TW201547101A - 燃料電池系統 - Google Patents

Abstract

一種燃料電池系統(10)，包含至少1個燃料電池堆疊(20)，及再循環網絡(25、32、40、46、54)，用於使液體電解質(12)循環通過每個燃料電池堆疊(20)。再循環網絡在再循環網絡中包含液體供應導管(40)和解耦模組(44)；解耦模組(44)包含由多孔板(60)分隔的上腔室和下腔室，且液體供應導管(40)配置成用於供應液體電解質到上腔室(57)。多孔板(60)的表面積為入口導管(40)截面積的數倍，並界定多個孔洞，每個孔洞為錐坑孔(64)，使液體電解質穿過流入下腔室(58)，其中液體電解質會落入收集盤(66)。收集盤(66)與再循環網絡的液流導管(46)連通，位於該板(60)的下方且間隔足夠距離使通過每個錐坑孔(64)而落下的液體電解質在到達收集盤(66)之前即分解成液滴。收集盤(66)可配置溢流通道(70)，使多餘電解質可溢流到次級解耦單元(75)。

Description

燃料電池系統

本發明係關於一種液體電解質燃料電池，及一種整合此種液體電解質燃料電池的燃料電池系統。

燃料電池已經被視為相對清潔且有效率的電力來源。由於鹼性燃料電池可在相對較低的溫度下運作、效率高且具有機械和電化學耐受性，因此格外受到注目。酸性燃料電池和運用其他液體電解質的燃料電池亦受到注目。此種燃料電池通常包含與燃料氣體腔室(包含燃料氣體，通常為氫氣)分離的電解質腔室，及另一氣體腔室(包含氧化劑氣體，通常為空氣)。電解質腔室與使用電極的氣體腔室分離。為了提供適當功率和適當電壓，通常會將燃料電池配置成堆疊，亦即使多個燃料電池同時運作；藉由電性串聯燃料電池，而可獲得較大輸出電壓。液體電解質可循環通過堆疊中的電池，並通過再循環網絡。然而，亦可能有流過電解質的分路電流，而降低燃料電池堆疊的效率。

本發明的燃料電池系統係處理或減緩一個以上先前技術的問題。

根據本發明，提供一種燃料電池系統，包含 至少1個燃料電池堆疊，及再循環網絡，用於使液體電解質循環通過每個燃料電池堆疊，再循環網絡在再循環網絡中包含液體供應導管和解耦模組；解耦模組包含由多孔板分隔的上腔室和下腔室，且液體供應導管配置成經由入口埠供應液體電解質到上腔室；多孔板的表面積至少為入口埠截面積的2倍，並界定多個孔洞，每個孔洞為錐坑孔，使液體電解質穿過流入下腔室；下腔室包含收集通過孔洞落下的液體電解質之收集盤，收集盤與再循環網絡的液流導管連通，收集盤位於多孔板的下方且間隔足夠距離使通過錐坑孔而落下的液體電解質在到達收集盤之前即分解成液滴。

多孔板的表面積可為入口埠截面積的至少10倍或至少20倍，且可為入口埠截面積的至少30倍。較佳為通過入口埠的流向並未對齊任何孔洞，且例如通過入口埠的流向可對齊與孔洞指向傾斜的方向，例如介於30°和90°。較佳為大致垂直於孔洞指向，亦即入口埠中心的流向；「大致垂直」一詞係指與垂直呈10°傾斜內。孔洞的「指向」係指沿著孔洞中心線穿過孔洞的線條之指向，通常為孔洞的縱軸。

「錐坑孔」一詞係指一孔洞，其具有大致固定截面積之部分，及向外擴展例如形成截頭圓錐體凹槽的末端部分；孔洞可因形成向外擴展之末端部分而被稱為「countersunk(錐坑)」；而擴展的末端部分可被稱為「countersink(埋頭孔)」。較佳為穿過多孔板的孔洞在多 孔板的下面為錐坑。例如，孔洞可為錐坑而形成截頭圓錐體凹槽，其相反表面彼此的傾斜角度不超過130°，例如角度介於90°和45°，例如60°。每個孔洞最低部分直徑可不超過孔洞非錐坑部分直徑的5倍，例如介於1.5至3倍直徑的範圍。如此已知可提高液體電解質分解成液滴。

操作時，電解質會被輸送到液體供應導管， 因而在多孔板的上表面集結成薄膜，並在被收集於收集盤之前通過孔洞落下分解成液滴，電解質自該處流出而進入再循環網絡的液流導管內。收集盤可形成下腔室的基底，或者另外可將收集盤安裝於下腔室基底的上方。

解耦模組的功用在於分解液體供應導管與液 流導管之間的電解質液流，進而在再循環網絡的該部分內壓縮電解質中離子所攜帶的電流。

此種解耦模組可配置於從燃料電池堆疊輸送 用過電解液的導管。

此種解耦模組可配置於輸送電解液到燃料電 池堆疊的導管。此時，收集盤亦可在高於液流導管的位置配置1個溢流通道。操作時，流入液體供應導管的電解液量應該至少等於、較佳為大於流出液流導管的電解液量，如此多餘電解質即會流出溢流通道，而使電解液深度達到相當於溢流通道的位置的穩定狀態。因此，電解液會以大致固定的壓力被供應到燃料電池堆疊。

多餘液體電解質可被輸送回電解質儲存槽。 在此情況下，可能在流過溢流通道的電解質中會有離子 電流流動。因此，系統亦可包含一裝置以分解來自溢流通道的電解質液流，而解耦模組可包含次級解耦單位以將多餘液體電解質分解成液滴。在本文中，多孔板和收集盤的組合可被稱為主要解耦單元。

如上所述，收集盤可界定或連通於多餘液體 電解質用的溢流通道。次級解耦單元可包含管道，液體電解質被安排成從溢流通道輸送到該管道，該管道界定具有穿過其外壁的小孔洞的部分，液體電解質通過此小孔洞而可成為液體噴流。次級解耦單元亦可包含收集容器以便從小孔洞收集液體電解質，且收集容器可配置於孔洞下方並間隔足夠距離以便確保液體噴流到達收集容器之前分解成液滴。收集容器亦可由解耦模組的基底部分界定，其位於收集盤下方，前提是次級解耦模組單元與構成主要解耦單元的多孔板和收集盤位於同一外殼內。

分佈小孔洞的管道部分可朝大致水平方向延 伸，或能以小角度傾斜於水平方向，例如少於30°，例如20°。穿過此部分外壁的小孔洞在水平面上方定位，因此液體噴流從管道該部分的上側出現。若多餘液體電解質的流率大幅變動，建議使管道的該部分朝向水平面傾斜，如此流率會增加，液體電解質會佔據較大部分的管道長度，並穿過較多小孔洞而出現。

因此，燃料電池系統可包含複數個燃料電池 堆疊，及用於供應電解質到每個燃料電池堆疊的再循環網絡，其中解耦模組數量至少如同燃料電池堆疊，每個 燃料電池堆疊至少具有1個解耦模組。在輸送電解質到燃料電池堆疊的導管和輸送來自燃料電池堆疊之用過電解質的導管中皆可有解耦模組。每個解耦模組，若位在輸送電解質到燃料電池堆疊的導管中，亦可包含上述次級解耦單元。

已知1個此種解耦模組適用於分解至多60 公升/分鐘或以上的電解質液流，例如至多40公升/分鐘，例如10、20或30公升/分鐘。可按照預期電解質流率選擇解耦模組的尺寸。通常所提供的次級解耦單元所輸送的流率將不超過主要解耦單元的一半，更普遍為不超過5分之1，例如10分之1或20分之1或更少。

應理解解耦模組可壓縮電解質再循環網絡中 的離子漏電流，此等電流由一個以上的燃料電池堆疊產生。它並不會影響燃料電池堆疊電池之間可能產生的任何離子漏電流。此等離子漏電流能以其他方式被壓縮，例如藉由將電解質通過長又窄的流動通道輸送到單一電池；或安排使電解質以離散液滴方式流到單一電池內；或藉由其他方式。

10‧‧‧燃料電池系統

12‧‧‧電解質

14‧‧‧入口導管

16‧‧‧入口導管

20‧‧‧燃料電池堆疊

25‧‧‧儲存槽

26‧‧‧排氣孔

27‧‧‧熱交換器

28‧‧‧冷卻劑回路

29‧‧‧循環泵浦

30‧‧‧氣冷式熱交換器

31‧‧‧風扇

32‧‧‧泵浦

33‧‧‧管

34‧‧‧集管

34a‧‧‧連結器

35‧‧‧解耦器

36‧‧‧箱體

36a‧‧‧蓋體

36b‧‧‧中央壁

36c‧‧‧橫向壁

36d‧‧‧側壁

38‧‧‧腔室

39‧‧‧多孔板

40‧‧‧輸送管

44‧‧‧解耦模組

46‧‧‧液流導管

48‧‧‧排氣孔

50‧‧‧流出管

52‧‧‧共同流出管

54‧‧‧回流導管

55‧‧‧共同回流管

56‧‧‧主要解耦單元

57‧‧‧上腔室

58‧‧‧下腔室

60‧‧‧多孔板

62‧‧‧入口埠

64‧‧‧穿通孔

66‧‧‧收集盤

67‧‧‧箱體

68‧‧‧基板

70‧‧‧溢流通道

72‧‧‧出口埠

74‧‧‧90°管彎曲處

75‧‧‧次要解耦單元

76‧‧‧溢流腔室

78‧‧‧管

80‧‧‧孔洞

82‧‧‧出口埠

83‧‧‧泵浦

84‧‧‧上部分

85‧‧‧圓錐形部分

本發明將藉由純粹範例參照圖示而進一步明確描述，其中：第1圖表示液體電解質燃料電池系統的流動圖示，包括含解耦模組的再循環網絡；第2圖表示包含複數個解耦模組的解耦器之端視圖； 第3圖表示第2圖3-3線條的剖面圖(放大圖)；第4圖表示第2圖4-4線條的剖面圖(放大圖)；第5圖表示第3圖5-5線條的剖面圖(放大圖)；第6圖表示第4圖箭頭A方向的部分俯視圖；及第7圖表示第6圖7-7線條的片段剖面圖。

參照第1圖，所表示的燃料電池系統10包含複數個燃料電池堆疊20(圖示表示3個燃料電池堆疊)。如虛線所示，可有更多燃料電池堆疊20。例如，可有8個燃料電池堆疊20。

每個燃料電池堆疊20使用水性電解質12，例如氫氧化鉀的水溶液，其濃度例如為6M(亦即6莫耳/公升)。每個燃料電池堆疊20配備有燃料，例如氫氣；空氣等氧化劑；及電解質12，且運作時的電解質溫度例如為約55°、60°或65℃。以圖示方式表示其中1個燃料電池堆疊20用的氫氣用和空氣用入口導管14和16。

每個燃料電池堆疊20皆以圖示方式表示，但是包含多個燃料電池的堆疊，例如可有介於5至200個燃料電池，例如5、10、20、40、80、100、120或140個以上的燃料電池，以便提供所需輸出電壓。在每個燃料電池堆疊20，每個燃料電池在相反電極之間包含液體電解質腔室，電極分別為正極和負極。在每個電池，空氣流過鄰接負極的氣體腔室而成為用過氣體。同樣地，在每個電池，氫氣流過鄰接正極的氣體腔室而成為廢氣流。

電解質12儲存在配置有排氣孔26的電解質 儲存槽25；在變形例中，能以其他方式控制壓力，因此可不提供排氣孔26。儲存槽25亦配備有熱交換器27，其構成亦包含循環泵浦29和含有風扇31的氣冷式熱交換器30的冷卻劑回路28之一部分。冷卻劑回路28使電解質12的溫度得以維持在所需值。

泵浦32使電解質12從儲存槽25通過管路 33循環進入集管(header duct)34，從集管中，複數個輸送管40提供電解質12到燃料電池堆疊20，每個燃料電池堆疊20配置1個輸送管40。每個輸送管40經由解耦模組44、穿過液流導管46連通到燃料電池堆疊20。每個解耦模組44皆配置有排氣孔48，雖然在變形例中可不提供排氣孔48。每個解耦模組44具有從所有解耦模組44連接到共同流出管52的流出管50。來自每個燃料電池堆疊20的用過電解質經過回流導管54返回儲存槽25。來自所有燃料電池堆疊20的回流導管54，及輸送來自所有解耦模組44的多餘電解質之共同流出管52，皆經由共同回流管55連通到儲存槽25。

因此，電解質12藉由泵浦32從儲存槽25 再循環到集管34和液流導管46而進入燃料電池堆疊20，然後返回通過回流導管55而進入儲存槽25。集管34中的任何多餘電解質會經由流出管50返回儲存槽25。電解質12再循環通過燃料電池堆疊20時會移除燃料電池堆疊20內產生的熱量，且此熱量可藉由冷卻劑回路28釋放到環境。再循環回路包含解耦模組44，其壓 縮通過流動電解質的離子洩漏電流；解耦模組44亦確保電解質12以大致固定的壓力被供應到每個燃料電池堆疊20。

由於燃料電池系統10包含複數個燃料電池 堆疊20，較方便為將複數個解耦模組44組合入單一解耦器35，參照第2圖，其中表示解耦器35的側視圖，在此例中整合8個解耦模組44。如第2圖所示，解耦器35的末端為集管34用的連結器34a，及排氣孔48和共同流出管52的連結器；且共有8個不同液流導管46從解耦器35的側邊出現。解耦器35的形式為含蓋體36a的箱體36。

參照第3圖，此圖表示解耦器35的剖面圖， 表示其中4個解耦模組44。箱體36由中央壁36b和6個橫向壁36c分隔成8個腔室38，每個腔室對應到不同的解耦模組44。每個解耦模組44包含界定由多孔板60分隔的上腔室57和下腔室58之主要解耦單元56。多孔板60上方的入口埠62連通於集管34(因此入口埠62對應到輸送管40)，因此一開始電解質12會以水平流向輸送到上腔室57。參照範例，入口埠62可為狹縫，尺寸為10毫米x 160毫米，表面積為1600平方毫米，然而多孔板60可為180毫米x 300毫米，因此其表面積為約34倍大。多孔板60界定如下詳述的複數個穿通孔64。 在此例中，所有解耦模組44的多孔板60彼此為一體，因而構成單一板39，但是板39在每個腔室38的邊緣具有無穿通孔64的部分(如第6圖所示)。

如第5圖所示，集管34由在蓋體36a下方延 伸並靠在單一板39的上表面的兩片側壁36d界定；入口埠62界定於側壁36d內。

如第3圖至第5圖所示，在每個下腔室58 為形成箱67的部分的收集盤66。收集盤66在箱67的頂端下方100毫米處具有平坦基板68，且具有80毫米高的側壁70並固定於箱67的末端。位於基板68的出口埠72(參照第5圖)經由90°管彎曲處74連通於液流導管46。基板68位於多孔板60下方180毫米處，因此側壁70的上緣位於多孔板60下方的100毫米處。此大小僅為範例；依照電解質特性，多孔板60下方的側壁70上緣的高度可例如較高或較低。

因此，使用時，通過入口埠62輸送的電解質 12會擴散到多孔板60的頂端，並填滿至使通過多孔板60中所有孔洞64的流入率和流出率相等的高度。例如，可填滿至50或60毫米的高度。電解質向下流入收集盤66，在落下時形成液滴，並填滿至側壁70的高度；任何多餘電解質會溢出側壁70，而電解質12會以大致固定的壓力(對應於側壁70的高度)流出出口埠72而進入燃料電池堆疊20。多孔板60和收集盤66構成主要解耦單元56。

然後，溢出側壁70的電解質必須通過次級解 耦單元75才會到達溢流導管50。在每面側壁70外側具有在基板68下方擴展(例如150毫米下方)的溢流腔室76，且溢流腔室76的底部連通於(如第3圖所示)在相反 側封閉的水平延伸管78。如第3圖所示，管78沿著其上側至管78的中央板之一側界定複數個小孔洞80，例如介於10個和20個小孔洞80，在此範例中，具有12個此種孔洞80，每個直徑為2.5毫米。管78的底部位在解耦模組44底部上方的100毫米處，且在解耦模組44的底部具有經由泵浦83連通於共同流出管52的出口埠82(如第5圖所示)。

在此範例中，每個收集盤66配備有液體水平 感測器84，確保電解質在收集盤66中保持穩定液位，進而穩定供應到燃料電池堆疊20。若電解質液位大幅下降，此感測器可連結到警報。

溢流腔室76和具有小孔洞80的管78共同構 成次級解耦單元75。操作時，多餘電解質會流入溢流腔室76，將其填滿到一定深度，使電解質從小孔洞80出現成為噴流，且電解質的噴流在到達腔室38的底部之前會分解成液滴。參照範例，此等小孔洞80的直徑可介於0.5毫米和3毫米，例如2毫米或2.5毫米，選擇孔洞80的數量時明顯必須根據多餘電解質的預期流率，因此若流率為固定，電解質會將溢流腔室76填滿到固定液位。 因為電解質噴流會分解成液滴，所以進入溢流腔室76的電解質和流出共同流出管52的電解質之間會存在高電阻。

參照第6圖，表示對應單一解耦模組44的單一板39的部分，本範例中的多孔板60界定163個穿通孔64，在收集盤66正上方的多孔板60中央部分配置成 陣列。陣列為13列的7個孔洞64，在每個方向中央對中央的間距為20毫米，在此之間配置12列的6個孔洞64，因此第2列的每個孔洞64位在由第1個陣列的4個孔洞64界定的正方形中心。因此，孔洞64之間的最近距離為對角線，間距為14.1毫米。已知此孔洞64的配置在操作中提供適當的液滴間距，但可依照不同特性的電解質而改變間距。在其他範例中，孔洞64之間的最近距離可介於6毫米和40毫米；此間距使穿過相鄰孔洞64的電解質流不交叉，或不可能交叉。

參照第7圖，其中表示多孔板60片段的剖面 圖，其表示其中1個孔洞64的細節。多孔板60的厚度為6毫米。每個孔洞64具有圓柱形的上部分84，直徑為2.5毫米且長度為3.9毫米，及位在多孔板60下側且深度為2.1毫米的圓錐形部分85，其直徑擴展到最大為4.9毫米，因此相反側彼此呈60°傾斜。此圓錐形部分85可稱為錐坑，而孔洞64則可稱為埋頭孔。

在解耦器35，電解質係通過8個狹縫形入口 埠62供應到8個不同上腔室57，每個上腔室對應到每個解耦模組44。作為變形例，上腔室57的部分特徵可共用於不同解耦模組44。例如，從蓋體36a向下延伸以界定解耦器35的集管34之側壁36d可經過修改，使其只延伸到達多孔板39的部分距離，而在側壁36d的底部和多孔板39之間界定連續間隙；且愈遠離被供應電解質的連接器34a，此間隙可愈寬。例如，每個此種經修改側壁36d可為長三角形，因此間隙沿著箱體36的長度呈 線性增加。此外，可忽略分隔位在多孔板39上方的上腔室57之分隔壁。此外，經修改側壁36d可不延伸箱體36的整個長度，因而在連接器34a和經修改側壁36d的開頭之間留下狹窄間隙。在此情況下，電解質係經由連接器34a輸送，連接器的內直徑可為50毫米，並擴展到多孔板39的整個區域(表面積為每個板60的8倍)。

實驗測試

進行一些實驗量測以觀察噴流穿過孔洞64出現並分解成液滴的過程，此過程會在電解質流過多孔板60中的孔洞64而操作主要解耦單元56時產生。此等實驗測試使用各種不同形狀的孔洞64，部分孔洞無埋頭孔，其他孔洞則在板的頂部或底部具有埋頭孔。液體噴流分解成液滴所需的距離未必完全一致，但是不同孔洞形狀有明顯的差異。觀察分解距離時，使用相機使動作靜止。此外，依照液體的性質也會有差異，茲此對水和氫氧化鉀水溶液(稱為KOH)進行測試。在每一例中，「分解距離」意指噴流分解成液滴所需的板下距離。

1.埋頭孔的效應

此等預備實驗的條件為穩定壓力水頭70毫米，以水或KOH作為液體。

2.5毫米直徑的孔洞，其具有8毫米寬的埋頭孔(角度118°)，以水作為液體：上方埋頭孔：分解距離105-125毫米

無埋頭孔：分解距離60-90毫米

下方埋頭孔：分解距離40-50毫米

3毫米直徑的孔洞，其具有9.5毫米寬的埋頭孔(角度118°)，以水作為液體：上方埋頭孔：分解距離78-125毫米

無埋頭孔：分解距離66-115毫米

下方埋頭孔：分解距離65-90毫米

3毫米直徑的孔洞，其具有9.5毫米寬的埋頭孔(角度118°)，以KOH作為液體：上方埋頭孔：分解距離120-200毫米

無埋頭孔：分解距離100-170毫米

下方埋頭孔：分解距離60-100毫米

3毫米直徑的孔洞，其具有6毫米寬的埋頭孔(角度60°)，以KOH作為液體：上方埋頭孔：分解距離105-180毫米

無埋頭孔：分解距離85-150毫米

下方埋頭孔：分解距離48-78毫米

此等實驗清楚呈現若要達成較短的分解距離，關鍵為在板的下側提供埋頭孔。亦清楚呈現氫氧化鉀水溶液的分解距離通常會大於水。

2.溫度的效應

氫氧化鉀水溶液的黏性隨著溫度而改變，因此可預期分解距離亦依溫度而變。如表1所示，在使用具有下方埋頭孔的2.5毫米孔洞、角度為118°、深度為3毫米的情況下(亦即寬度約12毫米)，可觀察到此結果。在每一例中，壓力水頭為70毫米的液體。

當燃料電池系統10中的電解質循環穿過解耦模組44時，操作溫度通常約為55°或60℃，清楚呈現分解距離上升至約50℃時，分解距離減少，但在較高溫度則逐漸增加。

3.不同孔洞形狀的效應

對於具有不同直徑D、不同角度和深度埋頭孔的孔洞亦進行實驗，方法為使用氫氧化鉀水溶液電解質作為液體，溫度為60℃。在每一例中，壓力水頭為70毫米的液體。在每一例中，進行多次觀察(每一例中至少4次)，分解距離值L的平均和範圍如表2所示：

此資料顯示最佳結果，亦即最短和最一致的 分解距離L可藉由2.5毫米孔洞而獲得，較佳為埋頭孔的角度為60°且深度為2毫米(大致如第4圖所示)。然而，清楚可知亦可另外使用一系列其他孔洞和埋頭孔大小。

因此，重新參照上述解耦模組44，其具有如 第6圖和第7圖所示的孔洞64，分解距離的預期或平均值為60毫米(最短和最長之間的範圍為35毫米)。因此，最長預期分解距離為約77.5毫米。多孔板60底部和收集盤66中的電解質液位之間的高度(由側壁70的高度決定)為100毫米，如此一來可使分解距離變動。在此種情況下，可預期電解質噴流在到達收集盤66中的電解質之前將全數分解成液滴。

例如，對以52公升/分鐘流入解耦模組44的 電解質進行測試。若多孔板60位在收集盤66中的電解質液位上方的高度使液體噴流開始分解，則入口埠62和出口埠72之間量測到的電阻為75kΩ。相較之下，若多 孔板60位在收集盤66中的電解質液位上方的高度使液體噴流分解再到達電解質，則觀察到的電阻為2-6MΩ。

已知孔洞64的數量應依照預期的最大電解 質流率選擇。在解耦模組44，當供應到入口埠62的電解質之流率增加，則多孔板60上方的電解質之深度亦增加，例如可為70毫米，其中電解質流率為52公升/分鐘。 若電解質之流率減少，則多孔板60上方的電解質之深度亦將減少；且分解距離亦減少，而使電阻可能略微增加。 例如，在電解質之深度為20毫米的流率下，觀測到的電阻增加到4-10MΩ。

已知解耦模組44可不同於上述者，同時又位 在本發明的範圍內。在一變形例中，多孔板60相對於收集盤66的高度可調整，因此可按照不同流率最佳化分解距離，例如若流率增加，則高度可增加。此外，模組及其元件的尺寸和形狀可不同。穿過多孔板60的孔洞之數量和尺寸可不同，例如在一範例中，只有90個孔洞，而在另一範例中，則有150個孔洞；且多孔板60在來自收集盤66的溢流液位上方的高度可能不同，例如在一範例中，高度為80毫米，而在另一範例中，高度則為150毫米，更一般而言，高度通常介於60毫米和200毫米，雖然高度會依照即將通過的最大液體流率而不同。關於次級解耦單元75，可僅有1個溢流通道(等同於側壁70)供多餘液體流通，或可有超過兩個溢流通道；且不為每個溢流通道設有不同的管78(含孔洞80)，而是可將複數個溢流通道輸送到共用管78。此外，管78可配置用於調 整孔洞80開啟數量的裝置，例如可滑過管78外側的封套。

在另一替代方案中，不使用管78，而是可具 有溢流電解質液體被輸送到的次級多孔板，次級多孔板的下表面位於解耦模組的底部上方且距離足夠遠，使電解質落下穿過次級多孔板之後再分解成液滴。在此情況下，次級解耦單元的運作方式大致同於主要解耦單元56。然而，缺點在於解耦模組的整體高度必須較高，原因是穿過次級多孔板之孔洞而出現的液體噴流為朝下，然而穿過孔洞80出現的液體噴流為至少部分向上。

雖然如上所述，次級解耦單元75和主要解耦 單元56皆位在相同外殼內，但在替代方案中，次級解耦單元可由不同外殼中的不同單元構成。

亦應理解雖然第1圖的燃料電池系統10提供 不同的解耦模組44以供應電解質到每個燃料電池堆疊20，在修改例中，解耦模組44可另外供應電解質到複數個燃料電池堆疊20。作為另一替代方案，亦應理解可從兩個不同的解耦模組44供應電解質到單一燃料電池堆疊20。亦應理解燃料電池系統10的其他面向可變更，例如電解質儲存槽12可配置不同裝置以調整其溫度，例如廢熱回收裝置。

34‧‧‧集管

34a‧‧‧連結器

35‧‧‧解耦器

36‧‧‧箱體

36a‧‧‧蓋體

46‧‧‧液流導管

48‧‧‧排氣孔

52‧‧‧共同流出管

Claims (15)

1. 一種燃料電池系統，包含至少1個燃料電池堆疊，及再循環網絡，用於使液體電解質循環通過每個燃料電池堆疊，再循環網絡在再循環網絡中包含液體供應導管和解耦模組；該解耦模組包含由多孔板分隔的上腔室和下腔室，且該液體供應導管配置成經由入口埠供應該液體電解質到該上腔室；該多孔板的表面積至少為該入口埠截面積的2倍，並界定多個孔洞，每個孔洞為錐坑孔，使液體電解質穿過流入下腔室；下腔室包含收集通過孔洞落下的液體電解質之收集盤，該收集盤與該再循環網絡的液流導管連通，該收集盤位於該板的下方且間隔足夠距離使通過錐坑孔而落下的該液體電解質在到達收集盤之前即分解成液滴。
2. 如請求項1之燃料電池系統，其中該多孔板的表面積至少為該入口埠截面積的20倍。
3. 如請求項1或2之燃料電池系統，其中該通過該入口埠的該液流並未與任何孔洞對齊。
4. 如請求項1至3中任一項之燃料電池系統，其中該通過該入口埠的該液流大致垂直於該孔洞的方向。
5. 如上述請求項中任一項之燃料電池系統，其中該通過多孔板的孔洞為位在多孔板下表面的錐坑。
6. 如請求項5之燃料電池系統，其中該孔洞為錐坑而形成截頭圓錐體凹槽，其相反表面彼此的傾斜角度不超過130°，且深度設計成使每該個孔洞的最低部分直徑不超過該孔洞非錐坑部分直徑的5倍。
7. 如請求項1至6中任一項之燃料電池系統，其中該收集盤安裝於該解耦模組基底上方。
8. 如請求項1至7中任一項之燃料電池系統，其中解耦模組位在從燃料電池堆疊輸送用過之電解質的導管中。
9. 如請求項1至7中任一項之燃料電池系統，其中解耦模組位在輸送電解質到燃料電池堆疊的導管中，其中該收集盤在高於該液流導管的位置配置至少1個溢流通道以輸送任何多餘電解質。
10. 如請求項9之燃料電池系統，其中每個溢流通道與次級解耦單元連通以便將該多餘液體電解質分解成液滴。
11. 如請求項10的燃料電池系統，其中該次級解耦單元包含管道，液體電解質被安排成從該溢流通道輸送到該管道，該管道界定具有穿過其外壁的小孔洞的部分，該液體電解質可通過此小孔洞而成為液體噴流。
12. 如請求項11之燃料電池系統，其中該具有該小孔洞的該管道部分大致朝水平方向延伸。
13. 如請求項11或12之燃料電池系統，其中該通過管道壁的小孔洞在該水平面上方定位，因此該液體噴流從該管道部分的該上側出現。
14. 如請求項10至13之任一項的燃料電池系統，其中該次級解耦單元夠成為輸送流率不超過通過該多孔板的流率之一半。
15. 如請求項10至14之任一項的燃料電池系統，其中該次級解耦模組與該解耦模組具有共用的外殼。