CN1929174A - 用于净化燃料电池系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于净化燃料电池系统的方法，其包括：检测用于停止该燃料电池系统运行的信号；切断该燃料电池系统的电力输出；驱动该燃料电池系统的燃料供应单元的蒸汽发生器一定时间，从而产生蒸汽；确认该燃料电池系统的净化操作是否已完成；以及停止该燃料电池系统，其中该燃料电池系统通过使用由该蒸汽发生器产生的蒸汽进行净化。由于不需要额外的容器来存储氮，因此可降低生产成本。而且，还解决了因定时在容器中装入氮所导致的不便。另外，当在家中使用燃料电池系统时，不需要额外的空间来安装储存氮的容器，并且燃料电池系统易于安装。

Description

用于净化燃料电池系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于净化燃料电池系统的方法，尤其涉及一种用于净化燃料电池系统的方法，该方法能够在燃料电池系统停止时将燃料电池系统中残留的可燃气体向外散出。
背景技术
图1是示出使用质子交换膜燃料电池(PEMFC)方法的传统燃料电池系统的示意图，其中将诸如LNG、LPG、CH3OH、汽油等之类的烃基燃料作为燃料，并通过脱硫过程、重整过程以及加氢精制过程来仅提炼出氢。
如图所示，传统燃料电池系统包括：燃料供应单元10，其仅将从LNG提取出的氢供应至堆单元30；空气供应单元20，其将空气供应至堆单元30和燃料供应单元10；以及堆单元30，其通过所供应的氢和空气来发电。
当燃料和蒸汽在燃料供应单元10中进行重整过程时产生氢。为了产生蒸汽，燃料供应单元10设有蒸汽发生器10b以及将热量供应至该蒸汽发生器10b的燃烧器10a。
为了驱动燃烧器10a，将燃料供应至燃烧器10a，然后将发电之后在堆单元30中残留的废气供应至燃烧器10a。
当用于停止燃料电池系统运行的信号施加至燃料电池系统时，燃料供应单元10和堆单元30中残留的可燃气体(甲烷、城市煤气、氢等)通过使用氮来被净化，然后被向外排出。
但是，在通过使用氮来净化可燃气体的情况下，需要额外的容器来储存氮，从而生产成本提高。而且，当氮用尽时，必须定时地将新的氮装入容器中。另外，当在家中使用燃料电池系统时，难以获得用于安装储存氮的容器的额外空间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于净化燃料电池系统的方法，该方法能够在不使用氮的情况下净化燃料电池系统。
为了达到这些和其它优点并根据本发明的目的，如在此具体实施并广泛描述的，提供一种用于净化燃料电池系统的方法，其包括：检测用于停止该燃料电池系统运行的信号；切断该燃料电池系统的电力输出；驱动该燃料电池系统的燃料供应单元的蒸汽发生器一定时间，从而产生蒸汽；确认该燃料电池系统的净化操作是否已完成；以及停止该燃料电池系统，其中该燃料电池系统通过使用由该蒸汽发生器产生的蒸汽进行净化。
从以下结合附图对本发明的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征、方案以及优点将变得更为清晰。
附图说明
所包含的附图提供了对本发明的进一步理解，其被并入到本说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
其中：
图1是示出根据传统技术的燃料电池系统的示意图；
图2是示出根据本发明的燃料电池系统的图；以及
图3是示出用于净化图2的燃料电池系统的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参考本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
以下将参考所附附图说明根据本发明的燃料电池系统。
图2是示出根据本发明的燃料电池系统的图，以及图3是示出用于净化图2的燃料电池系统的方法的流程图。
参考图2，根据本发明的燃料电池系统包括燃料供应单元110、空气供应单元120、堆单元(stack unit)130、电力输出单元140以及水供应单元150。
用于将从LNG提炼出的氢供应至堆单元130的燃料供应单元110包括重整器111和燃料供应管路112。
重整器111包括：脱硫反应器111a，其去除燃料中含有的硫；蒸汽重整器111b，通过重整燃料和蒸汽而产生氢；高温蒸汽重整器111c和低温蒸汽重整器111d，其通过使经由蒸汽重整器111b之后产生的一氧化碳起反应而分别额外地产生氢；半氧化反应器(partial oxidation reactor)111e，其通过使用空气作为催化剂来去除燃料中含有的一氧化碳，从而提炼出氢；蒸汽发生器111f，其将蒸汽供应至蒸汽重整器111b；以及燃烧器111g，其将热量供应至蒸汽发生器111f。
燃料供应管路112设置有：第一阀V1，其将燃料供应至脱硫反应器111a或切断燃料供应；以及第二阀V2，其将燃料供应至燃烧器111g或切断燃料供应。
用于将空气供应至燃料供应单元110和堆单元130的空气供应单元120包括第一压缩机C1、第一供应管路121、第二压缩机C2以及第二供应管路122。第一压缩机C1通过第一供应管路121连接至燃烧器111g，并将周围的空气供应至燃烧器111g。第二压缩机C2通过第二供应管路122经由第二预加热器162连接至堆单元130的阴极132，并将周围的空气供应至堆单元130的阴极132。
堆单元130包括阳极131和阴极132，从而可通过由燃料供应单元110供应至阳极131的氢与由空气供应单元120供应至阴极132的氧之间的电化学反应而同时产生电能和热能。
电力输出单元140将由堆单元130产生的电能转化为交流电，然后将交流电供应至负载。
水供应单元150冷却重整器111和堆单元130，并将水供应至蒸汽发生器111f。水供应单元150包括：水供应容器151，其容纳一定量的水；水循环管路152，其通过循环方式(circulation method)连接堆单元130和水供应容器151；水循环泵153，其安装在水循环管路152的中间，并抽吸水供应容器151中的水；热交换器154和鼓风机155，安装在水循环管路152的中间，并冷却待供应的水；以及自来水供应管路156，其将水供应容器151中的水或自来水供应至蒸汽发生器111f。
自来水供应管路156设有用于将自来水供应至蒸汽发生器111f或切断自来水供应的第三阀V3。
以下将参考图2和图3说明用于净化燃料电池系统的方法。
用于净化燃料电池系统的方法包括：检测用于停止燃料电池系统运行的信号(S10)；切断燃料电池系统的电力输出(S20)；驱动燃料供应单元110的蒸汽发生器111f一定时间，从而产生蒸汽(S30)；确认燃料电池系统的净化操作是否已完成(S40)；以及停止燃料电池系统(S50)。根据本方法，可在不使用氮的情况下通过使用由蒸汽发生器111f产生的蒸汽来净化燃料电池系统。
驱动燃料供应单元110的蒸汽发生器111f一定时间的步骤包括：通过关闭第一阀V1来切断对燃料供应单元110的脱硫反应器111a的燃料供应(S31)；通过打开第二阀V2来将燃料供应至燃料供应单元110的燃烧器111g(S32)；通过打开第三阀V3来将自来水供应至蒸汽发生器111f(S33)；通过关闭第二阀V2来切断对燃料供应单元110的燃烧器111g的燃料供应(S34)；通过关闭第三阀V3来切断对蒸汽发生器111f的自来水供应(S35)；通过运行空气供应单元120的第一压缩机C1和第二压缩机C2分别将空气供应至燃烧器111g和堆单元130(S36)；以及通过停止第二压缩机C2来切断对堆单元130的空气供应(S37)。
为了提高净化操作的效率，并缩短在检测到用于停止燃料电池系统的信号之后驱动燃料电池系统的时间，优选为向蒸汽发生器111f供应1～3分钟的自来水。另外，优选为向燃烧器111g和堆单元130供应1～3分钟的空气。
确认燃料电池系统的净化操作是否已完成的步骤(S40)包括：比较燃料电池系统的净化完成设定时间(Tset)与蒸汽发生器111f的运行时间(T)(S41)；当运行时间(T)小于净化完成设定时间(Tset)时，驱动第一压缩机C1以持续将空气供应至燃烧器111g(S42)；以及当运行时间(T)大于净化完成设定时间(Tset)时，停止第一压缩机C1以切断对燃烧器111g的空气供应(S43)。
根据依照本发明第一实施例用于净化燃料电池系统的方法，可在没有使用氮的情况下通过使用蒸汽来净化燃料电池系统。因此，不需要额外的容器来存储氮，从而可降低生产成本。而且，还解决了在氮用尽时需要定时在容器中装入氮所导致的不便。另外，当在家中使用燃料电池系统时，不需要额外的空间来安装氮容器，并且燃料电池系统易于安装。
由于本发明可体现为多种形式而不脱离其精神或实质特点，因此应当理解，除非另有规定，上述实施例并不受限于前述的任何细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求和等同范围内的全部变化和改型都应包含于随附权利要求中。

Claims (6)

1.一种用于净化燃料电池系统的方法，其包括：
检测用于停止该燃料电池系统运行的信号；
驱动该燃料电池系统的燃料供应单元的蒸汽发生器一定时间，从而产生蒸汽；
通过使用由该蒸汽发生器产生的蒸汽来净化该燃料电池系统；以及
停止该燃料电池系统。
2.一种用于净化燃料电池系统的方法，其包括：
检测用于停止该燃料电池系统运行的信号；
切断该燃料电池系统的电力输出；
驱动该燃料电池系统的燃料供应单元的蒸汽发生器一定时间，从而产生蒸汽；
确认该燃料电池系统的净化操作是否已完成；以及
停止该燃料电池系统；
其中该燃料电池系统通过使用由该蒸汽发生器产生的蒸汽进行净化。
3.如权利要求2所述的方法，其中驱动该蒸汽发生器一定时间从而产生蒸汽的步骤包括：
将燃料供应至该燃料供应单元的燃烧器；
将自来水供应至该蒸汽产生器；
切断对该燃烧器的燃料供应；以及
切断对该蒸汽产生器的自来水供应。
4.如权利要求3所述的方法，其中将自来水供应至该蒸汽产生器的时间在1～3分钟范围内。
5.如权利要求2所述的方法，其中确认该燃料电池系统的净化操作是否已完成的步骤包括：
比较该燃料电池系统的净化完成设定时间与该蒸汽产生器的运行时间；
当该运行时间小于该净化完成设定时间时，持续将空气供应至该燃烧器；以及
当该运行时间大于该净化完成设定时间时，切断对该燃烧器的空气供应。
6.如权利要求5所述的方法，其中将空气供应至该燃烧器的时间在1～3分钟范围内。
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