到该温度级，例如在工作中瞬时中断之后。在SOFC型燃料电池的情况下，预热过程的最终温度通常在500-600℃的范围内。最后，电池的实际工作温度通常稳定在600-1000℃的范围内，即，从而，即使在激活之后，在预热本身已经终止了的同时，燃料电池系统的加热仍然继续。
燃料电池系统的低效率预热和长的启动周期造成许多缺点。首先，加热消耗了大量能量。在SOFC型燃料电池的情况下，启动周期自始至终还需要具有其固有成本的用于阳极侧的安全气体。燃料电池系统的长启动周期也削弱了其可用性。其用途主要限于产生持续的基本载荷型电或热，作为固定基础型设施或与诸如船舶的大型移动式设备有关。相反，其对于小型移动操作具有较差应用性，以及对于需要快速启动电力的操作也具有较差应用性。相同的问题很大程度上也适用于MCFC型燃料电池系统。
在阳极侧发生的加热过程中，由于氢或用作还原组分的任何其他气体组分的高易燃性引起了特定问题。需要特别监控温度以及组件的各部分中的浓度，以不超过与构成爆炸事故的自燃点相匹配的值。在实践中，安全气体的浓度必须以这样的方式来控制：使得从可能的泄露处流出的混合物(燃料电池通常向它们的附近泄露一定量的气体)应当保持其特性(property)在与自燃点相匹配的值之下(主要低于LEL(爆炸下限)，即，较低的自燃点)。例如，在处于室温的氢-氮混合物的情况下，这表示大约6％的氢浓度。随着温度的上升，该阈值浓度逐渐变得更低。因此，氢浓度具有强加在其上的非常严格的限制。例如氢浓度的适度较小的变动使气体混合物的参数非常接近与超过上述燃点相对应的值。因此，当在阳极侧加热安全气体时，总是存在超过氢浓度或安全气体温度的风险(例如由于故障事件)，而导致潜在的爆炸危险。用于阳极侧的独立加热系统与其中包括的可能的安全装置也会在占用空间的同时，导致相当高的设备成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种方案，通过该方案可以缓解或完全消除上面提到的现有技术的问题。为了实现这个目的，根据当前说明的发明的方法是以权利要求1的特征性语句中所阐述的为特征。另一方面，实现本发明的方法的燃料电池系统的特征性特征在权利要求7的特征性语句中阐述。此外，在从属权利要求中提出了本发明的几个优选实施方式。
根据本发明，用于预热阳极侧的是燃料电池的高效的内部传热能力。燃料电池表面在结构上面积很大，从而需要大量热能以加热到工作温度。确实已经设计了其内部传热，以有效地工作。通常，阳极侧的排出气体经过热级联，返回通过该气体所来自的同一换热器。因此，在正常工作状态下，在燃料电池中加热并且从燃料电池排出的气体根据逆流原理使进入的气体变热。通过将加热后的阴极侧流用作直接热源，现在将燃料电池阳极侧和阴极侧之间的燃料电池的该热传热效应以及传热能力应用于加热阳极侧安全气体，并且同时，附加地应用于对燃料电池单元的阳极侧结构的加热。本发明的基本理念包括使燃料电池系统的阳极侧组件的加热至少大部分地基于通过燃料电池从阴极侧传递到阳极侧的热能。因此，具体而言，在燃料电池单元中发生阳极侧加热。更具体地，热横越电解质从阴极到阳极，并且特别是从一个单独的燃料电池的阴极，尤其从在该阴极侧上流动的空气，直接通过连接板，到另一个单独的燃料电池的阳极，尤其到在连接板的阳极侧上流动的安全气体。在阴极侧上流动的气体混合物(通常是空气)可以首先利用例如在空气流中设置的电加热器被加热。将加热后的空气被传送到燃料电池表面，以使其在阴极侧的流通道中流动。在燃料电池中，空气传播的热继续有效地行进到阳极侧中，并且还行进到在阳极侧的流通道中流动的安全气体中。结果，对燃料电池系统的加热将得到简化和推进，以将系统带到工作温度。
通过同时为阳极侧提供安全气体循环来实现具体有益的方案。这实现了降低阳极气体消耗以及增强对阳极侧热能的利用这两者。
本发明提供了相对于现有技术具有大量益处的方案。从能量成本的角度，通过缩短的启动周期并且提供增强的传热这两者实现了节约。从设备的角度，存在减少为加热阳极侧而设置的加热单元的个数或者降低其电力或完全消除加热单元的有益可能性。因此，从设备成本的角度，并且还可能从由系统要求的空间的角度，提供了益处。凭借更简单的加热方式，以及凭借阴极侧和阳极侧之间的永久较小温度差，也提高了系统可调整性。此外，通过根据本发明的另一个实施方式为阳极侧提供安全气体循环，由于减小了热损失并且提供了比之前更高效的传热这两方面，将存在削减能量成本的可能性。
附图说明
现在，将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1示意性地示出了本发明的一种结构，其中对阴极侧的加热也用于对阳极侧进行加热。
图2是图1中区域A的特写图，其示出了根据本发明的燃料电池中可用的传热过程。
具体实施方式
图1以高度示意性的视图示出了燃料电池系统1。燃料电池系统1中包括的燃料电池单元5包括由连续串联连接的燃料电池2以及设置在各个燃料电池之间的所谓内部连线(interconnect)的连接板6组成的一个或更多个燃料电池组，燃料电池2以阳极侧7、阴极侧8和设置在阳极侧7与阴极侧8之间的电解质9为特征。连接板6优选地被设计为某种双极板，即，其位于一个单独的燃料电池2的阴极侧以及另一个单独的燃料电池2的阳极侧上，并且在其之间起到燃料电池之间的电导体的作用以及起到阻挡气体在电池之间未受控的流动的气体隔离壁的作用。然而，最重要的是，其在阳极侧和阴极侧两侧上设置了用于气体在燃料电池中流动的流通道系统。为了清楚，图1仅示出了燃料电池组中的单个燃料电池2。
在该申请中，阳极侧7通常指的是在燃料电池单元5的燃料电池2中所包括的阳极电极以及从燃料的观点用于将燃料电池单元5范围内的燃料引导到实际单独的燃料电池的阳极的组件这两者。分别地，阴极侧8指的是阴极电极，以及用于将空气引导到燃料电池单元5范围内的阴极而设置的组件。类似地，阳极侧和相应阴极侧这里分别被认为包括用于气体流的流通道，该流通道设置于在燃料电池5之间设置的连接板6中的阳极侧和相应阴极侧上。因此，在阳极侧上，用于安全气体和燃料的流动，并且在阴极侧上，用于空气的流动。
此外，为了向阳极7供给安全气体，设置了供给装置，该供给装置在这里由供给管线10唯一地表示。同样地，为了排出燃料电池单元的从阳极侧7流出的安全气体，设置了排出装置，该排出装置在这里由排出管线11唯一地表示。分别地，为了向阴极侧8供给空气，设置了供给装置，该供给装置在这里由供给管线14表示。通常，通过使用在连接板6中设置的上述流通道(借助于该流通道，供给流在行进到实际阳极电极/阴极电极之前，在阳极电极和相应阴极电极的整个区域均匀地分布)，进行向阳极侧7和阴极侧8这两者的供给。为了排出燃料电池单元5的从阴极流出的气体，设置如排出管线15所表示的装置。为了清楚起见，在本文中没有描述其他供给装置和排出装置。在阳极侧或燃料侧上，还设置了可能的预处理装置，其用于在将燃料形成的气体混合物传送到燃料电池之前，对燃料形成的气体混合物进行处理。这样的装置尤其包括预重整器4和脱硫器3或者类似的涤气装置或预处理单元。
为了预热燃料电池2，设置有用于加热阳极侧安全气体和阴极侧空气二者的加热装置。对阳极侧8上存在的空气的加热可以借助于管线式(in-line)加热器直接进行或通过换热器的方式间接进行。在图1中，用于加热并且调节在阴极侧上循环的空气的温度的装置由装配到供给管线14中的加热单元24来表示。阳极侧分别设置有现有技术的用于安全气体传送到燃料电池之前使安全气体变热的加热装置21。
在现有技术的结构中，随着用于双侧加热燃料电池的热气体在流过燃料电池并且从燃料电池流出之后被导出，大量热随流出气体的热而损失掉。同时，这增加了为启动周期所需的能量的量。在阳极侧上使用的安全气体的消耗不仅导致加热周期长，还导致成本较高。而且，该结构需要受到严密监控，以不允许阳极侧和阴极侧之间出现过大的温度差。与氢的自燃有关并且在阳极侧加热系统中突出的上述问题导致了又一个缺点。
为了缓解上面说明的问题，现在借助于从阴极侧获得的热能，通过燃料电池的媒介物提供阳极侧加热。因此，根据本发明，现在利用在阴极侧8上循环的气体中所包含的热来加热阳极侧7。
可以以各种方法提供对阴极侧8上流动的空气的加热。例如，可以通过电操作的加热装置实现上述直接应用的加热选择。例如可以使用设置在空气流中的电加热器。另一方面，在燃烧器的情况下，可以基于通过分离的传热面调节燃烧器的排气流来对空气进行加热，或者燃烧器的排气甚至可以用于对流过燃料电池的处理组件的空气直接进行加热。但是，在燃烧器的情况下，如果期望安全地阻止过热的排气接近燃料电池或者防止燃料电池的阴极侧上过量的湿气，则适于间接进行加热。当通过装配有传热面的加热器或通过换热器实施间接加热，来对空气进行加热时，其他热源也是可行的。而且，也可以通过使用电加热器和启动燃烧器的组件，对该系统供热。另一种可能性是从流出的暖空气回收热以及通过换热器29将回收的热传递到进入的冷空气，用于预热进入的冷空气。也可以绕过该过程，如由管线40、41所示。但是，应当强调的是，本发明并不限于用于加热阴极侧气体的任何给定的方法或方法的组合。
阴极侧气体混合物通常包括空气，或者原样的空气或者适当地经过预处理(例如，过滤和干燥)的空气。优选地通过在连接板6中形成的流通道102，向阴极侧传送加热后的空气，如在图1中区域A的特写图2中所显示的。分别地，在阳极侧上，通过由附图标号101表示的流通道来执行对安全气体的提供以及适时的对燃料的提供。当前处于被加热状态的、在阴极侧上流动的空气被设置在明显高于要提供给阳极侧并且要加热的空气的温度。因此，空气传播的热在燃料电池组5中从阳极侧传递到阴极侧，在单独燃料电池内部以及尤其从一个燃料电池的阴极侧8直接到另一个燃料电池的阳极侧。因此，热首先横越电解质9而穿过相邻阴极和阳极侧之间，如用箭头100所示。然后，并且最重要地，热直接横穿连接板6在连接板6内存在的、阳极侧7和阴极侧8的流通道(未示出)之间通过，如用箭头200所示。因此，燃料电池组由多个单独、连续串联设置的单个燃料电池2和燃料电池之间的连接板6组成，连接板6设置有优选相邻的燃料/空气流通道，相邻的燃料/空气流通道这两者在图2中由流通道101和102表示。阳极侧和阴极侧之间的材料厚度是连接板中的最小值，并且流处于它们的最大强度，从而提供了可能最佳的传热效率。
因此，连接板组件也高度适用于作为气体/气体换热器的有效使用。因此，通过使用燃料电池表面的良好的传热性能，尤其是流通道之间连接板6的便利的小尺寸维度，传递到阴极侧空气流的一部分热可以有效地进入阳极侧安全气体流。可以想到的是，通过选择尽可能高地导热的连接板材料来进一步加强传热。根据本发明，有益的是，以实现在整个连接板尽可能好的传热为目标，来对连接板内存在的流通道进行布置、标定尺寸和设计。
在阳极侧7上循环的安全气体在燃料电池中高效且平稳地变热。在流出燃料电池之后，安全气体现在可以用于也向阳极侧(即，燃料侧)的其他设备组件传热。这样的组件尤其包括预重整器4和其他可能的燃料预处理或涤气装置3。凭借在燃料电池中实现的阳极侧加热，现在将可以完全放弃用于对阳极侧中所包括的组件进行加热的单独的加热装置21。甚至在预热周期中，也可行的是，组织从流出的暖空气中回收热，并且通过换热器30将回收的热传递到进入的冷空气中，以对进入的冷空气进行预热。也可以绕过该过程，如管线42、43所示。
本发明使得燃料电池系统的各部分中温度平稳地升高，并且这通过仅在阳极侧上采用的加热器24、29来实现。凭借在燃料电池中发生的有效的传热和气体流动，在加热变得更高效的同时，阳极侧和阴极侧之间的温度差同时保持在很好的控制之下。应当注意的是，可能不允许阳极电极和阴极电极之间的温度差变得过大，甚至在加热过程中也不允许。最大温度差值通常是大约200℃。通过应用根据本发明的方法，可以同时有效地管理该温度差，并且温度差可以被安全地维持在期望范围之内。作为有效加热的结果，系统缩短了其加热时间，并且降低了启动周期期间中的能耗。同时，也降低了安全气体的消耗。通常意义上，还实现了燃料电池可用性的提高。
本发明的几个其他实施方式
本发明提供的结构绝不局限于刚刚在上面描述的实施方式，这些实施方式的唯一目的仅是以简化方式和构造来说明本发明的主要原理。
根据本发明的另一实施方式，从阳极侧7流出的安全气体流可以适于相对于进入阳极侧7中的安全气体流以加强方式在热级联(heat cascade)中流动。这可以通过以下在连接板6中建立，即，将连接板6中的阳极侧流通道相对布置为使得在凉的进入阳极侧流和加热后流出的阳极侧流之间产生高效传热。通过燃料电池单元5外部的、相对于供给流刚好位于燃料电池单元5上游的换热器，同样可以实现本发明的该附加方面。换言之，在图1中通过换热器30，通过刚从燃料电池单元25排出后的变暖的安全气体，加热进入的安全气体供给流。
根据本发明的一个实施方式，阳极侧和阴极侧之间的传热可以适于不仅在与燃料电池单元5有关地发生的传热中进行，还可以在传送到燃料电池单元5中之前完全在燃料电池单元5之外进行。在图1中，附图标号50表明了传热装置，以表示燃料电池单元5外部的、早在燃料电池单元5上流、在阳极侧供给流和阴极侧供给流之间期望的传热。从而，阳极侧和阴极侧之间的温度差可以同时平衡，用于防止在燃料电池单元的结构中出现过大的温度差。从结构的耐用性的角度，这具有显著的积极效果。
另一方面，在根据本发明的方案中，考虑到提供尽可能高效的流到流的传热，可以尤其针对传热来设计阳极侧管道系统和阴极侧管道系统以及相关结构。因此，甚至在不必须使用用于该目的的单独的传热装置的情况下，也可以进行传热。
例如，通过提供紧密接触的阳极流和阴极流的流内通道，可以在实践中实现燃料电池上游的、燃料电池单元的内部传热，该内部传热在图1中用传热装置50b表示。考虑到提供有效的通道间的传热，可以针对燃料电池单元的气体分配部件和支撑结构两者来设计流。基本的概念和益处是可以有效利用支撑结构，以平衡阳极流和阴极流之间的温度差，该支撑结构在任何情况下都是强制性的。此外，可以设计气体流通道的表面加工，用于促进产生能够增强对流传热的适当涡流(湍流)。然而，为了避免表面加工的过量增加，优选地通过还考虑压力损失来选择通道的表面加工。
可替换地，例如可以利用根据焊接原理组装的接合结构来实现传热结构。阳极流通道和阴极流通道可以被分为并排交替的多个部分，用于使传热面积最大。例如，该结构例如可以是气体涡轮促进板型部件或管道以及具有内部壳程的传热装置。拥有更高热气流的流(在该情况下为阴极气体)优选置于在该壳程上。而且，在这样的结构中，添加用于使传热达到最大限度的肋比在如上述设计的结构中更方便。同样地，更容易实现薄分隔壁。
通过使用现有技术的换热器可以提供传热元件50、50b。可以使用管状、薄片状以及板状换热器。单元的个数可以是一个或串联或并联连接的更多个。换热器可以以逆流、并流或交叉流传热或它们的组合来工作。例如，通过可用空间以及通过流入燃料电池中气体的方向(换句话说，是否通过交叉流、逆流或并流堆叠来执行操作)来确定选择。通过再生式换热器也可以实现根据本发明的结构。但是，在这种情况下，尤其重要的是，确保高质量的密封以及防止出现由于可能的泄露而生成的易爆炸的气体混合物。此外，关于单元的可靠性，与其他类型的换热器相比，再生换热器的操作所需要的辅助能量表现出额外的可靠性问题。
在任何情况下，在传送到燃料电池之前，阴极侧气体流和阳极侧气体流之间的、本发明的换热器中的温度差通常具有这样的大小，使得通常足以设计从传热角度看是高效的流通道系统。甚至在传送到燃料电池之前，这足以将温度差可靠地限制在期望的最大值(通常大约200℃)之下。
根据本发明的又一个实施方式，还在阳极侧7上提供了安全气体的再循环，由此可以以很特殊的方式降低与安全气体的使用有关的成本。将总的安全气体流的一定百分比(其流过阳极侧并且离开燃料电池)沿图1中的管线12进行转向，以通过将从燃料电池排出的安全气体流分离并且通过在合适的位置将其与向燃料电池行进的安全气体供给相接合，来再次通过阳极侧。被再循环的安全气体的百分比越高，向馈送线供给的初始安全气体中可以总体上省略的百分比就越高。同时，热能的工作效率甚至得到了进一步的提高。
基本上在0-100％的整个范围内，以期望方式选择再循环的安全气体流占总流的百分比。优选地，不少于一半(最适宜多于75％)的安全气体被再循环回到阳极侧上。因此，在调节再循环百分比的过程中，可以考虑各种安全气体成分的浓度的改变和相对比例。在任何情况下，尤其重要的是将各温度下的游离氢H2的量维持与爆炸点相匹配的浓度以下。类似地，在调节再循环程度的过程中，可以考虑浓缩安全气体中的惰性成分，即，在这种情况下是氮。同时，只要初始供给从其量和组成的角度维持不变，就可以通过调节再循环的程度来单独进行调节还原成分的量。
由于可以使随着安全气体流出系统的热量最小化，因此在阳极侧上流动的安全气体的再循环提供了用于在燃料电池中尤其有效地使用传递到其的热的手段。因此，可以以节能的方式使安全气体的热进一步在燃料侧组件上分布，从而还可以在将这些组件加热到它们的工作温度时实现比以前小的热损失。通过这样的事实进一步加强了传热：通过安全气体的再循环，在减小安全气体绝对消耗的同时，可以增加在燃料电池单元中安全气体的总流率。增加的流动效率等于在燃料电池单元中和该燃料电池单元外部的其他阳极侧设备这两者中比以前更高效的传热。在图1中，附图标号13用于表明可能的选择路线，再循环的安全气体可能沿着该路线通过。例如，安全气体可以用于加热预重整器4和脱硫器3或其他可能的燃料预处理设备。
通过本发明，对阳极侧或燃料侧的单独加热不是必需的，并且可以完全放弃用于燃料侧组件的单独的加热装置21。类似地，可以省略用于再循环管线的可能的加热装置25。另一方面，可以提供用于在将安全气体转移回循环中之前处理再循环范围内的安全气体的装置。特别有益的是，分离已经与氧反应的氢，即，实践中在将安全气体传送回阳极之前，从安全气体中去除水蒸气。这样，保持安全气体尽可能干燥，并且同时，可以增加总的再循环范围内的气体流中氢的百分比。
此外，通过使用对安全气体的主动调节，可以更有效地最小化未使用的安全气体量，即，初始安全气体流的量。因此，例如，这里按照在阳极侧上消耗的安全气体的还原成分的多少，以及按照再循环的百分比是多少，可以调节管线10中安全气体的初始供给量。可以仅通过调节初始安全气体的质量流而不进一步影响气体的组成，来执行该调节。
因为惰性气体，即，这种情况下是氮，不因还原而消耗，所以在安全气体的再循环中，这样的惰性气体应当是定量地、并且还成比例地多于氢地循环(由于一些氢总是在流过阳极侧的过程中被消耗)。因此，安全气体中氮的百分比具有升高的趋向。进而，这可以通过还附加地调节初始安全气体的组成而得到补偿。根据本发明的又一个实施方式，已经在燃料电池中阳极侧上被氧化的氢不被正常的安全气体混合物所代替，而是，相反，通过被浓缩到期望程度的氢的混合物所代替，或者增加未消耗的初始安全气体中氢的百分比。实际上，例如，可以在分开的瓶子中采用氮和氢、或者氮和富氢混合物，必要时控制其供给和混合比例。
根据本发明的再一实施方式，可以至少部分地在燃料电池单元5内部执行安全气体的再循环。一部分安全气体不是必须从整个单元5完全排出，而是，安全气体一旦离开阳极侧流通道，将在可能的泵28或类似的助推器的辅助下沿点划线标出的管线23被立即转向，直接返回到阳极侧供给流。同时，这能够增强在实际的燃料电池中安全气体的流动。同样地，例如，可以使阴极侧和阳极侧之间的温度差尽可能地小。但是，优选地，一部分安全气体流通过燃料电池单元外部的、例如用于对安全气体执行必要的脱水的循环来发送。
图1中也使用点划线来表明阴极侧上可能的空气循环管线17，以及在其中设置的加热器39。从阴极侧排出的空气通过管线17在燃料电池的阴极侧上进行期望程度的再循环。因此，例如，仍然与加热空气结合的热，在燃料电池的加热过程中被最大化。同样地，阴极侧空气的再循环可以用于降低对起空气预加热器作用的换热器24的需求。

Claims (14)

1.一种增强燃料电池系统(1)的预热的方法，所述燃料电池系统(1)包括：至少一个燃料电池单元(5)，该燃料电池单元(5)的燃料电池(2)设置有阳极侧(7)、阴极侧(8)以及设置在所述阳极侧(7)和所述阴极侧(8)之间的电解质(9)，而且连接板(6)设置在各个燃料电池(2)之间，其特征在于，通过在所述阴极侧(8)上流动的气体中包含的热能，在所述燃料电池单元(5)中至少大部分地加热了在所述阳极侧(7)上流动的安全气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：加热在所述阳极侧(7)上流动的安全气体唯一地基于通过在所述阴极侧(8)上流动的气体中包含的热能在所述燃料电池单元(5)中执行的加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在向所述燃料电池单元(5)进行传送之前，从所述阴极侧(8)的气体向在所述阳极侧(7)上流动的气体附加地传热。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：来自所述阳极侧(7)的、在0-100％范围内的某个百分比的所述安全气体流适于被再供给所述燃料电池(2)的所述阳极侧(7)，所述百分比优选地多于50％，更优选地多于75％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：对从所述燃料电池单元(5)排出的安全气体进行转向，以流过在所述阳极侧(7)的设备中所包括的一个或更多个燃料预处理装置(3，4)，用于加热所述一个或更多个燃料预处理装置(3，4)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述预处理装置包括预重整器(4)和/或脱硫器(3)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于：从所述阳极侧(7)排出的安全气体流适于相对于到达所述阳极侧(7)的安全气体流以期望程度在热级联中流动，以加热到达所述阳极侧(7)的安全气体流。
8.一种增强燃料电池系统(1)的预热的结构，所述燃料电池系统(1)包括：至少一个燃料电池单元(5)，该燃料电池单元(5)的燃料电池(2)设置有阳极侧(7)、阴极侧(8)和在所述阳极侧(7)和所述阴极侧(8)之间设置的电解质(9)，而且连接板(6)设置在各个燃料电池(2)之间，其特征在于，通过在所述阴极侧(8)上流动的气体中包含的热能，在所述阳极侧(7)上流动的安全气体适于至少大部分地在所述燃料电池单元(5)中被加热。
9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于：对在所述阳极侧(7)上流动的安全气体的加热适于通过在所述阴极侧(8)上流动的气体中包含的热能唯一地在所述燃料电池单元(5)中进行。
10.根据权利要求8或9所述的结构，其特征在于：从所述阴极侧(8)的气体到在所述阳极侧(7)上流动的气体的传热适于在向所述燃料电池单元(5)进行传送之前进行。
11.根据权利要求8-10所述的结构，其特征在于：已经被引导通过所述燃料电池单元(5)的所述阳极侧并且已经被加热的、在0-100％范围内的某个百分比的安全气体适于被再循环返回到所述燃料电池单元(5)的所述阳极侧(7)，所述某个百分比优选地多于50％，更优选地多于75％。
12.根据权利要求8-11中任意一项所述的结构，其特征在于：从所述燃料电池单元(5)排出的安全气体被转向，以流过在所述燃料电池(1)的所述阳极侧中所包括的一个或更多个燃料预处理装置(3，4)，用于加热所述一个或更多个燃料预处理装置(3，4)。
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的结构，其特征在于：所述预处理装置包括预重整器(4)和/或脱硫器(3)。
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的结构，其特征在于：从所述阳极侧(7)排出的安全气体流适于相对于到达所述阳极侧(7)的安全气体流以期望程度在热级联中流动，以加热到达所述阳极侧(7)的安全气体流。
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