CN114762153B - 燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种燃料电池系统，其能够将燃料气体均匀地供应至水蒸气保留构件并且能够抑制烟灰的产生。燃料电池系统包括：能够发电的电池1，所述电池1包括燃料电极1a、空气电极1b和电解质1c；水蒸气保留构件11，其设置在供应至所述燃料电极1a的所述燃料气体的连通路径上，其能够保留在使用所述电池1发电时由所述燃料电极1a产生的水蒸气并将所述水蒸气与所述燃料气体混合，其包括能够通过使所述燃料气体反应而产生氢的重整催化剂，并且其能够将由于使用所述重整催化剂的催化反应而产生的氢供应至所述燃料电极1a；以及多个排气口13a，所述燃料气体经由所述多个排气口13a朝向所述水蒸气保留构件11的表面上的位置排出。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统，其包括能够发电的电池，所述电池包括：燃料电极，通过重整燃料气体获得的氢供应至所述燃料电极；空气电极，空气中的氧供应至所述空气电极；和电解质，所述电解质介于所述燃料电极和所述空气电极之间，并且能够使由所述空气电极产生的氧离子通过从而到达所述燃料电极。
背景技术
已知的燃料电池系统使用氢和烃作为燃料，并且能够通过引起燃料和氧之间的电化学反应来发电，该燃料电池系统具有高能量转换效率。近年来，已经提出了各种形式的燃料电池系统。然而，在使用烃作为燃料的情况下，需要用于从烃产生氢的重整反应，并且通过水蒸气重整产生氢以引起烃和水之间的反应。水蒸气重整反应是吸热反应，因此需要600℃以上的温度，并且需要在600℃以上连续供应热。此外，需要例如通过加热水来产生和供应水蒸气。特别地，称为固体氧化物燃料电池(SOFC)的燃料电池在600℃以上的温度下运行，并且由发电引起的温度接近用于从作为燃料的烃产生氢的重整反应的温度。因此，可以通过使用燃料电池中的废热从烃产生氢(重整反应)，并且发电效率高。
本申请人注意到在使用燃料电池发电时从燃料电极产生水蒸气，并提出保留水蒸气并直接用于重整(参见专利文献1)。这种现有的燃料电池系统包括水蒸气保留构件，该水蒸气保留构件能够保留水蒸气并且包括重整催化剂，该重整催化剂能够通过使燃料气体反应而产生氢。水蒸气保留构件保留在使用电池发电时由燃料电极产生的水蒸气，将水蒸气与燃料气体混合，并且能够将由重整催化剂产生的氢供应至燃料电极。
专利文献
专利文献1：日本特许第6524309号公报
发明内容
技术问题
然而，对于上述现有技术，燃料气体入口形成在形成于燃料电极隔板或燃料电极支架上的槽形状的一端，燃料气体出口形成在其另一端，并且从入口引入的燃料气体沿着槽形状通过并供应至水蒸气保留构件。因此，燃料气体从槽形状的上游位置汇聚并被供应至水蒸气保留构件，并且存在因操作条件而产生烟灰并损坏电池的可能性。
特别地，对于上述现有技术，保留从燃料电极产生的水蒸气并通过使用重整催化剂用于重整反应，因此，与从外部供应过量水蒸气并用于重整的情况相比，作为产生烟灰的原因的热解反应更可能过度，这导致电池寿命的降低。
鉴于这些情况而完成本发明，并且本发明的目的是提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统能够将燃料气体均匀地供应至水蒸气保留构件并且能够抑制烟灰的产生。
技术方案
权利要求1所述的发明是一种燃料电池系统，其包括：能够发电的电池，所述电池包括：燃料电极，通过重整燃料气体获得的氢供应至所述燃料电极；空气电极，空气中的氧供应至所述空气电极；和电解质，所述电解质介于所述燃料电极和所述空气电极之间，并且所述电解质能够使由供应至所述空气电极的空气中的氧产生的氧离子通过从而到达所述燃料电极；水蒸气保留构件，其设置在供应至所述燃料电极的所述燃料气体的连通路径上，其能够保留在使用所述电池发电时由所述燃料电极产生的水蒸气并将所述水蒸气与所述燃料气体混合，其包括能够通过使所述燃料气体反应而产生氢的重整催化剂，并且其能够将由于使用所述重整催化剂的催化反应而产生的氢供应至所述燃料电极；以及多个排气口，所述燃料气体经由所述多个排气口朝向所述水蒸气保留构件的表面上的位置排出。
权利要求2中所述的发明是权利要求1中所述的燃料电池系统，其还包括能够使燃料气体通过的燃料电极隔板或燃料电极支架，以及安装在燃料电极隔板或燃料电极支架上的屏蔽板。多个排气口包括形成在屏蔽板中的多个通孔。
权利要求3中所述的发明是权利要求2中所述的燃料电池系统，其中在燃料电极隔板或燃料电极支架与屏蔽板之间形成容器空间，待供应的燃料气体可容纳在所述容器空间中并通过多个排气口从其中排出。
权利要求4中所述的发明是权利要求3中所述的燃料电池系统，其中燃料电极隔板或燃料电极支架在预定部分处具有凹形状，并且安装有由屏蔽板覆盖的凹形状，从而形成所述容器空间。
权利要求5中所述的发明是权利要求4中所述的燃料电池系统，其中引入流动路径和排出流动路径包括形成在所述燃料电极隔板或燃料电极支架中的凹口，所述燃料气体通过所述引入流动路径引入所述容器空间，并且所述燃料气体通过所述排出流动路径从所述容器空间排出。
权利要求6所述的发明是权利要求2至5中任一项所述的燃料电池系统，其中在所述屏蔽板和所述水蒸气保留构件之间形成供应空间，经由所述多个排气口排出的燃料气体可容纳在所述供应空间中。
有益效果
对于权利要求1中的发明，其包括排气口，燃料气体通过所述排气口朝向水蒸气保留构件的表面上的位置排出。因此，燃料气体可以均匀地供应至水蒸气保留构件，并且可以抑制烟灰的产生。
对于权利要求2中的发明，其包括能够使燃料气体通过的燃料电极隔板或燃料电极支架以及安装在燃料电极隔板或燃料电极支架上的屏蔽板，并且排气口包括形成在屏蔽板中的通孔。因此，排气口可以精确且容易地形成在预定位置。
对于权利要求3中的发明，容器空间形成在燃料电极隔板或燃料电极支架与屏蔽板之间，并且待供应的燃料气体可容纳在容器空间中，并且待通过排气口从容器空间排出。因此，容器空间用作腔室，并且经由排气口排出的燃料气体的量可以基本恒定。
对于权利要求4中的发明，燃料电极隔板或燃料电极支架在预定部分处具有凹形状，并且安装有由屏蔽板覆盖的凹形状，从而形成容器空间。因此，可以根据燃料电池系统的形式容易地设定容器空间的体积和位置。
对于权利要求5中的发明，引入流动路径和排出流动路径包括形成在燃料电极隔板或燃料电极支架中的凹口，燃料气体通过所述引入流动路径引入所述容器空间，并且燃料气体通过所述排出流动路径从所述容器空间排出。因此，引入所述容器空间中的燃料气体的流速和从所述容器空间排出的燃料气体的流速可通过设定凹口的尺寸、位置或数量并形成凹口来自由调节。
对于权利要求6中的发明，所述供应空间形成在屏蔽板和水蒸气保留构件之间，并且经由排气口排出的燃料气体可容纳在所述供应空间中。因此，可以在水蒸气保留构件的表面上均匀地供应燃料气体。
附图说明
图1示出了本发明的第一实施方式的燃料电池系统的俯视图及正视图。
图2是示意性示出了图1的沿II-II线截取的截面。
图3示意性示出了燃料电池系统中的电池的截面图。
图4示出了燃料电池系统的分解透视图。
图5示出了燃料电池系统中的燃料电极隔板(安装屏蔽板前)的透视图。
图6示出了燃料电池系统中的屏蔽板的三视图。
图7示出了燃料电池系统中的燃料电极隔板(安装屏蔽板后)的俯视图。
图8示意性示出了图7的沿VIII-VIII线截取的截面。
图9示出了燃料电池系统中的空气电极隔板的俯视图。
图10示出了本发明的第二实施方式的燃料电池系统的俯视图及正视图。
图11示意性地示出了沿线XI-XI截取的燃料电池系统的截面。
图12示出了燃料电池系统的分解透视图。
图13示出了燃料电池系统中的屏蔽板的三视图。
图14示出了燃料电池系统中的燃料电极支架(安装屏蔽板前)的透视图。
图15示出了燃料电池系统中的燃料电极支架(安装屏蔽板后)的俯视图。
图16示意性示出了图15中的沿XVI-XVI线截取的截面。
图17示出了燃料电池系统中的空气电极支架的俯视图。
图18是示出了本实施方式的技术优越性的实验结果的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施方式。
如图1至图9所示，第一实施方式的燃料电池系统包括电池1、燃料电极隔板2(燃料电极端子)、空气电极隔板3(空气电极端子)、排气歧管4、供应歧管5、密封材料(6至10)、水蒸气保留构件11、集流体12和屏蔽板13，该电池1能够发电并且包括：燃料电极1a，通过重整燃料气体获得的氢供应至该燃料电极1a；空气电极1b，空气中的氧供应至该空气电极1b；和电解质1c，其介于燃料电极1a和空气电极1b之间，并能够使由空气电极1b产生的氧离子通过从而到达燃料电极1a。本实施方式用于包括具有平板结构的单电池的燃料电池系统。
电池1被称为固体氧化物燃料电池(SOFC)，并与结合到燃料电池系统中的电池1一起使用。电池1具有多层结构，其中固体电解质1c夹在燃料电极1a(阳极)和空气电极1b(阴极)之间，并且整个电池1是固体。至于高温燃料电池系统，例如包括电池1的固体氧化物燃料电池，由电池发电引起的温度接近重整反应的温度。因此，通过使用燃料电池中的废热可以从烃产生氢(重整反应)，并且发电效率高。
电池1的电解质1c由诸如陶瓷(ZrO2、CeO2和Ga氧化物)的氧离子导电材料构成，燃料电极1a形成为与其表面接触，空气电极1b形成为与另一表面接触。燃料电极1a(阳极)的实例是包含电解质1c的材料并且通过烧制催化剂(例如NiO)和用于形成孔的试剂的混合物而获得的电极，通过重整燃料气体而获得的氢供应至电极，并且电极电连接至燃料电极隔板2，水蒸气保留构件11和屏蔽板13插入其间。电池1的空气电极1b(阴极)的实例是包含例如镧、锶或钴的金属氧化物的电极，空气中的氧供应至该电极，并且该电极电连接至空气电极隔板3，而集流体12置于其间。
在空气电极1b处，由空气中供应的氧和电子产生氧离子，并且产生的氧离子穿过电解质1c并向燃料电极1a移动。在燃料电极1a处，通过重整燃料气体而获得的氢与穿过电解质1c的氧离子反应，并产生水(H2O)。所产生的电子穿过负荷(未示出)并流入空气电极1b，因此，可以发电。
固体氧化物燃料电池的反应温度为600℃以上的高温，并且产生的水(H2O)完全作为水蒸气产生。燃料气体包括烃气体，例如城市煤气或LP气体(甲烷、乙烷、丙烷或丁烷)，并且通过使用由水蒸气保留构件11承载的重整催化剂，使氢能够由于催化反应而产生。因此，在燃料电极1a处，除了水(H2O)之外还产生一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。要供应的燃料气体可以是由醇或醚组成的气体，而不是烃气体。
歧管(4和5)用于向燃料电池系统供应燃料气体和空气，并从燃料电池系统排出燃料气体和空气，并且具有用于供应和排出燃料气体和空气的管道(H1至H4)。作为本实施方式的燃料电池系统的部件的燃料电极隔板2、空气电极隔板3、密封材料(6至10)、水蒸气保留构件11、集流体12和屏蔽板13堆叠在歧管(4和5)之间。
燃料电极隔板2由耐热的导电金属板构成，其中可连接至导线(未示出)的端子部a整体形成并电连接至燃料电极1a。如图5所示，本实施方式的燃料电极隔板2由矩形金属板构成，该矩形金属板具有凹形状2a、燃料入口2b、燃料出口2c、燃料引入流动路径2d和燃料排出流动路径2e。
凹形状2a位于燃料电极隔板2上的预定部分(大致中央位置)处，并且是具有预定深度的底部的凹形状。台阶部2aa沿着凹形状2a的周边部分形成，并且屏蔽板13可以安装在台阶部2aa上。如图7和图8所示，凹形状2a由屏蔽板13覆盖，并且容器空间S1形成有安装在台阶部2aa上的屏蔽板13。形成凹形状2a的方法可以是切割工艺、弯曲工艺或其它工艺。
燃料入口2b包括用于经由引入流动路径2d将供应的燃料气体引入并导向容器空间S1的开口部分。燃料出口2c包括用于将经由排出流动路径2e引入到容器空间S1中的燃料气体排出的开口部分。燃料气体引入容器空间S1所通过的引入流动路径2d和燃料气体从容器空间S1排出所通过的排出流动路径2e包括形成在燃料电极隔板2中的凹口。引入流动路径2d形成为与燃料入口2b和凹形状2a连通。排放流动路径2e形成为与燃料出口2c和凹形状2a连通。
屏蔽板13由导电金属板材料构成，该导电金属板材料覆盖燃料电极隔板2的凹形状2a并且包括排气口13a和台阶部13b，排气口13a包括通孔，台阶部13b沿着如图6所示的周边部分形成。如图2和图8所示，容器空间S1形成在屏蔽板13和凹形状2a之间，屏蔽板13如图7所示安装在燃料电极隔板2上，并且容器空间S1中的燃料气体可以通过使用排气口13a朝向水蒸气保留构件11的表面上的位置排出。
即，容器空间S1形成在燃料电极隔板2和屏蔽板13之间，并且待供应的燃料气体可容纳在容器空间S1中并经由排气口13a从其中排出。从燃料入口2b引入的燃料气体穿过引入流动路径2d，到达容器空间S1，容纳在那里，并且在其压力增加的同时经由排气口13a排出。因此，燃料气体可以在宽的区域内以恒定的流速朝向水蒸气保留构件11的表面(前表面)排出。
台阶部13b沿着屏蔽板13的周边部分形成，并且水蒸气保留构件11堆叠在台阶部13b上。结果，如图2和图8所示，在屏蔽板13和水蒸气保留构件11之间形成供应空间S2，并且经由排气口13a排出的燃料气体可容纳在供应空间S2中。因此，容器空间S1和供应空间S2形成在本实施方式的屏蔽板13的前表面和后表面上，并用作腔室或缓冲部。屏蔽板13可以不包括台阶部13b。在这种情况下，不形成供应空间S2。形成台阶部13b的方法可以是切割工艺、弯曲工艺或其它工艺。
空气电极隔板3由耐热的导电金属板构成，具有空气流动路径3c，如图9所示，空气在内侧(单电池内部)通过该空气流动路径3c，并且空气电极隔板3电连接至空气电极1b。空气流动路径3c具有形成在空气电极隔板3中的槽形状(可以是单个槽形状)，并且空气可以通过的路径与堆叠的空气电极隔板3和集流体12一起形成。对于空气电极隔板3，可连接至导线(未示出)的端子部b一体化形成。
集流体12包括导电构件，该导电构件介于电池1的空气电极1b和空气电极隔板3之间，用于保留空气电极1b和空气电极隔板3之间的良好电连接，并且由例如金属网、金属海绵或多孔金属构成。本实施方式的水蒸气保留构件11被如集流体12中的构件(例如，由不锈钢构成的导电网构件)包围，并且保持燃料电极1a和燃料电极隔板2之间的良好电连接。
水蒸气保留构件11设置在用于供应至燃料电极1a的燃料气体的连通路径上(根据本实施方式，在燃料电极隔板2和电池1的燃料电极1a之间以及在屏蔽板13和电池1的燃料电极1a之间)，并且水蒸气保留构件11能够保留在通过使用电池1发电时由燃料电极1a产生的水蒸气，并且将水蒸气与通过燃料流动路径(凹形状2a)供应的燃料气体混合。本实施方式的水蒸气保留构件11包括重整催化剂，该重整催化剂能够通过使燃料气体反应而产生氢，并且能够将通过使用重整催化剂而由催化反应产生的氢供应至燃料电极1a。
更具体地，本实施方式的水蒸气保留构件11包括具有渗透性且柔性的片材构件，包括包含无机纤维或有机纤维的纸构件，并且承载能够通过使燃料气体反应而产生氢的重整催化剂。例如，将陶瓷纤维、有机纤维(如纸浆)和无机纤维与预定量的水混合，随后引入用作载体的镁和铝的复合氧化物。随后，引入阳离子聚合物、氧化铝溶胶和聚合物絮凝剂用于造纸，并且通过压制和干燥获得具有渗透性且柔性的片材构件。将获得的片材构件在600℃至850℃下烧制1至24小时，浸入含有用作催化剂的金属离子的水溶液中0.1至4小时，干燥，在600℃至800℃下烧制1至24小时，从而获得水蒸气保留构件11。含有用作催化剂的金属离子的水溶液可以通过选自硝酸镍、硫酸镍、氯化镍、硝酸钌、硫酸钌、氯化钌、硝酸铑、硫酸铑和氯化铑中的一种或多种来制备。片材构件的烧制温度优选为700℃至800℃，片材构件的烧制时间优选为2至10小时。
由此获得的水蒸气保留构件11包括承载诸如Ni、Ru或Rh的催化剂金属(即能够通过使燃料气体反应产生氢的重整催化剂)与用作载体的镁和铝的复合氧化物的纸构件。例如，其厚度优选为约0.1至1.0mm，其孔隙率优选为约70％至90％，并且催化剂金属的量优选为约2至9.5(mg/cm2)。当孔隙率小于70％时，燃料气体不太可能扩散，并且压力损失增加，这不是优选的。当孔隙率大于90％时，催化剂和燃料气体之间的接触减少，并且催化剂的性能降低，这不是优选的。当催化剂金属的量小于2mg/cm2时，不能获得足够的催化剂性能。当催化剂金属的量大于9.5mg/cm2时，催化剂颗粒烧结，粒径增加，并且不能获得与引入的催化剂金属的量匹配的催化剂性能，这不是优选的。纸的厚度越薄，燃料电池系统本身的体积越小。然而，当纸的厚度等于或小于0.1mm时，孔隙率和催化剂金属的量不均匀，这不是优选的。当纸的厚度大于1.0mm时，纸占据的体积增加，并且燃料电池系统本身的体积增加，这不是优选的。
水蒸气保留构件11优选是导电的并且将燃料电极隔板2和燃料电极1a彼此电连接，并且水蒸气保留构件11由本实施方式的集流体包围，但是可以是网的形式以改善电连接和渗透性。因此，水蒸气保留构件11被由导电材料构成的集流体包围，或者由将燃料电极隔板2和燃料电极1a彼此电连接的导电材料构成。这使得燃料电极隔板2和燃料电极1a之间的电连接能够经由水蒸气保留构件11确定地建立。
现在将描述本发明第二实施方式的燃料电池系统。
如图10至图17所示，第二实施方式的燃料电池系统用于包括如第一实施方式中的具有平板结构的单电池的系统，并且包括电池1、燃料电极支架14、空气电极支架15、密封材料17和18、水蒸气保留构件16、集流体19和屏蔽板20。电池1与第一实施方式的电池相同，并且水蒸气保留构件16和集流体19与第一实施方式的水蒸气保留构件11和集流体12相同。因此，省略其详细描述。
燃料电极支架14能够使燃料气体通过，并且如图14所示，燃料电极支架14由具有凹形状14a的矩形金属板、燃料入口14b和燃料出口14c以及用于供应和排出燃料气体的管H5和H6构成。凹形状14a位于燃料电极支架14的预定部分(大致中央位置)处，并且是底部具有预定深度的凹形状。台阶部14aa沿着凹形状14a的周边部分形成，并且屏蔽板20可以安装在台阶部14aa上。
如图15和图16所示，凹形状14a由屏蔽板20覆盖，并且容器空间S1形成有安装在台阶部14aa上的屏蔽板20。燃料入口14b包括用于将供应的燃料气体引入容器空间S1的开口部分。燃料出口14c包括用于排出引入到容器空间S1中的燃料气体的开口部分。本实施方式的燃料电极支架14电连接至电池1的燃料电极1a。
屏蔽板20由导电金属板材料构成，该导电金属板材料覆盖燃料电极支架14的凹形状14a并且包括排气口20a和台阶部20b，排气口20a包括通孔，台阶部20b如图13所示沿着周边部分形成。如图11和图16所示，容器空间S1形成在屏蔽板20和凹形状14a之间，屏蔽板20如图15所示安装在燃料电极支架14上，并且容器空间S1中的燃料气体可以通过使用排气口20a朝向水蒸气保留构件16的表面上的位置排出。
即，容器空间S1形成在燃料电极支架14和屏蔽板20之间，并且待供应的燃料气体可容纳在容器空间S1中并经由排气口20a从其中排出。从燃料入口14b引入的燃料气体到达容器空间S1，容纳在那里，并且在其压力增加的同时经由排气口20a排出。因此，燃料气体可以在宽的区域内以恒定的流速朝向水蒸气保留构件16的表面(前表面)排出。
台阶部20b沿着屏蔽板20的周边部分形成，并且水蒸气保留构件16堆叠在台阶部20b上。结果，如图11和图16所示，供应空间S2形成在屏蔽板20和水蒸气保留构件16之间，并且经由排气口20a排出的燃料气体可容纳在供应空间S2中。因此，容器空间S1和供应空间S2形成在本实施方式的屏蔽板20的前表面和后表面上。屏蔽板20可以不包括台阶部20b。在这种情况下，不形成供应空间S2。形成台阶部20b的方法可以是切割工艺、弯曲工艺或其它工艺。
空气电极支架15由耐热的导电金属板构成，如图17所示，具有空气流动路径15c，空气在内侧(单电池内部)通过所述空气流动路径15c，还具有用于供应和排出空气的管H7和H8。空气流动路径15c具有形成在空气电极支架15中的槽形状(可以是单个槽形状)，并且空气可以通过的路径与堆叠的空气电极支架15和集流体19一起形成。对于本实施方式的空气电极支架15，其电连接至电池1的空气电极1b。
现在将描述表明本实施方式的燃料电池系统的技术优势的实验。
在实施例α中，燃料气体能够朝向安装有屏蔽板(13和20)的水蒸气保留构件(11和16)的表面上的位置排出。在比较例β和γ中，没有排气口，并且供应的燃料量与其不同。所使用的电池1是固体氧化物燃料电池(SOFC)。所使用的水蒸气保留构件(11和16)与上述实施例的水蒸气保留构件相同。操作温度为约750℃。燃料是甲烷气体。没有从外部供应水。供应的空气的量为1000mL/min。供应的燃料的量在实施例α和比较例β中为38mL/min，在比较例γ中为50mL/min。
在上述条件下，在运行期间测量发电输出(W)随时间的变化。如图18所示，结果如下：在比较例β中，发电仅为约14W，由于在4.5小时后出现烟灰而发生损坏，并且发电变为零。在比较例γ中，在100小时后由于烟灰的出现而发生损坏，并且发电变为零。然而，不同于比较例β和γ，在实施例α中几乎不产生烟灰，并且发电持续1000小时以上。
上述第一实施方式和第二实施方式的燃料电池系统包括排气口(13a和20a)，燃料气体经由该排气口朝向水蒸气保留构件(11和16)的表面上的位置排出，因此能够将燃料气体均匀地供应至水蒸气保留构件(11和16)，并且能够抑制烟灰产生。特别地，根据上述第一实施方式和第二实施方式，提供了使燃料气体能够通过的燃料电极隔板2或燃料电极支架14以及安装在燃料电极隔板2或燃料电极支架14上的屏蔽板(13和20)，并且排气口(13a和20a)包括形成在屏蔽板(13和20)中的通孔。因此，排气口(13a和20a)可以精确且容易地形成在预定位置。
对于第一实施方式和第二实施方式的燃料电池系统，每个容器空间S1形成在燃料电极隔板2或燃料电极支架14与屏蔽板(13和20)之间，并且待供应的燃料气体可容纳在容器空间S1中并经由排气口(13a和20a)从其中排出。容器空间S1用作腔室，并且经由排气口(13a和20a)排出的燃料气体的量可以基本上恒定。
第一实施方式和第二实施方式的燃料电极隔板2和燃料电极支架14在预定部分处具有凹形状(2a或14a)，并且安装有由屏蔽板(13或20)覆盖的凹形状(2a或14a)，由此形成容器空间S1。因此，可以根据每个燃料电池系统的形式容易地设定容器空间S1的体积和位置。
此外，根据第一实施方式，燃料气体引入容器空间S1所通过的引入流动路径2d和燃料气体从容器空间S1排出所通过的排出流动路径2e包括形成在燃料电极隔板2中的凹口(或者可用于第二实施方式的燃料电极支架14)。因此，引入容器空间S1中的燃料气体的流速和从容器空间排出的燃料气体的流速可以通过设定凹口的尺寸、位置或数量并形成凹口来自由调节。
此外，对于第一实施方式和第二实施方式的燃料电池系统，每个供应空间S2形成在屏蔽板(13和20)与水蒸气保留构件(11和16)之间，并且经由排气口(13a和20a)排出的燃料气体可容纳在供应空间S2中。因此，燃料气体可以均匀地供应至水蒸气保留构件(11和16)的表面上。供应空间S2的容积可以通过形成在屏蔽板(13和20)上的台阶部(13b和20b)的高度来调节。
以上描述了本实施方式。然而，本发明不限于此。例如，水蒸气保留构件(11和16)可以不是纸构件。例如，屏蔽板(13和20)可以安装成面对电池1的空气电极1b(即，空气电极隔板3和空气电极支架15)以形成容器空间S1。多孔块体构件和泡沫金属或蜂窝构件也是可接受的。待供应的燃料气体可以是城市煤气(甲烷气或LNG)、丙烷气、丁烷气(用于便携式炉)、生物燃料(例如发酵甲烷)、或由醇或醚组成的气体。
工业适用性
即使在外部形状不同或增加了其它功能的情况下，也可以使用包括排气口的燃料电池系统，经由该排气口将燃料气体朝向水蒸气保留构件的表面上的位置排出。
附图标记列表
1 电池
1a 燃料电极
1b 空气电极
1c 电解质
2 燃料电极隔板
2a 凹形状
2aa 台阶部
2b 燃料入口
2c 燃料出口
2d 引入流动路径
2e 排出流动路径
3 空气电极隔板
3a 空气进入口
3b 空气排出口
3c 空气流动路径
4 歧管
5 歧管
6至10 密封材料
11 水蒸气保留构件
12 集流体
13 屏蔽板
13a 排气口
13b 台阶部
14 燃料电极支架
14a 凹形状
14aa 台阶部
14b 燃料入口
14c 燃料出口
15 空气电极支架
16 水蒸气保留构件
17,18 密封材料
19 集流体
20 屏蔽板
20a 排气口
20b 台阶部
S1 容器空间
S2 供应空间

Claims (5)

1.一种燃料电池系统，其包括：
能够发电的电池，所述电池包括：燃料电极，对所述燃料电极供应通过重整燃料气体获得的氢；空气电极，对所述空气电极供应空气中的氧；和电解质，所述电解质介于所述燃料电极和所述空气电极之间，并且所述电解质能够使由供应至所述空气电极的空气中的氧产生的氧离子通过从而到达所述燃料电极；
水蒸气保留构件，其设置在供应至所述燃料电极的所述燃料气体的连通路径上，其能够保留在使用所述电池发电时由所述燃料电极产生的水蒸气并将所述水蒸气与所述燃料气体混合，其包括能够通过使所述燃料气体反应而产生氢的重整催化剂，并且其能够将由于使用所述重整催化剂的催化反应而产生的氢供应至所述燃料电极，
所述燃料电池系统进一步具有：
能够使所述燃料气体通过的燃料电极隔板或燃料电极支架；以及
安装在所述燃料电极隔板或燃料电极支架上的屏蔽板，该屏蔽板具备多个排气口，所述燃料气体经由所述各排气口朝向所述水蒸气保留构件的表面上的多个位置排出，
在所述燃料电极隔板或燃料电极支架与所述屏蔽板之间形成容器空间，待供应的燃料气体可容纳在所述容器空间中并通过所述多个排气口从其中排出，所述燃料气体容纳在所述容器空间，在其压力增加的同时，经由所述各排气口排出。
2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述多个排气口包括多个通孔。
3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述燃料电极隔板或燃料电极支架在预定部分处具有凹形状，并且安装有由所述屏蔽板覆盖的凹形状，从而形成所述容器空间。
4.如权利要求3所述的燃料电池系统，其中，引入流动路径和排出流动路径包括形成在所述燃料电极隔板或燃料电极支架中的凹口，所述燃料气体通过所述引入流动路径引入所述容器空间，并且所述燃料气体通过所述排出流动路径从所述容器空间排出。
5.如权利要求2至4中任一项所述的燃料电池系统，其中，在所述屏蔽板和所述水蒸气保留构件之间形成供应空间，经由所述多个排气口排出的燃料气体可容纳在所述供应空间中。
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