CN102089915B - 减少燃料电池系统中的安全气体的消耗的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减少燃料电池系统(1)中的安全气体的消耗的方法，所述燃料电池系统(1)包括至少一个燃料电池单元(5)，该至少一个燃料电池单元(5)的燃料电池(2)包括：阳极侧(7)和阴极侧(8)以及介于阳极侧(7)和阴极侧(8)之间的电解质(9)；用于向阳极侧(7)供应安全气体的装置(10)；以及用于将来自阳极侧(7)的废安全气体排出燃料电池单元(5)的装置(11)。该方法包括：使来自所述燃料电池(2)的所述阳极侧(7)的废安全气体流中的特定百分比适于被重新供应给所述燃料电池(2)的所述阳极侧(7)。本发明还涉及实现该方法的燃料电池系统。

Description

减少燃料电池系统中的安全气体的消耗的方法和装置
技术领域
本发明的一个目的是一种用于减少燃料电池系统中的安全气体的消耗的方法，所述燃料电池系统包括：至少一个燃料电池单元，该燃料电池单元的燃料电池包括阳极侧和阴极侧以及介于该阳极侧和该阴极侧之间的电解质；用于为该阳极侧提供安全气体的装置；以及用于将来自该阳极侧的废安全气体排出该燃料电池单元的装置。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
本发明具体涉及其中通常采用的基本材料成分是镍的SOFC型燃料电池系统(固体氧化物燃料电池)。该燃料电池系统的一个缺点是其对于氧化敏感，结果产生氧化镍。在周围的气体混合物不是绝对还原性(即，如果周围的气体混合物含有能够用于氧化反应的氧分子)的情况下，镍立刻在不知不觉中发生氧化。如果不小心形成了足够量的氧化镍，则阳电极的形态(morphology)将发生不利的变化。阳极的电化学活性大幅下降，在最糟糕的情况下会导致整个燃料电池终止工作。
因此，SOFC系统尤其需要在正常工作条件以外的情况下采取行动以便防止这样的氧化。基本措施是向阳极侧提供安全气体，该安全气体含有能够保护燃料电池的阳电极不发生氧化的还原成分。实际上，该安全气体用于通过利用电极借助于安全气体来使从阴极侧逃脱到阳极侧的所有游离氧催化燃烧来结合所有的游离氧。在没有向燃料电池提供真实燃料的状况下，燃料电池的阳极需要借助于安全气体建立的还原气体氛围。这样的典型状况包括装置的启动和关闭。在安全气体中采用的还原成分例如是氢，在必要时使用催化剂以便氢与氧发生反应并将氧燃烧掉。
但是，出于安全的考虑，必须借助于适合的惰性气体(如氮)将氢的浓度稀释到适当的水平。当所采用的安全气体是含氢的气体混合物时，仅从安全的角度来考虑，氢浓度越低，则越有益。也就是说，必须将氢气的浓度稀释到足够低的水平，以使得在各个温度下的氢气浓度低于与氢气的燃点相匹配的浓度。
但是，所需要的氢的稀释浓度的缺点在于，由于用于稀释氢的惰性气体(例如，氮)的量相应地增加，这意味着在稀释氢的同时出现很大的总流量。另一方面，为了限制所需的安全气体的总量，氢浓度越高则越有益。使用较高浓度的氢将使得能够减少对氮的需要，并且还将减少安全气体的总量。
此外，当按照现有技术中描述的方式使用这样的安全气体时，处理操作窗口变得限于不必要的小尺寸。必须控制安全气体的浓度以使得从可能的泄漏处(燃料电池通常向它们附近泄漏一定量的气体)流出的混合物应将其特性保持为低于与自燃点匹配的值(主要是低于LEL(爆炸下限)，即，低自燃点)。例如，在处于室温的氢氮混合物的情况下，意味着大约6％的氢浓度。随着温度上升，该阈值浓度逐渐变得更低。因而，为氢浓度设定了非常严格的限制。例如，即使氢浓度的适度的较小的变化也会使气体混合物的参数过于接近与超过上述燃点的值相对应的值。因而，当使用含氢的安全气体时，处理的操作参数(特别是氢浓度)必须服从于精确的监控制度。这在高温时尤其具有重要意义。针对安全气体的点燃，另一个基本方面是周围环境的温度，尤其是燃料电池周围的空间(安全气体可能能够泄漏到该空间)的温度。
在流过燃料电池一次以后，废安全气体从燃料电池系统中排出。与燃料电池的固有流出物一起排出的气体通常被进一步引导通过后燃室，在该后燃室中，还原气体被烧掉并且可以回收(recover)热量。
因此，由于在目前可用的系统中应用的操作原理，存在着对大总量的安全气体的较高需求。因而，安全气体的使用导致了原材料形式的主要成本。大流量的安全气体还意味着安全气体所需的存储设施需要大量空间，这进一步导致了附加成本和可能的操作限制。一般来说，这种被加压的、通常为含氢的安全气体被存储在压缩气罐中。因而，例如在运输(aboard ships)时，安全气体的量受到存储所需的大空间和安全因素这两方面的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够缓解或完全消除上述的现有技术问题的解决方案。为了实现这个目的，提供了一种根据本发明的方法，该方法的特征在于在权利要求1的特征部分中阐述的内容。另一方面，在权利要求7的特征部分中阐述了实现本发明的方法的燃料电池系统的特征。此外，在从属权利要求中示出了本发明的一些优选实施方式。
本发明的主要概念是：从燃料电池单元的阳极侧排出的期望百分比的安全气体流适于在阳极侧进行再循环。因而，实际上，问题是如何具体地调整和调节安全气体的再循环，目的是在燃料电池的阳极侧重新使用包含在安全气体中的游离的未消耗的氢，以减少可能的游离氧分子。使流过燃料电池并从燃料电池排出的全部安全气流中的特定大小的部分转向，通过使这部分安全气体与从燃料电池排出的安全气体流相分离并在各个适当的位置将这部分安全气体与进入燃料电池的安全气体供应重新结合，从而使这部分安全气体再一次通过阳极侧。
有益效果
本发明提供了实质减少将要被提供到系统中的安全气体的总需求的可能性，并且因而提供了节约原材料成本的可能性。经减少的安全气体流(特别是从系统流出的安全气体)以及安全气体的再循环还使得能够降低热量要求，特别是在燃料电池系统的启动(start-up)周期期间。另一方面，经提高的热效率缩短了系统启动时间并由此改善了系统的功能。这里使用的术语“启动”表示将系统加热至能够启动燃料电池的正常操作的温度。由于减少了对安全气体的需求，因此能够以比之前更少的所存储的安全气体的量来实现。这对于具有有限的存储设施的工作场所来说尤其有意义。作为经减少的安全气体的量以及由此带来的经减少的易爆的氢气的量的结果，实现了超过以往的安全水平。对通风的要求也比以前更低。根据本发明的示例性实施方式，通过本发明所获得的更多的益处将变得明显。
附图说明
现在将参照附图来更加详细地描述本发明，附图中：
图1示出了本发明的一种装置的高度示意性的图示，其中，从阳极侧返回的安全气体的一部分进行再循环以再次流经阳极侧。
具体实施方式
图1在高度示意性的图示中示出了燃料电池系统1。包括在该燃料电池系统1中的燃料电池单元5包括一个或更多个燃料电池堆，燃料电池堆由相继串联连接的燃料电池2组成，燃料电池2包括阳极侧7、阴极侧8、设置在阳极侧7与阴极侧8之间的电解质9以及设置在各个燃料电池之间的连接板6(所谓的互连)。优选地将连接板6设计成一种双极板，即，连接板6位于一个单独的燃料电池2的阴极侧上并且位于另一个单独的燃料电池2的阳极侧上，并且在其间作为燃料电池之间的导电体和气体的隔离壁(阻断不受控制的单元至单元气体流)这两者。更重要的是，连接板6提供了用于在燃料电池中(在阳极侧和阴极侧这两者上)流动的气体的流体通道系统。为了清楚起见，图1仅以单个燃料电池2的形式示出了燃料电池单元5的燃料电池堆。
在该申请中，阳极侧7总体上既表示包括在燃料电池单元5的燃料电池2中的阳极电极，而且从燃料的角度看还表示用于将燃料电池单元5的范围内的燃料引导至实际的单独的燃料电池的阳极的部件以及用于进一步引导气体离开该阳极的部件。相应地，阴极侧8表示阴极以及为了在燃料电池单元5的范围内将空气引导至阴极以及从阴极引导空气而设置的部件。
此外，为了馈送安全气体，阳极侧7设置了供应装置，这里仅由供应线路10表示该供应装置。还设置了用于为燃料电池单元排空从阳极侧7排出的安全气体的排放装置。这里，仅由排放线路11来表示该排放装置。当然，可以存在多条这样的线路10、11。为了清楚起见，没有示出其它供应装置和排放装置。在图1中示出了预转化器4和脱硫器3等可能的燃料预处理装置。
因此，在燃料电池的阳极侧或燃料侧使用安全气体。实际上，所采用的还原成分可以是能够与氧发生反应的任何物质，但是最常使用的还原成分仍然是氢气。出于安全的原因，在该处理的特定阶段中，必须将非常易燃的氢气的浓度保持得低于构成爆炸危险的燃点。这可以通过利用诸如氮和氩的惰性气体成分补充安全气体来实现。在此示例中，安全气体含有氢和氮。沿燃料电池供应线路10将安全气体引导至燃料电池单元5的内部18，并进一步引导至阳极侧7。进而沿排放线路11将已经流经燃料电池的阳极侧7的安全气体从燃料电池单元5中排出。
还原成分的浓度在燃料电池中降低，这是因为一些还原成分在燃料电池中由于氧化而被消耗掉。为了保证完全的氧化，需要绝对确保与安全气体一起供应到燃料电池中的还原氢气的量超过当氢气流经燃料电池时被消耗掉的量。这就是为什么从系统中排出了处于未消耗状态的大部分氢并将其原样与剩余的安全气体一起传送到燃料电池系统外部并且通常进一步传送到在其中燃烧掉还原气体的后燃器的原因。
上述的现有技术的方案导致了安全气体的大量消耗，并且由此造成了主要的给料成本和可观的存储要求。
根据本发明，现在提供了一种通过阳极侧的安全气体的期望量的部分再循环。为了能够将含镍部件周围的气体空间保持在还原条件并排除氧化，供应给系统的还原物质成分的量必须超过从该系统排出的还原物质成分的量。由于安全气体的流出物仍然携带着以有用形式存在的氢H2，这种还原成分的再循环可以用于使还原成分的总量(即，从阳极侧的角度来看，还原成分的流过量)超过最初供应给该系统的还原成分的量。现在，通过将从燃料电池系统排出的废安全气体的所需要的一部分重新用于供应，可以将安全气体的主要馈送(即，未消耗的安全气体的馈送)减少基本上与将被再循环的安全气体中含有的游离氢H2相匹配的量。这使得能够减轻对将要被供应给SOFC系统的还原成分H2的需要并且还由此降低供应量。当然也可以使用氢以外的其它还原成分来应用本发明的这种主要原理。
因此，在本申请中，术语“未消耗的安全气体”用于表示来自安全气体存储设施等的安全气体，该安全气体包括从外部供应到该系统的气体混合物的至少大部分。该安全气体可以含有在供应线路中仍然未相互混合并由此在被供应到燃料电池中之前在适当的位置处与期望的成分形成混合气体的安全气体。另一方面，术语“废安全气体”用于表示已经至少通过阳极侧一次并且正在离开阳极的安全气体。如在现有技术中那样，优选地引导未包含在未消耗的安全气体或废安全气体中的部分(即，由于泄漏或溢出而从系统中排出的部分安全气体)通过后燃器。
应当注意，处于储存状态中的安全气体当然不必是气体的形式。一个值得注意的示例是甲醇-水混合物，其在被包含在该过程中之前蒸发。此外，通过某些准备措施，可以在现场直接由燃料产生安全气体，因此除了紧急停工的情况以外，并非绝对必须具有单独的气体存储。在该情况下，也就是说，通过调整完全禁止了燃料的馈送。
在图1的工作示例中，以线路12的形式在供应线路10与排放线路11之间建立了流体连通。由此，从燃料电池单元5排出的废安全气体流的期望部分被重定向到对燃料电池的安全气体供应中。将要被重定向的部分例如被引导到线路10中，在线路10中流动着新鲜的未消耗的安全气体。此时，新鲜的安全气体可能仍然是在它们的特定供应线路中的分离的成分的形式，或者是已经混合的混合气体的形式。
实际上，可以通过再循环装置(例如，通过泵、喷射器或其它促流装置)来实现废安全气体的再循环。实际上，优选的是在至少可能的燃料预处理装置(例如，预转化器4)的上游实现在燃料电池单元外部进行的废安全气体的再循环以及废安全气体流与未消耗的安全气体流的混合。或者，可以将安全气体的再循环流引导至其它的预处理单元(例如，燃料脱硫单元3或类似类型的气体净化装置)的上游处。但是，不需要以物理方式实现到供应线路10中的再循环。重要的是，能够使从燃料电池排出的安全气体再次流经燃料电池的阳极侧7。稍后在本说明书中示出安全气体再循环的其它可选路线。
在非常优选的情况下，根据本发明的安全气体再循环适于以基本连续的方式进行，即，再循环直接返回到供应侧而不需要中间存储。从减小安全气体存储所需的空间的观点来看，这代表了另一个重要的优点。基本上可以按需要在0-100％的整个区间选择安全气体的再循环气流相对于安全气体的总气流的百分比。
因而，可以想到至少暂时可以提供甚至是完全再循环，其中所有的安全气体都处于再循环中。只要每次用于氧还原所需要的氢的消耗量和通常在燃料电池表面存在的泄漏允许，则基本上可以在不向再循环流中增加任何安全气体的情况下维持完全再循环。毕竟实际上，总是存在从燃料电池表面向外流动的一定量的气体。同样，安全气体被设置为通过阳极限流阀少量地流出到出口管中。因此，仍然必须按照一定量(最方便地，按照有规律的间隔)来增加安全气体或其成分。在本实施方式的背景下，非常优选的是一直维持较小的安全气体流进入到系统中。
根据本发明，至少超过一半(最合适的情况为超过75％)的安全气体被再循环回阳极侧。每次可以完全根据系统的部件和限制来选择最适合的数值范围。例如，可允许的压力水平和流速以及再循环装置的容量针对有效调整窗口提出了它们特定的阈值。在对再循环比率(rate)进行调整的过程中，可以将这些考虑在内。优选地根据其它参数来主动地(active)调整再循环的百分比，但是还可以使用恒定不变的再循环比率(即，再循环量可以是恒定的，或者再循环流的量可以是恒定的)。同样，调整可以适于仅按照特定的时间间隙来执行。
在本发明中，所采用的主要调整参数优选地是阳极侧上的还原成分(即例如，氢)的总量。同时，根据氢的总量和废安全气体的再循环比率来调整安全气体的总量。被再循环的安全气体的百分比越高，则向供应线路主要(primary)提供的安全气体的比例(可以相应地完全略去)就越高。对安全气体再循环比率的调整还可以用于对其自身施加对在燃料电池中再循环的安全气体中的成分物质的浓度的所期望影响。因而，在对再循环百分比的调整中，可以将各种成分的浓度的变化和各种成分的浓度之间的相互关系考虑在内。在任何情况下都特别重要的是将游离氢H2的量保持在与各个温度的浓度相匹配的燃点之下。
在SOFC系统的背景下，本发明的装置的值得注意的实际示例是燃料电池实验室原型(WC20 alpha)。在该原型中使用的安全气体包含氢和氮。在没有本发明的安全气体再循环装置的情况下操作该系统时，所需要的安全气体的量大致是36m3(STP)的氢H2和19m3的氮N2。另一方面，当以预先设置的方式使用安全气体的再循环时，可以将需要的安全气体的量减少到5m3的氢和37m3的氮。实际上，这代表了超过五倍的氮量减少和超过七倍的氢量减少。
本发明的一些其它实施方式
本发明所提供的装置并不限于上述的实施方式，上述实施方式的唯一用途仅仅是以简化的方式和结构来解释本发明的主要原理。
根据本发明，通过附加地使用未消耗安全气体的主动调整(即，其主气流)，可以更加有效地将未消耗安全气体的量减到最少。因此根据在阳极侧的消耗量和/或根据再循环的百分比，可以比以前更加精确地补充新鲜的安全气体。同样，可以观察到泄漏的量和安全气体的流失。就初始状况下的调整设置值来说，能够应用根据某些特定的再循环比率而计算出的设置值。关于安全气体的调整，在这个非常简单的实施方式中，能够执行安全气体的再循环，使得在利用安全气体的主要供应来增加再循环时，安全气体将减少而不会再与主要气体的浓度相干扰。
另一方面，如在本发明的解决方案中所描述的，例如通过稍后描述的增加主要安全气体的氢浓度，可以补偿由诸如可接受压力水平和流速的上述限制所限定的以及由再循环装置的容量所施加的特定阈值所限定的调整窗口。
未被还原消耗的惰性气体(即，在此情况下为氮)将在再循环安全气体的过程中被再循环，被再循环的惰性气体在量和比例上都超过了始终在流过阳极侧时被消耗掉一些的氢。因而，在从阳极侧排出时，安全气体中氮的百分比高于安全气体进入阳极侧时的氮的百分比。因而，在再循环安全气体的过程中，氢的浓度趋于降低，而氮的百分比则相应地趋于上升。可以通过单独减少惰性气体(即，氮)的供应来对此做出补偿。换言之，根据本发明的安全气体再循环通过单独地调整主要供应到燃料电池系统中的安全气体中的还原成分和惰性气体的百分比来提供了比之前有效得多且低成本的控制方法。
根据本发明的附加实施方式，不使用标准的安全混合气体而是使用被浓缩到期望程度的氢混合物来替换在燃料电池的阳极侧被氧化的氢。由于在燃料电池中仅仅是氢被消耗掉而氮的消耗量可以忽略，因此在再循环安全气体时，可以非常有力地强调替换安全气体的浓度中氢的百分比。例如，在不连续的供应气流中使用氮和氢或者氮和来自单独的压力箱的浓缩氢混合物实际上是可行的，可以按照需要来控制其馈送和混合比例。这使得能够更加容易地在氮N2和氢H2之间实现各个所期望的混合比例，而无需不必要地增加氮。因此，可以实现氮的消耗量的特别显著的降低。另外，可以提高进入的氢的浓度，而不会使从燃料电池泄漏的氢的浓度超过燃点。这代表了本发明的一个主要优点，即，使用明显较高的氢气浓度而不受到由LEL浓度所施加的限制的能力，从而进一步减小存储安全气体所需的空间。
在本发明的又一个优选的附加实施方式中，与安全气体的再循环相关联，还提供了对安全气体的温度的调整以及与该安全气体相结合的热量的利用，以加热系统的其它部件，例如预转化器4和其它燃料侧的预处理装置3。在图1中，附图标记13用于表示这些可能的可选的其它路径，还可以想到，可再循环的安全气体沿着这些路径输送回安全气体供应流。因而，再循环的安全气体还可以完全被输送通过可能的预处理装置等，尤其是在系统不具有这些装置的情况下。
还能够提供组件20，用于在将可再循环的安全气体输送回再循环前对该可再循环的安全气体进行处理。在输送回阳极之前，将已与氧发生反应的氢(即，实际上为水蒸气)从安全气体中分离出来是特别有益的。这样，将安全气体保持得尽可能的干燥，同时可以提高氢在再循环气体的总流量中的百分比。在图中还标出了加热装置25，通过该加热装置25，可以按照需要来影响安全气体的温度，特别是通过安全气体来加热燃料电池单元。
根据本发明的又一个实施方式，还可以在燃料电池单元5内部至少部分地执行安全气体的再循环。安全气体的一部分根本无需从整个单元5中排出，相反，当该部分安全气体从阳极侧流动通道中排出时，该部分安全气体在可能的泵28或类似的助推器的辅助下沿线路23直接转向回到阳极侧的供应气流中。同时，这使得能够增强实际的燃料电池中的安全气体的流动。同样，例如可以使阴极侧与阳极侧之间的温度差异尽可能地小。
在本发明的又一个附加实施方式中，提供了这样一种装置，该装置加热并调整在阳极侧上再循环的空气的温度，并在对阳极侧进行加热的过程中进一步利用包含在该空气中的热量。被加热的空气中所包含的热量在燃料电池中向阳极侧行进并进入在阳极侧中再循环的安全气体中，在阳极侧中再循环的安全气体还将一些热量传递到燃料电池单元并进一步传递到该再循环的安全气体的再循环回路的其它部分。因而，在阳极侧，能够完全地放弃用于加热阳极侧中包括的元件的单独的加热装置21。因此，利用只在阴极侧使用的加热器，可以有效地且平稳地提高燃料电池系统的各部件中的温度。利用在燃料电池中建立起来的有效的热传递和气体流动，同时将阳极侧和阴极侧之间的温度差异保持在控制下。

Claims (18)

1.一种减少燃料电池系统（1）中的安全气体的消耗的方法，所述安全气体包括一种或多种惰性气体和燃料型气体这两者，所述燃料电池系统（1）包括至少一个燃料电池单元（5），该至少一个燃料电池单元（5）的燃料电池（2）包括：阳极侧（7）和阴极侧（8）以及介于所述阳极侧（7）和所述阴极侧（8）之间的电解质（9）；用于向所述阳极侧（7）供应安全气体的装置（10）；以及用于将来自所述阳极侧（7）的废安全气体排出所述燃料电池单元（5）的装置(11)，该方法的特征在于，
来自所述燃料电池（2）的所述阳极侧（7）的所述废安全气体流中的特定百分比适于被重新供应至所述燃料电池（2）的所述阳极侧（7），
以及，至所述燃料电池单元（5）的未消耗的安全气体供应流同时被调整，以在所述阳极侧（7）实现所述安全气体中包含的一种还原成分或多种还原成分的所期望的总量和/或所期望的安全气体流速，
使得所述一种还原成分或多种还原成分的浓度低于所述一种还原成分或多种还原成分的燃点。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于，来自所述燃料电池单元（5）的所述阳极侧（7）的特定百分比的所述安全气体被再循环，所述百分比是0-100%。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，该方法的特征在于，再循环的废安全气体在预转化器（4）、脱硫器（3）和/或其它可能的燃料预处理装置的上游处与所述未消耗的安全气体流结合，或者经过所述可能的预处理装置而被重新供应回所述阳极侧（7）。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，该方法的特征在于，被供应至所述燃料电池（2）的安全气体的温度被同时调整，以加热和/或冷却所述燃料电池单元（5）或与所述燃料电池单元（5）相关联的组件。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，该方法的特征在于，通过在所述阴极侧（8）上流动的气体中包含的热能来加热在所述阳极侧（7）上流动的所述安全气体。
6.根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于，所述惰性气体为氮。
7.根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于，所述燃料型气体为氢。
8.根据权利要求2所述的方法，该方法的特征在于，所述百分比超过50%。
9.根据权利要求2所述的方法，该方法的特征在于，所述百分比超过75%。
10.一种减少燃料电池系统（1）中的安全气体的消耗的装置，所述安全气体包括一种或多种惰性气体和燃料型气体这两者，所述燃料电池系统（1）包括至少一个燃料电池单元（5），该至少一个燃料电池单元（5）的燃料电池（2）包括：阳极侧（7）和阴极侧（8）以及介于所述阳极侧（7）和所述阴极侧（8）之间的电解质（9）；用于向所述阳极侧（7）供应安全气体的装置（10）；以及用于将来自所述阳极侧（7）的废安全气体排出所述燃料电池单元（5）的装置(11)，所述燃料电池包括至少一个燃料电池单元（5），该装置的特征在于，
来自所述燃料电池（2）的所述阳极侧（7）的所述废安全气体流的特定百分比适于被重新供应至所述燃料电池（2）的所述阳极侧（7），
以及能够同时调整到所述燃料电池单元（5）的未消耗的安全气体供应流，以在所述阳极侧（7）实现所述安全气体中包含的一种还原成分或多种还原成分的所期望的总量和/或所期望的安全气体流速，
使得所述一种还原成分或多种还原成分的浓度低于所述一种还原成分或多种还原成分的燃点。
11.根据权利要求10所述的装置，该装置的特征在于，来自所述燃料电池单元（5）的所述阳极侧（7）的特定百分比的所述安全气体适于被再循环，所述百分比在0-100%的范围内。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的装置，该装置的特征在于，再循环的废安全气体流在预转化器（4）、脱硫器（3）和/或其它可能的燃料预处理装置的上游处与所述未消耗的安全气体流结合，或者经过所述可能的预处理装置而被重新供应回所述阳极侧（7）。
13.根据权利要求10或权利要求11所述的装置，该装置的特征在于，提供了用于调整被供应至所述燃料电池（2）的安全气体的温度，以加热和/或冷却所述燃料电池单元（5）或与所述燃料电池单元（5）相关联的组件的装置（20）。
14.根据权利要求10或权利要求11所述的装置，该装置的特征在于，在所述阳极侧（7）上流动的所述安全气体适于通过在所述阴极侧（8）上流动的气体中包含的热能而被加热。
15.根据权利要求10所述的装置，该装置的特征在于，所述惰性气体为氮。
16.根据权利要求10所述的装置，该装置的特征在于，所述燃料型气体为氢。
17.根据权利要求11所述的装置，该装置的特征在于，所述百分比超过50%。
18.根据权利要求11所述的装置，该装置的特征在于，所述百分比超过75%。
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