CN220474671U - 用于管理燃料电池系统运行的集成歧管和燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于管理燃料电池系统运行的集成歧管和燃料电池系统。所述集成歧管包括：集成结构，与再循环泵保持流体连接；气液分离器，与集成结构和再循环泵保持流体连通；氢气通道，连接到燃料电池堆的阳极出口和阳极入口，其中氢气通道位于集成结构、气液分离器、再循环泵和排出器中，并且其中氢气通道被配置成供燃料电池系统的二次流从阳极出口流向阳极入口；以及冷却剂通道，连接到电池堆冷却剂出口和排出器冷却剂出口，其中冷却剂通道位于集成结构和排出器中，并且其中冷却剂通道被配置成供冷却剂从电池堆冷却剂出口流向排出器冷却剂出口。

Description

用于管理燃料电池系统运行的集成歧管和燃料电池系统

技术领域

本公开广泛涉及用于防止燃料电池系统二次流中出现积水的系统和方法。

背景技术

燃料电池由多个组件构成，包括中心位置的膜电极组件(MEA)、膜电极组件(MEA)两侧的气体扩散层(GDL)，以及气体扩散层(GDL)另一侧的双极板(BPP)。膜电极组件(MEA)用于在燃料电池中产生电化学反应。与MEA相邻的GDL用于促进反应物扩散，处理燃料电池堆内的水运输，保护MEA免受流场通道的影响，并提高导电性。

燃料电池堆可以作为封闭系统运行，以防止意外损失燃料，并改善燃料消耗和效率。燃料流从电池堆阳极出口排出，并作为二次流通过阳极入口再循环回阳极。再循环回到阳极入口的燃料流废气可能同时包括燃料和水。由于二次流的温度下降，其中可能积聚过量的水。这种积水可能会影响燃料电池堆的性能和寿命。

因此，需要通过管理二次流中的积水来提高燃料电池堆的效率。本公开涉及的系统和方法适用于防止因燃料电池系统二次流的温度下降而导致二次流中出现积水。

实用新型内容

为了满足这些以及其他需求，本文包括了本公开的实施例。

一方面，本公开涉及一种用于管理燃料电池系统运行的集成歧管，该集成歧管包括：与再循环泵保持流体连接的集成结构；与集成结构和再循环泵保持流体连通的气液分离器；连接到燃料电池堆的阳极出口和阳极入口的氢气通道；以及连接到电池堆冷却剂出口和排出器冷却剂出口的冷却剂通道。氢气通道位于集成结构、气液分离器、再循环泵和排出器中，并且配置成供燃料电池系统的二次流从阳极出口流向阳极入口。冷却剂通道位于集成结构和排出器中，并且在其中配置成供冷却剂从电池堆冷却剂出口流向排出器冷却剂出口。

在一些实施例中，位于排出器中的氢气通道和位于排出器中的冷却剂通道被配置为允许二次流和冷却剂之间进行热交换。在一些实施例中，集成结构与氢气预热器保持流体连通，其中的冷却剂通道在进入排出器之前位于氢气预热器中。

在一些实施例中，再循环泵和排出器通过端面密封连接到集成结构。在一些实施例中，氢气通道不包括橡胶软管。在一些实施例中，冷却剂通道不包括橡胶软管。

另一方面，本公开涉及一种燃料电池系统，该系统包括：燃料电池堆，包含阳极出口和阳极入口，其中来自燃料供应源的氢气作为一次流通过排出器，然后进入阳极入口，并且作为二次流离开阳极出口；再循环泵，被配置成使二次流再循环通过排出器进入燃料电池堆；以及集成歧管，被配置成管理进入排出器的二次流的温度。

在一些实施例中，集成歧管还包括：氢气通道，连接到阳极出口和阳极入口，并位于集成歧管、再循环泵和排出器中，其中氢气通道被配置成供二次流从阳极出口流向阳极入口；以及冷却剂通道，连接到电池堆冷却剂出口和排出器冷却剂出口，并位于集成歧管和排出器中，其中冷却剂通道被配置成供冷却剂从电池堆冷却剂出口流向排出器冷却剂出口。

在该系统的一些实施例中，集成歧管包括与再循环泵保持流体连接的集成结构，以及与集成结构和再循环泵保持流体连通的气液分离器。

在该系统的一些实施例中，集成歧管与氢气预热器保持流体连通，并且冷却剂通道在进入排出器之前位于氢气预热器中。在该系统的一些实施例中，位于排出器中的氢气通道和位于排出器中的冷却剂通道被配置为允许二次流和冷却剂之间进行热交换。在该系统的一些实施例中，二次流和冷却剂之间的热交换被配置成使二次流的温度保持在某一阈值温度以上。

在该系统的一些实施例中，再循环泵和排出器通过端面密封连接到集成歧管。在该系统的一些实施例中，氢气通道不包括橡胶软管。在该系统的一些实施例中，冷却剂通道不包括橡胶软管。

附图说明

当参照附图阅读以下详细说明时，可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，相应字符代表整个附图中的相应部分，其中：

图1A是一个示例性燃料电池系统的示意图，其中包括一个空气输送系统、一个氢气输送系统和一个包含多个燃料电池的燃料电池模块；

图1B是一个示例性燃料电池系统的剖面图，其中包括一个空气输送系统、多个氢气输送系统，以及多个燃料电池模块，每个模块均包含多个燃料电池堆；

图1C是图1A所示的燃料电池系统中，燃料电池堆的一个示例性重复单元的透视图；

图1D是图1C所示燃料电池堆的一个示例性重复单元的剖面图；

图2是燃料电池堆系统的一个实施例示例的示意图；

图3是集成歧管的一个实施例的示意图，其中示出了氢气通道和冷却剂通道；

图4A是集成歧管的侧视图；以及

图4B是集成歧管的俯视图。

具体实施方式

本公开涉及用于检测燃料电池系统中的燃料泄漏的系统和方法。本公开旨在实施一个控制器，以根据燃料电池系统中的电池堆电压放电速率或燃料电池系统中的最小阳极电池堆入口压力，来确定、预测或识别燃料电池系统中的氢气泄漏。本公开针对可能发生在燃料电池系统中多个不同位置的氢气泄漏。

如图1A所示，燃料电池系统10通常包括一个或多个燃料电池堆12或燃料电池模块14，其与核电厂配套设施(BOP)16及各种组件相连接，用以支持电化学转换、发电和/或配电，进而以环保的方式帮助满足现代工业和商业需求。如图1B和1C所示，燃料电池系统10可能包括由多个单片燃料电池20组成的燃料电池堆12。每个燃料电池堆12均可容纳串联和/或并联组装在一起的多个燃料电池20。燃料电池系统10可能包括如图1A和1B所示的一个或多个燃料电池模块14。

每个燃料电池模块14均可包含多个燃料电池堆12和/或多个燃料电池20。燃料电池模块14还可以包含相关结构元件、机械系统、硬件、固件和/或软件的适当组合，用于支持燃料电池模块14的功能和操作。这类项目包括但不限于管道、传感器、调节器、电流收集器、密封件和绝缘体。

燃料电池堆12中的燃料电池20可以堆叠在一起，以倍增和增加单个燃料电池堆12的电压输出。燃料电池系统10中燃料电池堆12的数量可以根据燃料电池系统10运行和满足任何负载的电力需求所需的功率量而变化。燃料电池堆12中燃料电池20的数量可以根据燃料电池堆12(包括燃料电池系统10)运行所需的功率量而变化。

每个燃料电池堆12或燃料电池系统10均可以使用任意数量的燃料电池20。例如，每个燃料电池堆12中可以包含大约100个至1000个燃料电池20，包括其中所包含的任何具体数量或数量范围(例如大约200至800)的燃料电池20。在实施例中，燃料电池系统10可以包含大约20至1000个燃料电池堆12，包括其中所包含的任何具体数量或数量范围(例如大约200至800)的燃料电池堆12。燃料电池堆12中，燃料电池模块14内的燃料电池20可以朝向任何方向，以优化燃料电池系统10的运行效率和功能。

燃料电池堆12中的燃料电池20可以是任何类型的燃料电池20。燃料电池20可以是聚合物电解质膜或质子交换膜(PEM)燃料电池、阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、再生燃料电池(RFC)、磷酸燃料电池(PAFC)或固态氧化物燃料电池(SOFC)。在示例性实施例中，燃料电池20可以是聚合物电解质膜或质子交换膜(PEM)燃料电池或固态氧化物燃料电池(SOFC)。

在图1C所示的一个实施例中，燃料电池堆12包含多个质子交换膜(PEM)燃料电池20。每个燃料电池20包含一个单膜电极组件(MEA)22和一个气体扩散层(GDL)24、26，位于膜电极组件(MEA)22的一侧或两侧(见图1C)。燃料电池20还包含一个双极板(BPP)28、30，位于各个气体扩散层(GDL)24、26外侧，如图1C所示。上述组件，特别是双极板30、气体扩散层(GDL)26、膜电极组件(MEA)22和气体扩散层(GDL)24，都包含一个重复单元50。

双极板(BPP)28、30负责运输反应物，例如燃料32(如氢气)或氧化剂34(如氧气、空气)，以及燃料电池20中的冷却流体36(如冷却剂和/或水)。双极板(BPP)28、30可以通过在双极板(BPP)28、30的外表面上形成的氧化剂流场42和/或燃料流场44，将反应物32、34均匀地分配到每个燃料电池20的活性区域40。活性区域40是指发生电化学反应以驱动燃料电池20产生电力的地方，以自上而下的角度观察电池堆12时，它位于膜电极组件(MEA)22、气体扩散层(GDL)24、26和双极板(BPP)28、30的中心。

双极板(BPP)28、30可以分别成形，以便在双极板(BPP)28、30的相反外表面上形成反应物流场42、44，并在双极板(BPP)28、30内部形成冷却剂流场52，如图1D所示。例如，双极板(BPP)28、30可能包括：燃料流场44，用于在板28、30的一侧转移燃料32，以便与气体扩散层(GDL)26相互作用；

以及氧化剂流场42，用于在板28、30的第二个相反侧上转移氧化剂34，以便与气体扩散层(GDL)24相互作用。

如图1D所示，双极板(BPP)28、30可能还包括在板(BPP)28、30内形成的冷却剂流场52，这些流场通常在板(BPP)28、30的相反外表面之间居中。冷却剂流场52有利于冷却液36流经双极板(BPP)28、30，以调节板(BPP)28、30材料和反应物的温度。双极板(BPP)28、30压在相邻的气体扩散层(GDL)24、26上，以便将一种或多种反应物32、34隔离和/或密封在它们各自的通道44、42内，从而保持导电性，这是燃料电池20稳健运行所必需的(见图1C和1D)。

本文所述的燃料电池系统10可用于固定和/或不可移动的电力系统，诸如工业应用和发电厂。燃料电池系统10也可以与空气输送系统18联合实施。此外，燃料电池系统10也可以与氢气输送系统和/或氢气来源19联合实施，例如加压罐，包括气态加压罐、低温液体储存罐、化学储存件、物理储存件、固定储存件、电解系统或电解槽。在一个实施例中，燃料电池系统10以串联或并联方式连接到氢气输送系统和/或氢气源19，例如BOP 16中的一个或多个氢气输送系统和/或氢气源19(见图1A)。在另一个实施例中，燃料电池系统10没有串联和/或并联连接和/或附接到氢气输送系统和/或氢气源19。

本燃料电池系统10也可以包括在移动应用中。在示例性实施例中，燃料电池系统10是用于车辆和/或动力总成100。包括本燃料电池系统10的车辆100可以是汽车、通行车、公共汽车、卡车、火车、机车、飞行器、轻型车辆、中型车辆或重型车辆。车辆100的类型还可以包括但不限于：商业车辆和发动机、火车、无轨电车、有轨电车、飞机、公共汽车、船舶、船只和其他已知车辆，以及其他机械和/或制造设备、装备、设施等等。

车辆和/或动力总成100可以在公路、高速公路、铁路、空中航线和/或水路上使用。车辆100可用于包括但不限于非公路运输、小车和/或采矿装备的应用。例如，采矿装备车辆100的示例性实施例是采矿卡车或矿石运输卡车。

图2展示了燃料电池系统10的一个实施例，包括燃料电池堆12、控制阀250、与燃料电池堆12串联或并联的再循环泵或鼓风机220、背压阀280、清洗阀284、分离器286、冷却剂泵288、冷却剂加热器292、空气压缩机294、中冷器296、氢气加热器298以及文丘里管或排出器230。燃料电池系统10连接到图1A所示车辆100的散热器290。从燃料供应源260流出的燃料(例如氢气)由燃料供应阀或截止阀270(例如氢气供应阀或截止阀)控制。在一些实施例中，燃料电池系统10可能包括一个或多个燃料电池堆12和/或一个或多个燃料电池20。在其他实施例中，还可能存在一个或多个阀门、传感器、压缩机、调节器、鼓风机、喷射器、排出器和/或其他装置，与燃料电池堆12串联或并联。

背压阀280和清洗阀284可能是带有角度传感器277的可变位置节流阀。燃料电池堆12中阳极104上的水、氢气和任何惰性气体积聚物，可以通过定期使用清洗阀284来去除。使用或实施控制阀或调节器120可以控制新鲜氢气(也称为主流、一次质量流、主燃料或引射流)作为阳极入口流122进入阳极104的状态。控制阀120可以是机械调节器、比例控制阀和/或喷射器。

燃料电池系统10可能包括燃料供应源260，其中存储固定量的氢气，以供在燃料电池系统10运行和/或关闭期间使用。当氢气供应阀270打开时，

来自燃料供应源260的燃料32(例如氢气)流经控制阀250，并作为阳极入口流222进入燃料电池堆12的阳极204的阳极入口212。阳极入口流222通常可以是新鲜燃料32(例如氢气)和阳极废气(例如氢气和/或水)的混合物。冷却流体36可以作为冷却剂入口流208在冷却剂入口206处进入燃料电池堆12，并通过冷却剂出口210离开燃料电池堆12。

氧化剂34(例如空气、氧气和/或加湿空气)在阴极入口216处流入燃料电池堆12的阴极205，并通过背压阀280在阴极出口218处离开阴极205。氧化剂34通过空气压缩机294和/或中冷器鼓风机296，然后进入阴极205。

阳极入口流222的含水量或阳极入口流222的相对湿度可能影响燃料电池堆12的性能和健康状况。例如，低入口湿度可能使膜电极组件(MEA)22较干燥，导致性能下降。低入口湿度还可能引起应力，从而给膜电极组件(MEA)22造成永久性损坏。

高湿度水平可能导致燃料电池20或燃料电池堆12内发生水淹，从而引起局部燃料不足和/或其他效应，造成燃料电池性能降低和/或膜电极组件(MEA)22损坏。在一些实施例中，入口相对湿度可能存在一个最佳范围，在该范围内，燃料电池性能得到改善，并且膜电极组件(MEA)22的降解率减至最低。例如，当阳极入口流222的相对湿度水平在约30％至约35％的范围内时(包括其中所包含的任何百分比或范围)，燃料电池20或燃料电池堆12可以实现最佳性能。

阳极入口流222进入燃料电池堆12，阳极入口流222中的一部分氢气在此被消耗。在阳极出口214处，阳极入口流222的未消耗部分作为阳极出口流225离开燃料电池堆12。阳极入口流222通常是新鲜氢气32、阳极废气流与通过二次流226再循环的氢气32组成的混合物。

燃料电池系统10通过再循环回路或阳极气体再循环(AGR)回路224吸入二次流226，以弥补压力损失。二次流226也称为二次质量流、引射流或再循环流，取决于AGR回路224的流动压力，并可能由再循环泵和/或鼓风机220的运行决定。废气262通过阀门280、284离开燃料电池堆12的阳极出口214和阴极出口218。

燃料电池20中的多余燃料32和水含量可能来自二次流或再循环流226。燃料电池系统10中二次流226的组成取决于阳极出口流225的组成。在一些实施例中，在给定的阳极气体出口温度和压力下，阳极出口流225可能含有饱和水分。因此，在确定所需的二次流226以满足阳极入口流222的多余燃料32或相对湿度目标时，可以考虑二次流226组成的变化。

在一些实施例中，可以适当调整文丘里管或排出器230的大小，使得燃料电池系统10在某些电流密度108下可能不需要再循环泵220(例如鼓风机)的帮助。不使用再循环泵或鼓风机220可能导致寄生负载降低。

过量液态水可能导致阳极水泛滥，从而影响燃料电池堆12的寿命。此外，液态水容易冻结，导致燃料电池堆12在寒冷天气条件下无法启动。在一些实施例中，在二次流226进入排出器230之前，二次流226的温度可能就降到低于阳极出口流225的温度。这种温度降低可能导致二次流226中形成和/或积聚液态水。或者，阳极出口流225的温度可能低于阈值水温，使得即使二次流226的温度不再进一步降低，二次流226中也会有液态水积聚。

在一些实施例中，导致液态水积聚的阈值水温可以小于或大约等于水的沸腾温度。因此，二次流226的温度可能需要保持在阈值水温以上。在一些实施例中，二次流226可能需要保持一定的温度，以使阳极入口流222不包含过量液态水。

来自燃料电池堆12的阳极出口214的湿氢气通常通过再循环泵或鼓风机220以及排出器230，然后通过橡胶软管返回到燃料电池堆12的阳极入口212。然而，软管连接可能增加氢气泄漏的可能性。由于橡胶软管的老化、使用方式和/或污染物积聚，橡胶软管的任何位置都有可能发生氢气泄漏。此外，其他环境因素(例如高温或低温)也可能导致橡胶软管发生氢气泄漏。

根据本公开，燃料电池系统10可以包括集成歧管300，后者通过管理燃料电池系统10中的二次流226的温度来管理燃料电池系统10的运行和/或效率，如图3所示。集成歧管300是完整嵌入了再循环泵或鼓风机220和/或排出器230的歧管300。

此外，再循环泵或鼓风机220和/或排出器230可以通过端面密封302连接到集成歧管300。端面密封302可防止泄漏，通常用于密封再循环泵或鼓风机220和/或排出器230的垂直于端面密封302轴线的表面。再循环泵或鼓风机220和/或排出器230可以与集成歧管300保持流体连通。如图3、图4A和图4B所示，集成歧管300可以包括与气液分离器外壳450保持流体连通的集成结构440。

集成歧管300可以包括氢气通道306和冷却剂通道304。氢气通道306可以位于集成歧管300的集成结构440和气液分离器外壳450内部，位于再循环泵或鼓风机220中，以及位于排出器230中。在示例性实施例中，氢气通道306可能不包括任何外部橡胶软管。

冷却剂通道304可以位于集成歧管300的集成结构440和气液分离器外壳450以及排出器230内部。在示例性实施例中，冷却剂通道304可能不包括任何外部橡胶软管。氢气通道306中和冷却剂通道304中不存在橡胶软管时，包括集成歧管300的燃料电池系统中发生泄漏的可能性会降低。

在一些实施例中，集成歧管300可以与氢气预热器298集成(图3)。氢气预热器298可以与集成歧管300保持流体连通。冷却剂通道304可以位于氢气预热器298内部，无需任何外部橡胶软管。在其他实施例中，燃料电池系统10可能不包括氢气预热器298。在其他实施例中，燃料电池系统10可能包括氢气预热器298，但集成歧管300可能未与氢气预热器298集成。集成歧管300可以通过螺钉、螺栓或其他形式的连接器安装、连接或嵌入再循环泵或鼓风机220、排出器230和/或氢气预热器298。

在一个示例性实施例中，集成结构440包含：连接到冷却剂入口206的歧管冷却剂入口接头403；连接到阴极入口216的歧管空气入口接头401；连接到阳极入口212的歧管氢气入口接头405；连接到冷却剂出口210的歧管冷却剂出口接头404；连接到阴极出口218的歧管空气出口接头402；以及连接到阳极出口214的歧管氢气出口接头310(见图3)。歧管冷却剂入口接头403、歧管氢气入口接头405、歧管冷却剂出口接头404和歧管空气出口接头402使得集成结构440可以与燃料电池堆10保持流体连通。

集成结构440还包含氢气预热器入口422和氢气预热器出口423。

冷却剂36在氢气预热器入口422处进入氢气预热器298，并在氢气预热器出口423处通过冷却剂通道304离开氢气预热器298，如图3所示。

集成结构440还包含连接到氢气排水阀285的氢气排放阀端口417和连接到清洗阀284的氢气清洗阀端口416。集成结构440包含连接到中冷器296的中冷器回水接头406。二次流226中的再循环氢气32离开阳极出口214，并在歧管氢出口接头310处通过氢气通道306进入集成歧管300。二次流226中的再循环氢气32流经气液分离器450，在其中，水通过清洗阀284净化或通过排放阀285排放。

集成结构440还包含再循环泵入口418和再循环泵出口419。二次流226中的再循环氢气32在再循环泵入口418处进入再循环泵或鼓风机220，并在再循环泵出口419处离开再循环泵或鼓风机220，然后通过排出器氢气入口420进入排出器230。

集成歧管300包含一个或多个用于检测、测量和/或确定压力、温度、湿度等参数的传感器端口。例如，集成结构440可以包含空气压力传感器端口408、空气温度传感器端口407、空气湿度传感器端口409、冷却剂入口流压力传感器端口410、冷却剂入口流温度传感器端口411、氢气入口温度传感器端口413和氢气入口压力传感器端口414。气液分离器450可以包含用于测量液体的液位传感器端口415。集成歧管300还可以包含氢气减压阀端口412(当氢气压力超过氢气压力阈值时，氢气减压阀会释放氢气32)和用于堵塞辅助孔427的堵塞物421。

在图3所示的示例性实施例中，冷却剂36在歧管冷却剂出口接头404处进入集成歧管300，然后流经冷却剂通道304中的氢气预热器298和排出器230，并在排出器冷却剂出口312处离开排出器230。参考图2和图3，通过歧管冷却剂入口接头404进入集成歧管300的冷却剂36可以流经氢气预热器298并进入排出器230。在一些实施例中，冷却剂36可以先预热燃料供应源260输送的氢气32，再让其流入排出器230中。

二次流226中的再循环氢气32可以通过排出器氢气入口420进入排出器230。排出器230内冷却剂流通道304中的冷却剂36和排出器230内氢气通道306中的氢气32可以配置使通道304、306中流动的流体达到最佳热交换。例如，可以调整冷却剂流通道304与氢气通道306中的氢气32的位置，使得冷却剂36与氢气32之间能够发生热交换。

这种热交换可以保存来自燃料电池堆12阳极出口214的循环氢气32带来的热量。循环氢气32中保存的热量使得二次流226的温度保持在接近冷却剂32的温度，从而防止阳极入口流222中产生液体。在一些实施例中，

二次流226的温度保持在阈值水温以上。

结合一个示例性实施例图示或描述的特征可以与本文描述的任何其他实施例的任何其他特征或元件相组合。这种修改和变更旨在包括在本公开的范围内。此外，本领域技术人员将认识到，本领域技术人员公知的术语可以在此互换使用。

上述实施例的描述足够详细，以使本领域的技术人员能够实施权利要求书，而且应该理解，在不偏离权利要求的精神和范围的情况下，可以进行逻辑、机械和电气方面的变化。因此，详细的描述不应认为具有限制性意义。

如本文所用，以单数形式列举并以词汇”一个”或”一种”(a/an)开头的元件或步骤应理解为不排除所述元件或步骤的复数形式，除非明确说明了这种排除。此外，对本文所述主题的”一个实施例”的引用并不意味着解释为排除也包含所列举特征的其他实施例的存在。单位、测量和/或值的指定数值范围包括、基本上由所有数值、单位、测量和/或范围组成或由所有数值、单位、测量和/或范围组成，所有数值、单位、测量和/或范围包括这些范围和/或端点或在这些范围和/或端点内，无论这些数值、单位、测量和/或范围是否在本公开中明确规定。

除非另有定义，本文所用技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。本文所用的术语”第一”、”第二”、”第三”等并不表示任何顺序或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分开来。术语”或”是指包含并意指所列项目中的任何一个或所有项目。此外，术语”连接”和”联接”并不只限于物理或机械连接或联接，也可以包括直接或间接的电气连接或联接。

此外，除非明确说明相反，否则”包括”、”包含”或”具有”具有特定属性的一个元件或多个元件的实施例可以包括不具有该属性的其他这样的元件。术语”包括”或”包含”(comprising/comprises)是指包含但不排除其他元件、组分和/或方法步骤的组合物、化合物、制剂或方法。术语”包括”也可以指本公开中包含但不排除其他元件、组分和/或方法步骤的组合物、化合物、制剂或方法实施例。

短语”由...组成”或”由...构成”(consisting of/consists of)是指排除任何其他元件、组分或方法步骤存在的混合物、组合物、制剂或方法。短语”由...组成”是指本公开中排除任何附加元件、组分或方法步骤存在的化合物、组合物、制剂或方法。

短语”主要由...组成”或”主要由...构成”(consisting essentially of/consists essentially of)是指包含对组合物、化合物、制剂或方法的特性没有实质性影响的其他元件、组分或方法步骤的组合物、化合物、制剂或方法。短语”主要由...组成”也指本公开中包含对组合物、化合物、制剂或方法的特性没有实质性影响的其他元件、组分或方法步骤的组合物、化合物、制剂或方法。

在本文说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修改可允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由一个或多个术语(如”大约”(about)和”基本上”(substantially))修饰的数值不应局限于指定的精确数值。在一些情况下，近似语言可能对应于用于测量数值的仪器的精度。在本说明书和权利要求书中，范围限制可以合并和/或互换。除非上下文或语言另有说明，这种范围被识别并包括其中所含的所有子范围。

如本文所用，术语”可以”(may)和”可能是”(maybe)表示在一系列情况下发生的可能性；拥有特定的属性、特征或功能；和/或通过表达与限定动词相关的一个或多个能力或可能性来限定另一个动词。因此，”可以”和”可能是”的用法表明修改后的术语显然是适当的、能够的或适合于指示的能力、功能或用法，同时考虑到在一些情况下，修改后的术语有时可能不合适、不能够或不恰当。

应当理解，上述描述是说明性的，而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其各方面)可以单独使用、一起使用或彼此配合使用。此外，可以进行许多修改，以使特定情况或材料适应本文所述主题的教导，而不会偏离其范围。尽管本文所述材料的尺寸和类型旨在限定所公开主题的参数，但它们绝不是限制性的，而是示例性实施例。在回顾上文描述后，本领域技术人员将明白许多其他实施例。因此，本文所述主题的范围应参照所附权利要求书以及这样的权利要求书有权享有的全部等同物范围来确定。

本书面说明书使用示例来公开本文所述主题的几个实施例(包括最佳模式)，并且还使本领域普通技术人员能够实践所公开主题的实施例，包括制造和使用设备或系统以及执行方法。本文所述主题的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包含本领域普通技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例的结构元件与权利要求书的字面语言没有区别，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其它示例旨在在权利要求书的范围之内。

尽管本文只图示和描述了本发明的某些特征，但对于本领域的技术人员来说，会有许多修改和变化。因此，应当理解，所附的权利要求书旨在涵盖属于本发明真正精神范围的所有这样的修改和变化。

Claims (15)

1.一种用于管理燃料电池系统运行的集成歧管，其特征在于，所述集成歧管包括：

集成结构，与再循环泵保持流体连接；

气液分离器，与集成结构

和再循环泵保持流体连通；

氢气通道，连接到燃料电池堆的阳极出口和阳极入口，

其中氢气通道位于集成结构、气液分离器、再循环泵和排出器中，并且其中氢气通道被配置成供燃料电池系统的二次流从阳极出口流向阳极入口；以及

冷却剂通道，连接到电池堆冷却剂出口和排出器

冷却剂出口，其中冷却剂通道位于集成结构和排出器中，并且其中冷却剂通道被配置成供冷却剂从电池堆冷却剂出口流向排出器冷却剂出口。

2.根据权利要求1所述的集成歧管，其中，位于排出器中的氢气通道和位于排出器中的冷却剂通道被配置为允许二次流和冷却剂之间发生热交换。

3.根据权利要求2所述的集成歧管，其中，集成结构与氢气预热器保持流体连通，并且冷却剂通道在进入排出器之前位于氢气预热器中。

4.根据权利要求1所述的集成歧管，其中，再循环泵和排出器通过端面密封连接到集成结构。

5.根据权利要求1所述的集成歧管，其中，氢气通道不包括橡胶软管。

6.根据权利要求1所述的集成歧管，其中，冷却剂通道不包括橡胶软管。

7.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：

燃料电池堆，包含阳极出口和阳极入口，其中来自燃料供应源的氢气作为一次流通过排出器，然后进入阳极入口，并且作为二次流离开阳极出口；

再循环泵，被配置成使二次流再循环通过排出器进入燃料电池堆中；以及

集成歧管，被配置成管理进入排出器的二次流的温度。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，集成歧管还包括：

氢气通道，连接到阳极出口和阳极入口，并且

位于集成歧管、再循环泵和排出器中，其中氢气通道被配置成供二次流从阳极出口流向阳极入口；以及

冷却剂通道，连接到电池堆冷却剂出口和排出器

冷却剂出口并位于集成歧管和排出器中，其中冷却剂通道被配置成供冷却剂从电池堆冷却剂出口流向排出器冷却剂出口。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，集成歧管包括与再循环泵保持流体连接的集成结构，以及与集成结构和再循环泵保持流体连通的气液分离器。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，集成歧管与氢气预热器保持流体连通，并且冷却剂通道在进入排出器之前位于氢气预热器中。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，位于排出器中的氢气通道和位于排出器中的冷却剂通道被配置为允许二次流和冷却剂之间发生热交换。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，二次流和冷却剂之间的热交换被配置成使二次流的温度保持在某一阈值温度以上。

13.根据权利要求7所述的系统，其中，再循环泵和排出器通过端面密封连接到集成歧管。

14.根据权利要求7所述的系统，其中，氢气通道不包括橡胶软管。

15.根据权利要求7所述的系统，其中，冷却剂通道不包括橡胶软管。