TW201624811A - 氣冷燃料電池系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種氣冷電子器件模組。該氣冷電子器件模組包含一外殼及安置於該外殼內且將該外殼分隔為一第一部分及一第二部分之一熱交換器。該氣冷電子器件模組亦包含安置於該第一部分內之一或多個電子組件及安置於該第二部分內之一或多個額外電子組件。該氣冷電子器件模組進一步包含經構形以將空氣吹入至該第二部分中之至少一個風扇。該第一部分中之該空氣係實質上停滯的。

Description

氣冷燃料電池系統

本發明大體上係關於燃料電池系統，且更特定言之係關於氣冷燃料電池系統。

在一些燃料電池系統中，電子組件容置於與燃料電池模組分開之一單獨空氣調節模組中。然而，此導致較大系統大小及歸因於空氣調節器中之較差熱轉移及損耗之效率降低。在一些燃料電池系統中，電子組件經水冷卻。然而，此導致與空氣調節相同之複雜性。舉例而言，易洩漏之冷卻劑需循環穿過電子組件，以便冷卻電子組件。此外，並行維護明顯較不適當，此係因為在操作期間必須斷開冷卻線。

在一個態樣中，本發明描述一種氣冷電子器件模組。該氣冷電子器件模組包含一外殼及安置於該外殼內且將該外殼分隔為一第一部分及一第二部分之一熱交換器。該氣冷電子器件模組亦包含安置於該第一部分內之一或多個電子組件及安置於該第二部分內之一或多個額外電子組件。該氣冷電子器件模組進一步包含經構形以將空氣吹入至該第二部分中之至少一個風扇。該第一部分中之該空氣係實質上停滯的。

在另一態樣中，本發明描述一種燃料電池模組箱。該燃料電池模組箱包含含有至少一個氣冷電子器件模組之一第一隔室及含有一或 多個發電組件之一第二隔室。該至少一個氣冷電子器件模組包含一外殼及安置於該外殼內且將該外殼分隔為一第一部分及一第二部分之一熱交換器。該至少一個氣冷電子器件模組亦包含安置於該第一部分內之一或多個電子組件及安置於該第二部分內之一或多個額外電子組件。該至少一個氣冷電子器件模組亦包含經構形以將空氣吹入至該第二部分中之至少一個風扇。該第一部分中之該空氣係實質上停滯的。

在另一態樣中，本發明描述一種燃料電池系統。該燃料電池系統包含一基座、安置於該基座上之至少一個燃料電池系統模組及安置於該基座上之一燃料處理模組或一電力調節模組之至少一者。該至少一個燃料電池系統模組包含一燃料電池模組箱，該燃料電池模組箱透過該基座與該燃料處理模組或該電力調節模組之至少一者連接。該燃料電池模組箱包含含有至少一個氣冷電子器件模組之一第一隔室及含有一熱匣之一第二隔室，該熱匣含有一或多個燃料電池堆疊及一配套設施子系統。該氣冷電子器件模組包含一外殼及安置於該外殼內且將該外殼分隔為一第一部分及一第二部分之一熱交換器。該氣冷電子器件模組亦包含安置於該第一部分內之一或多個電子組件及安置於該第二部分內之一或多個額外電子組件。該氣冷電子器件模組進一步包含經構形以將空氣吹入至該第二部分中之至少一個風扇。該第一部分中之該空氣係實質上停滯的。

在又另一態樣中，本發明描述一種操作一燃料電池系統之方法。該方法包含由定位於一燃料電池模組箱之一第一隔室中之一熱匣中之一或多個燃料電池堆疊產生電流。該方法亦包含將該電流從該熱匣提供至定位於該燃料電池模組箱之一第二隔室中之一電子器件模組。該電子器件模組包含含有至少一個電子組件之一第一部分及含有至少一個額外電子組件之一第二部分。該第一部分中所含之空氣係實質上停滯的。該方法進一步包含使冷卻空氣流動至該電子器件模組之 該第二部分中以將熱從該第一部分及該第二部分移除。

1‧‧‧外殼

2‧‧‧氣冷電子器件模組

3A‧‧‧DC/DC轉換器

3B‧‧‧控制電路

4‧‧‧第一部分/第一氣區/非氣流區域

5‧‧‧熱交換器

6‧‧‧第二部分/第二氣區/氣流區域

7‧‧‧變壓器

8‧‧‧風扇

9‧‧‧電感器

10‧‧‧燃料電池系統

11‧‧‧散熱片

12‧‧‧電輸入

13‧‧‧熱匣

14‧‧‧輸入/輸出模組

15‧‧‧單向出口

16‧‧‧燃料處理模組

17‧‧‧電輸出/重組器

18‧‧‧電力調節模組

19‧‧‧單向進口

20‧‧‧基座

21‧‧‧單向閥

22‧‧‧燃料電池模組箱

24‧‧‧電箱

25‧‧‧平台

26‧‧‧燃料電池箱

27‧‧‧配套設施(BOP)子系統

30‧‧‧門

32‧‧‧內部

34‧‧‧外部

36‧‧‧突出部分

37‧‧‧電連接

38‧‧‧框架部件

40‧‧‧空氣過濾器

41‧‧‧膨脹室

42‧‧‧進口/進氣口

44‧‧‧出口

45‧‧‧內腔

46‧‧‧多孔篩網

47‧‧‧擋板

48‧‧‧開口

50‧‧‧第一臂

51‧‧‧第一端

52‧‧‧第二端

54‧‧‧第二臂

55‧‧‧第一端

56‧‧‧第二端

59‧‧‧進氣通風口

70‧‧‧現場可替換燃料電池模組(FCM)

72‧‧‧可移除支撐件

100‧‧‧燃料電池系統模組

1300‧‧‧步驟

1310‧‧‧步驟

1320‧‧‧步驟

併入本文中且構成本說明書之部分之隨附圖式圖解說明所揭示裝置及方法之實例且與在上文給出之一般描述及在下文給出之詳細描述一起用於說明本發明之特徵。

圖1係根據本發明之一氣冷電子器件模組之一示意性側視圖。

圖2描繪根據本發明之一氣冷電子器件模組之一示意性三維透視圖。

圖3描繪根據本發明之電子器件及其他組件被移除之一燃料電池模組箱之一三維視圖。

圖4描繪根據本發明之包含各種電子器件及組件之一燃料電池模組箱之一三維視圖。

圖5係根據本發明之一燃料電池系統之一等角視圖。

圖6係根據本發明之處於一打開狀態中之可用於燃料電池系統中之一門之一等角視圖。

圖7a描繪根據本發明之可用於燃料電池系統中之一門之一外部視圖。

圖7b描繪根據本發明之可用於燃料電池系統中之一門之一內部視圖。

圖8係根據本發明之沿著圖7a中之線A-A所取得之可用於燃料電池系統中之一門之一橫截面視圖，其展示穿過該門之一氣流。

圖9係根據本發明之沿著圖7a之線A-A所取得之可用於燃料電池系統中之一門之一示意性橫截面視圖，其展示穿過該門之一氣流。

圖10係根據本發明之側壁被移除之一燃料電池系統之一側視圖，其展示處於一閉合位置中之門。

圖11係根據本發明之側壁被移除之一燃料電池系統之一側視圖， 其展示處於一打開位置中之門。

圖12係展示根據本發明之一燃料電池系統模組之一等角視圖，其包含一現場可替換燃料電池模組(FCM)，其中門被移除。

圖13展示圖解說明根據本發明之操作燃料電池系統之一方法之一實例之一流程圖。

將參考隨附圖式詳細描述各種實例。在可能的情況下，將貫穿圖式使用相同元件符號以指代相同或類似零件。對特定實例及實施方案所做之參考係出於闡釋性目的，且不旨在限制本發明或申請專利範圍之範疇。亦應理解，在圖式中展示之實例並不相互排斥。在一個實例中(例如，在一個圖式中)展示之特徵可包含於其他實例中(例如，其他圖式中)。

氣冷電子器件模組

可(例如)藉由空氣、水等等冷卻在燃料電池系統中利用之電子器件。本發明者意識到，當藉由空氣冷卻電子組件時，將此等電子組件曝露至一冷卻氣流可引起電子組件中及/或電子器件板上之腐蝕及/或短路。此導致電力電子器件模組之縮短的壽命。可在電子組件之一燃料電池系統之一外殼中提供兩個或兩個以上分離(例如，單獨)氣區(例如，雙氣區)以用於電子組件。一第一氣區可被實質上密封且可包含加壓空氣。第一氣區可包含易受歸因於空氣中之水分、粉塵、燃料或其他污染物之腐蝕及/或短路之電子組件。相較於第二氣區中所含之電子組件，第一氣區內所含之敏感電子組件不會產生大量熱。加壓空氣可實質上阻止多數空氣及/或燃料及空氣混合物形成在電子組件上之第一氣區內側。此外，因為加壓空氣亦係實質上停滯的，故水分及其他污染物無法自由進入敏感電子組件(例如，第一氣區內不存在氣流或存在有限氣流)。一第二氣區可包含較不易受歸因於空氣中之水 分、粉塵、燃料或其他污染物之腐蝕及/或短路之電子組件。相較於第一氣區內所含之電子組件，第二氣區中所含之較不敏感電子組件可產生大量熱，且因此可能需藉由空氣或其他冷卻劑流而冷卻。較不敏感電子組件可為主要熱源/產生器且第二氣區中之電子組件與第一氣區中之電子組件相比可在操作期間產生更多熱。可在第二氣區中提供(例如，藉由一或多個風扇)具有一速度之一氣流以提供其中所含之發熱電子組件之充分冷卻。在具有分離氣區結構設計之情況下，將停滯、實質上無水分之空氣提供至第一氣區內所含之對水分敏感之低發熱電子組件，且將流動冷卻空氣提供至第二氣區內所含之對水分較不敏感之高發熱電子組件。

圖1係根據本發明之一氣冷電子器件模組2之一示意性側視圖。氣冷電子器件模組2可包含於一燃料電池系統模組100中(在例如，圖4中展示)。電子器件模組2可包含一外殼1。外殼1可界定用於容納各種電子組件之一體積或空間。在一個實例中，外殼1可分隔為一第一部分4(一第一氣區4或一非氣流區域4)及一第二部分6(一第二氣區6或一氣流區域6)。此兩個單獨部分(例如，氣區)允許分開電子器件模組2中所含之空氣。第一部分4可經構形以含有在燃料電池系統模組100中利用之一或多個電子組件，包含(例如)一或多個DC/DC轉換器3A(圖2)及一或多個控制電路3B(圖2)。第一部分4內所含之一或多個電子組件不會產生大量熱，但可易受歸因於空氣中之水分、粉塵、燃料或其他污染物之腐蝕及/或短路。第二部分6可經構形以含有其他電子組件，其等可產生大量熱，且可較不易受歸因於空氣中之水分、粉塵、燃料或其他污染物之腐蝕及/或短路。第二部分6內所含之電子組件可包含(例如)一變壓器7及/或一電感器9。在一些實例中，變壓器7及/或電感器9可塗佈或塗刷有一保護材料以阻止或減少由冷卻空氣內之水分、粉塵、燃料或其他污染物引起之損害。

參考圖1，包含於第二部分6中之發熱電子組件可能需冷卻。電子器件模組2可包含安置於外殼1之至少一端(例如，一前端、一後端或一側端)之至少一個風扇8。至少一個風扇8可將冷卻空氣吹入至第二部分6中以冷卻第二部分6內所含之組件。如在圖2及圖4中描繪，電子器件模組2可包含安置於電子器件模組2之前端(或後端、側端)處之一個以上風扇8。電子器件模組2可包含安置於外殼1內，將外殼1分隔為第一部分4及第二部分6之一熱交換器5。熱交換器5連同(諸)其它分離器可實質上密封第一部分4以與包含於第二部分6中之空氣隔絕，從而充當一障壁以實質上阻止第二部分6中之冷卻空氣流動至第一部分4中，藉此保護第一部分4內所含之敏感電子組件不受冷卻空氣中及圍繞外殼1之大氣中之空氣中之水分、燃料、粉塵及/或其他污染物的影響。空氣可按一所要速度在第二部分6內流動以提供冷卻至安置於第一部分4內之電子組件，如在下文論述。第一部分4內之氣流可受到限制(例如，實質上停滯)。在一個實例中，第一部分4可含有加壓空氣(例如，在大於1atm，諸如1.1atm至2atm之壓力下)，此進一步限制其中之氣流。由第一部分4中之電子組件產生之熱可透過熱交換器5自第一部分4轉移(例如，移除)至第二部分6(例如，藉由第一部分4內所含之空氣與熱交換器5之間的熱交換)，其中使第二部分6內所含之冷卻空氣流動將熱自熱交換器5帶走。因此，可藉由熱交換器5及第二部分6中之冷卻空氣移除第一部分4內之熱。

熱交換器5可包含任何合適熱交換組件或裝置，諸如由一導熱材料製成之一分離板。舉例而言，熱交換器5可包含散熱器，諸如散熱片。熱交換器5可包含任何合適材料，諸如，例如鋁、一鋁合金或適用於熱交換之任何其他金屬或金屬合金。在一些實例中，熱交換器5可包含自熱交換器5懸掛下來之一水平或垂直板。舉例而言，熱交換器5可包含自熱交換器5朝向第二部分6垂直延伸之至少一個散熱片 11，如在圖2中展示。至少一個散熱片11可包含鋁、一鋁合金或用於熱交換之任何其他合適材料。散熱片11可呈任何合適形狀或形式，諸如板、蜂巢形狀等等。隨著冷卻空氣通過散熱片11，自第一部分4中之空氣轉移至散熱片11之熱可由冷卻空氣帶走(例如，熱在散熱片11與冷卻空氣之間交換)。

參考圖1，電子器件模組2之第一部分4可包含一單向進口或閥19及一單向出口或閥15。儘管在圖1中被展示為安置於電子器件模組2之後端處，但單向進口19及/或單向出口15可安置於外殼1之任何其他合適位置處。當第一部分4內之一壓力低於一第一臨限壓力(例如，1.013x10⁵帕斯卡(Pascal)或1atm)時，單向出口15可經密封(例如，閉合)，從而阻止空氣流出第一部分4。當第一部分4內之壓力超過第一臨限壓力時(例如，歸因於第一部分4中所含之空氣之溫度之一升高)，單向出口15可打開以允許第一部分4內所含之空氣之一部分離開第一部分4至外殼1外側之大氣，藉此降低第一部分4內之壓力。當第一部分4內之壓力大於一第二臨限壓力(例如，1.013x10⁵帕斯卡或1atm)時，單向進口19可經密封(例如，閉合)，從而阻止空氣自大氣流動至第一部分4中。當第一部分4內之壓力低於第二臨限壓力時(例如，歸因於第一部分4內之空氣之溫度之一降低)，單向進口19可打開以允許空氣自外殼1外側之大氣流動至第一部分4中，藉此增大第一部分4內之壓力。第一臨限壓力可相同於或可不相同於第二臨限壓力。在一些實例中，單向進口19及/或單向出口15可包含一可滲透薄膜，該可滲透薄膜經構形以當一側上之一壓力超過一臨限壓力時允許氣流穿過它。

替代性地或另外，第一部分4可包含定位於熱交換器5中之一合適部分處之一單向閥21，該單向閥21將第一部分4與第二部分6分開。當第一部分4內之壓力低於一第三臨限壓力(例如，2.026x10⁵帕斯卡或 2atm)時，單向閥21可經密封(例如，閉合)，從而阻止第一部分4內之停滯空氣離開至第二部分6中。當第一部分4內之壓力超過第三臨限壓力時(例如，歸因於第一部分4中所含之空氣之溫度之升高)，單向閥21可打開以允許空氣之一部分自第一部分4流動至第二部分6中，藉此充當一釋壓閥。來自第一部分4之空氣可流動通過單向閥21至第二部分6之任何合適位置。在一個實例中，來自第一部分4之空氣可流動通過單向閥21至變壓器7。單向閥21可為任何合適閥。在一個實例中，單向閥21可包含一可滲透薄膜。可滲透薄膜可經構形以僅當第一部分4內之壓力超過第三臨限壓力時允許第一部分4內之空氣流動至第二部分6中。第三臨限壓力可相同於或可不相同於第一及/或第二臨限壓力。注意，電子器件模組2之第一部分4含有實質上停滯空氣，除當單向進口19、單向出口15或單向閥21打開時以外。

圖2展示根據本發明之在圖1中展示之氣冷電子器件模組2之一示意性三維透視圖。如在圖2中展示，氣冷電子器件模組2可包含前端處之一個以上風扇8(例如，三個風扇)。在一個實例中，至少一個散熱片11可自將第一部分4與第二部分6分開之熱交換器5朝向第二部分6延伸。隨著冷卻空氣流動通過第二部分6，冷卻空氣與至少一個散熱片交換熱。儘管未在圖2中展示，但是應理解，熱交換器5亦可包含在第一部分4內延伸以與第一部分4中所含之空氣交換熱之至少一個散熱片11。

如在圖2中展示，氣冷電子器件模組2可進一步包含一電輸入12。電輸入12可包含來自在圖4中展示之一熱匣13內所含之燃料電池堆疊之電連接(有線或無線)。氣冷電子器件模組2可進一步包含一電輸出17。電輸出17可包含導向至燃料電池系統之另一組件(諸如，例如在圖5中展示之一輸入/輸出模組14或在圖5中展示之一電力調節模組18)之電連接(有線或無線)。氣冷電子器件模組2可包含連接各種電 子組件(諸如，例如DC/DC轉換器3A、控制電路3B、變壓器7及/或電感器9)之一或多個電連接37(有線或無線)。

燃料電池模組箱

圖3及圖4展示包含一燃料電池模組箱22之燃料電池系統模組(例如，電力模組)100之實例。出於闡釋性目的，圖3展示燃料電池系統模組100之其他組件被移除之燃料電池模組箱22之一三維視圖。圖4展示電子器件及其他組件安裝於其中之燃料電池模組箱22之一三維視圖。燃料電池模組箱22為一電箱24(第二隔室)及一燃料電池箱26(第一隔室)提供單獨氣隙，其中電箱24可維持一正表壓而燃料電池箱26可維持一負表壓。可在燃料電池模組箱22之一共同框架或外殼中提供燃料電池箱26及電箱24。此設計減小燃料電池系統模組100之大小，從而允許燃料電池系統模組100適配至用於室內應用(諸如貨物升降機及貨物走廊)之小空間中。燃料電池模組箱22可包含將燃料電池模組箱22分隔為燃料電池箱26及電箱24之至少一個壁或平台25。圖3及圖4展示電箱24經堆疊於燃料電池箱26之頂部上。應理解，在一些實例中，電箱24可提供在燃料電池箱26下方。在一些實例中，燃料電池箱26及電箱24可並排配置。

電箱24可經構形以含有在圖1至圖2中展示之一或多個電子器件模組2。如在圖3及圖4中展示，一個以上電子器件模組2可安置於在電箱24中提供之一個以上槽中。燃料電池箱26可經構形以含有一或多個其他燃料電池系統電子器件，諸如一或多個發電組件。一或多個發電組件可包含一熱匣13，該熱匣13含有一或多個燃料電池堆疊及包含鼓風機、閥及控制板等等之一配套設施(BOP)子系統27。圖4亦展示各電子器件模組2可包含一個以上風扇8(例如，三個風扇)。

燃料電池系統

圖5展示根據本發明之一燃料電池系統10。燃料電池系統10可含 有在2007年1月22日申請之美國專利申請案第11/656,006號及2011年9月23日發佈之美國專利第8,440,362 B2號(該等案之全部內容以引用的方式明確併入本文中)中描述之燃料電池模組及組件。燃料電池系統10可為模組化的，即，其可包含一或多個燃料電池系統模組100及其他模組。模組化燃料電池系統10可允許靈活的系統安裝及操作。模組化燃料電池系統10允許所安裝發電容量之靈活擴展。模組化燃料電池系統10亦增大發電之可靠性，且使用一單一設計集增大燃料處理之靈活性及電力輸出電壓及頻率之靈活性。模組化設計導致具有高可用性及可靠性之一「始終開啟(always on)」單元。舉例而言，當一個燃料電池系統模組100離線時(例如，用於維護、修理或替換)，其他燃料電池系統模組100不會受影響且可繼續操作。模組化設計亦提供擴展以滿足消費者之安裝之特定要求之一容易手段。舉例而言，當電力需求增大時，模組化設計使增大燃料電池系統模組100之數目變容易以產生更多電力。模組化設計亦允許使用可用燃料及所需電壓及頻率，其等可隨著消費者及/或地理區域而變化。

燃料電池系統10可包含在上文參考圖3至圖4描述之一或多個燃料電池系統模組100。燃料電池系統10亦可包含一或多個燃料處理(或燃料輸入)模組16。燃料電池系統10可包含一或多個電力調節(例如，電輸出)模組18。燃料電池系統模組100可透過在燃料電池系統10內(例如，在基座20中)提供之電線、電纜及/或導管與燃料處理模組16或電力調節模組18之至少一者電連接及/或流體連接。舉例而言，燃料電池系統模組100可透過在基座20中提供之電線與電力調節模組18及/或燃料處理模組16電連接。燃料電池系統模組100可透過在基座20中提供之流體導管(例如，管道)與燃料處理模組16流體連接，且可從燃料處理模組16接收燃料，諸如脫硫燃料。

電力調節模組18可經構形以遞送直流電(DC)、交流電(AC)或兩 者。電力調節模組18可包含將DC轉換為AC之一機構，諸如一換流器。燃料電池系統10可包含任何數目個燃料電池系統模組，諸如2至30個燃料電池系統模組100。舉例而言，在圖5中展示之燃料電池系統10包含六個燃料電池系統模組100(並排配置成一列)、一個燃料處理模組16及一個電力調節模組18。燃料電池系統模組100、燃料處理模組16及電力調節模組18可安置於一共同基座20上。基座20亦可為可連接燃料電池系統模組100與燃料處理模組16及/或電力調節模組18之佈線電纜、電力線、導管提供一共同空間。燃料電池系統模組100、燃料處理模組16及電力調節模組18之各者可包含其自身之箱。替代性地或另外，如將在下文更詳細描述，燃料處理模組16及電力調節模組18可組合為安置於一個箱中之一單一輸入/輸出模組14。

燃料電池系統模組100之各者包含燃料電池模組箱22，該燃料電池模組箱22可分隔為電箱24及燃料電池箱26。燃料電池箱26可經構形以容置至少一個熱匣13。各熱匣13可含有燃料電池之一或多個堆疊或行(為闡明起見未展示)，諸如，例如，具有被導電互連板分開之一陶瓷氧化物電解質之固態氧化物燃料電池之一或多個堆疊或行。其他燃料電池類型(諸如質子交換薄膜(PEM)、熔融碳酸鹽、磷酸等等)亦可包含於熱匣13中。燃料電池堆疊可包含外部及/或內部歧管化堆疊。舉例而言，燃料電池堆疊可針對燃料及空氣內部歧管化，其中燃料及空氣立管延伸穿過燃料電池層中及/或燃料電池之間的互連板中之開口。

替代性地或另外，燃料電池堆疊可針對燃料內部歧管化且針對空氣外部歧管化，其中僅燃料進口及排氣立管延伸穿過燃料電池層中及/或燃料電池之間的互連板中之開口，如在2010年5月11日發佈之美國專利第7,713,649號中描述，該案之全部內容以引用的方式明確併入本文中。燃料電池可具有不同燃料/氣流構形。舉例而言，各燃料電 池可具有一交叉流構形(其中空氣及燃料在各燃料電池中之電解質之相對側上大致垂直於彼此而流動)、一逆流平行構形(其中空氣及燃料在各燃料電池中之電解質之相對側上大致平行於彼此但在相反方向上流動)及/或一同向流動平行構形(其中空氣及燃料在各燃料電池中之電解質之相對側上大致平行於彼此在相同方向上流動)。

燃料處理模組16可包含一箱，該箱含有用於預處理一燃料之組件，諸如，例如吸附床(例如，脫硫劑及/或其他雜質吸附床)。燃料處理模組16可經構形以處理不同類型之燃料。舉例而言，燃料處理模組16可包含在相同箱中或在單獨箱中之一柴油燃料處理模組、一天然氣燃料處理模組或一乙醇燃料處理模組之至少一者。可在各燃料處理模組16中提供針對一特定燃料客製化之一不同床組成。燃料處理模組16可處理以下燃料之至少一者：自一管線提供之天然氣、壓縮天然氣、甲烷、丙烷、液態石油氣、汽油、柴油、家用燃料油、煤油、JP-5、JP-8、航空燃料、氫氣、氨氣、乙醇、甲醇、合成氣體、生物氣體、生物柴油及其他合適碳氫化合物或含氫燃料。在一些實例中，一重組器17可包含於燃料處理模組16中。在一些實例中，重組器17可與(諸)燃料電池堆疊熱整合。在此等實例中，一單獨重組器17可安置於一各自燃料電池系統模組100中之各熱匣13中。在一些實例中，若使用內部重組燃料電池，則一外部重組器17可被省略。燃料處理模組16可(例如)經由在基座20中提供之導管與一或多個燃料電池系統模組100流體連接，以將經處理燃料(例如，脫硫燃料)提供至一或多個燃料電池系統模組100。

電力調節模組18可包含一箱，該箱含有用於將由包含於燃料電池系統模組100中之一燃料電池堆疊產生之DC電力轉換為AC電力之組件(例如，在2010年4月27日發佈之美國專利第7,705,490號中描述之DC/DC及DC/AC轉換器，該案之全部內容以引用的方式明確併入本文 中)、用於將AC電力輸出至一電網之電連接器、用於管理電瞬變之電路、一系統控制器(例如，一電腦或專用控制邏輯裝置或電路)。電力調節模組18可經構形以將來自燃料電池模組之DC電力轉換為不同AC電壓及頻率。可提供208V、60Hz；480V、60Hz；415V、50Hz及其他常見電壓及頻率之設計。電力調節模組18可(例如)經由在基座20中提供之電線與一或多個燃料電池系統模組100電連接，以提供電力至燃料電池系統模組100且接收由燃料電池系統模組100產生之電力。

參考圖5，在一些實例中，燃料處理模組16及電力調節模組18可使用一共同箱容置於一個單一輸入/輸出模組14中。當提供一單一輸入/輸出模組14時，燃料處理模組16及電力調節模組18可垂直安置(例如，電力調節模組18可堆疊於燃料處理模組16脫硫劑罐/床上方或下方)或彼此並排安置於單一輸入/輸出模組14內。

如在圖5中展示，可針對六個燃料電池系統模組100之一列提供一個輸入/輸出模組14，該六個燃料電池系統模組100線性地並排配置於輸入/輸出模組14之一側上。燃料電池系統模組100之該列可定位成(例如)鄰近於燃料電池系統10所提供電力之一建築。雖然在圖5中展示燃料電池系統模組100之一列，但燃料電池系統10可包含一列以上燃料電池系統模組100。舉例而言，燃料電池系統10可包含背對背、端對端、並排堆疊或上下堆疊之兩列或兩列以上燃料電池系統模組100。

燃料電池系統10可易於擴展。舉例而言，可基於由燃料電池系統10服務之建築或其他設備之電力需求在燃料電池系統10中提供任何合適數目個燃料電池系統模組100。亦可按其他比率提供燃料電池系統模組100及輸入/輸出模組14。舉例而言，在一些實例中，可鄰近於一個輸入/輸出模組14提供六個以上或六個以下燃料電池系統模組100。此外，燃料電池系統10可包含一個以上輸入/輸出模組14(例 如，兩個輸入/輸出模組14，其等各含有一單獨的燃料處理模組16及一單獨的電力調節模組18)。儘管在圖5中展示之實例中，輸入/輸出模組14安置於燃料電池系統模組100之該列之端部處，但輸入/輸出模組14亦可安置於燃料電池系統10之其他位置處，諸如，例如燃料電池系統模組100之該列之中心。取決於消費者之規格(例如，電力需求)，一或多個燃料電池系統模組100可添加至燃料電池系統10，或一或多個燃料電池系統模組100可關閉或自燃料電池系統10移除。

燃料電池系統10可依方便系統之維修之一方式構形。常規維修之組件(諸如消耗性組件)可放置於一單一模組中以減少維修的時間量。舉例而言，用於一天然氣燃料系統之一沖洗氣及脫硫劑材料可放置於一單一模組(例如，燃料處理模組16或經組合輸入/輸出模組14)中。一維修人員在常規維護期間可僅需接達一單一模組或箱以維修該等組件。因此，可在不打開其他模組或箱且不維修、修理或移除其他模組或箱之情況下維修、修理或自燃料電池系統10移除燃料電池系統模組100、輸入/輸出模組14、燃料處理模組16及電力調節模組18之各者。

舉例而言，如在上文描述，燃料電池系統10可包含多個燃料電池系統模組100。在一些實例中，當至少一個燃料電池系統模組100離線時(例如，未藉由包含於燃料電池系統模組100中之熱匣13中之堆疊發電)，其餘燃料電池系統模組100、燃料處理模組16及電力調節模組18(或經組合輸入/輸出箱14)不會受到影響且可繼續操作以發電。此外，燃料電池系統10可含有超過一個之各類型之模組100、14、16或18。在一些實例中，當一特定類型之至少一個模組離線時，相同類型之其餘模組不會受到影響且可繼續操作。

在一些實例中，在包含複數個模組或箱之一燃料電池系統10中，模組100、14、16或18之各者可個別地斷開電連接、個別地自燃 料電池系統10移除及/或個別地維修或修理而不影響燃料電池系統10中之其他模組之操作，從而允許燃料電池系統10繼續發電。若一個熱匣13中之燃料電池之一個堆疊發生故障或出於維修目的而離線，則可能無需關閉整個燃料電池系統10。

門

因燃料電池堆疊熱匣之顯著大小，大型固定燃料電池系統箱具有大箱門。門可為一至三米高×一至三米寬且由金屬(諸如鋼或鋁)製成。門之大尺寸導致對箱之更高機械負載要求、增大門重量及處置門之增大難度。此外，大的門需各箱與一鄰近結構(例如，一建築、另一箱等等)之間大量被浪費的間隔空間以允許側向鉸接之門打開/關閉。

一習知開門機構(諸如一左側或右側鉸接之機構)將使打開之門留在可阻礙至箱內側之接達之一位置中(尤其在一窄空間中，諸如一小巷)，或使門留在可使其曝露而受其他門或設備損壞之一位置中。此外，自該側鉸接一門將促使門由於其自身重量及尺寸而下垂。在設計用於室外操作之一燃料電池箱時面臨之一額外問題係各門介面處之耐候密封件之完整性。必須積極確保密封，以便消除水及異物進入箱之可靠性影響。

此外，歸因於一門執行之多個功能(諸如保護燃料電池熱匣13不受環境影響、在熱匣13之外側與周圍環境之間提供一熱障、容置空氣過濾器、提供用於閂鎖、鉸鏈及密封件之安裝位置等等)，門可由許多零件構成。大量零件可影響門之品質及放置精確性。

圖6展示處於一打開狀態中之可用於燃料電池系統10中之一門30之一等角視圖。門30可包含於燃料電池系統模組100、燃料處理模組16、電力調節模組18及/或輸入/輸出模組14中。當用於燃料電池系統10中時，門30可附接至燃料電池模組箱22。門30可為一檢查孔、一檢 視板等等，其可允許接達各自模組之內部組件(例如，用於維護、修理、替換等等)。在一個實例中，燃料電池系統模組100及輸入/輸出模組14配置成一線性陣列，該線性陣列僅在各模組之一面上具有一或多個門30，從而允許連續一列系統被安裝成在端部處毗鄰彼此。因此，燃料電池系統模組100及輸入/輸出模組14可具有面向垂直於模組列之一軸之一方向之門。以此方式，可例如，在(諸)現有燃料電池系統模組100、輸入/輸出模組14及基座20之最小重新配置之情況下使用(諸)額外燃料電池系統模組100、(諸)輸入/輸出模組14及(諸)基座20調整燃料電池系統10之大小及容量。在一些實例中，至輸入/輸出模組14之門30可附接至輸入/輸出模組14之一側端而非一前端上。

在一些實例中，門30可包含至少一個內部32及至少一個外部34。內部32形成門30之一構架且包含允許門30耦合至燃料電池模組箱22或輸入/輸出模組14之一框架之特徵部。外部34可耦合至內部32且可提供門30之一蓋。在一些實例中，外部34可包含一聚合物材料且內部32可包含一金屬材料。藉由至少部分使用聚合物組件形成門30之外部34，可減小建造及塗刷成本、總重量及外部熱負載且可增大門30之耐衝擊性。當特定應用需要時，外部34之材料中可包含依據UL 746C之耐燃性。

在一些實例中，整個門30經注射模製為一單一結構。經注射模製之門30可併入儘可能多之特徵部以減小總零件數，提供安裝點且簡化高品質零件之生產。用於此一經模製門之一模具可經構形以允許兩個不同塑膠共同注射至相同模具中，使得門之內側(即，當閉合時面向箱之側)由一耐熱且耐燃塑膠薄片製成，而門之外側由耐候且美觀而不擁有耐燃性及耐高溫性之一塑膠薄片製成。在一些實例中，可使用一真空熱成型程序形成門30。首先可使用符合UL及外觀要求之兩個或兩個以上塑膠之共擠壓形成一薄片。經共擠壓之薄片可接著經真 空熱成型以形成門30。

因為高溫燃料電池(例如，SOFC)在高溫下操作，故門30可經形成以具有增大門30之耐燃性之材料或特徵部。若不存在燃燒或極熱曝露之風險，則可使用一標準、低成本、彩色塑膠材料形成門30。若存在一低燃燒風險，則可將添加劑與標準塑膠混合，同時維持門30之外部品質。舉例而言，共同注射可用於使用標準塑膠模製外部(例如，外部34)及使用所需的UL746C耐燃塑膠模製內部(例如，內部32)。具有嵌件以實現所需特徵部之一單一、共同注射模具可用於形成門30。在一些實例中，當需要依據UL746C之耐燃性時，門30可特徵化其表面上之另一類型之阻燃特徵部。舉例而言，一阻燃塗層可經添加至外部34之一內表面(即，面向內部32之表面)。作為另一實例，可在外部34之內表面上方提供一單獨、可撓性阻燃層(諸如布料)。作為又另一實例，一單獨、剛性阻燃層(諸如一經擠壓扁平塑膠)可經添加至外部34之內表面。在一些實例中，各種阻燃材料可彼此組合使用。

外部34可經模製或另外由呈各種顏色之一聚合物形成，從而消除對塗刷之需求。在一個實例中，外部34之大部分由聚合物材料製成。包含聚合物之外部34可耐衝擊且耐塗鴉。包含聚合物之外部34可耐刮痕且所發生之任何刮痕與一金屬主體上之一類似刮痕相比較可能較不可見且不會導致相關聯之腐蝕問題。此外，外部34可包含經一體模製之額外零件及特徵部(諸如過濾器外殼及緊固件)，以促進門30之更容易、更快、更精確組裝及門30之安裝。包含聚合物之外部34可減小門30之建構所需之成本、勞力及材料。使用諸如注射模製之一程序形成外部34允許門30之更好適配及更容易組裝。一聚合物材料輕於由一金屬材料形成之一對應零件。在外部34中包含一聚合物材料之一門30允許更容易的處置、起吊及運送。

圖7a描繪根據本發明之可用於燃料電池系統10中之一門之一外部 視圖。圖7b描繪根據本發明之可用於燃料電池系統10中之一門之一內部視圖。為保持用於電箱24及燃料電池箱26之單獨氣隙，門30可包含在電箱24與燃料電池箱26之間延伸之一突出部分36。此分開允許電箱24維持一正表壓，而燃料電池箱26維持一負表壓。突出部分36可依燃料電池模組箱22之深度之一合適部分(全部、一半、三分之一等等)突出至空間中。門30可用作用於燃料電池模組箱22及/或燃料處理模組16、電力調節模組18或可含有燃料處理模組16及電力調節模組18之輸入/輸出模組14之一門。

過濾器總成

燃料電池系統箱大體上包含過濾系統以過濾通過箱之輸入冷卻空氣。在高粉塵環境中，多層過濾器可快速變得阻塞且需頻繁更換。氣動反沖洗過濾器僅在進氣口被關閉時工作且通常在始終開啟之燃料電池系統中無法適當工作。水簾過濾器(其中下落水簾將粒子從通過水之空氣移除)需要電力及水流，此使系統之操作複雜化。此等系統需要用於一封閉系統之一水過濾器或用於開放系統之一恆定供水器。

門30可包含如在圖6中展示之一或多個空氣過濾裝置。空氣過濾裝置可包含空氣過濾器、篩網、薄膜及其他空氣清淨組件。在一些實例中，門30可包含在內部32與外部34之間的一空間中之至少一個空氣過濾裝置。出於闡釋性目的，在圖6中展示之實例中，兩個空氣過濾器40在門30之內部32與外部34之間的空間中彼此上下安置。圖8係根據本發明之沿著圖7a中之線A-A所取得之門30之一橫截面視圖，其展示穿過門30之一氣流。如在圖8中展示，門30之左邊緣及/或右邊緣可包含一進氣口42，該進氣口42經構形以允許空氣自大氣流動至內部32與外部34之間的其中安置空氣過濾器40之空間。空氣通過空氣過濾器40，該空氣過濾器40過濾來自空氣之異物(例如，粉塵、污垢等等)。接著透過定位於門30之內部32中之一出口44將經過濾空氣提供至燃料 電池模組箱22之內部(例如，至燃料電池箱26及/或電箱24)。可在(諸)進口42與出口44之間提供空氣過濾器40。經過濾空氣可充當進氣流，該進氣流藉由安置於燃料電池模組箱22中之一鼓風機吹入至安置於熱匣13中之燃料電池堆疊中。

門30可進一步包含其他空氣過濾裝置，諸如一粗濾或初濾機構。初濾機構可包含一或多個多孔篩網46(如在圖8中展示)，該一或多個多孔篩網46可過濾來自空氣之微粒及水/水分。多孔篩網46可安置於進氣口42與空氣過濾器40之間的空氣流徑中。當自門30之頂部觀察時，各篩網46可具有一「L」形狀。藉由預過濾輸入空氣，門30減少污損空氣過濾器40之粉塵及其他微粒之量。

如在圖8中展示，空氣(由箭頭展示)穿過進口42自一或多個門側(例如，門30之左邊緣表面及/或右邊緣表面)進入且進入定位於進口42與篩網46之間的一膨脹室41。膨脹室41可為內部32與外部34之間的內空間之部分。在一些實例中，膨脹室41之寬度可大於鄰近進口42之寬度。此允許空氣在膨脹室41中膨脹且減速。隨著空氣減速，允許懸浮於空氣中之污垢、粉塵及其他微粒物質在到達多孔篩網46之前下落至膨脹室41之底部。接著，空氣通過多孔篩網46且進入內部32與外部34之間的一內腔45，其中空氣進一步流動至空氣過濾器40前方之充氣室。內腔45可為內部32與外部34之間的內空間之部分。篩網46亦可產生氣流中之紊流。當氣流變得更紊亂且突然轉向時，進一步導致通過多孔篩網46之夾帶及懸浮微粒脫離空氣。異物減少的空氣接著通過空氣過濾器40。空氣過濾器40產生一內垂直擋板。在一個實例中，空氣過濾器40提供最終過濾。經過濾空氣穿過門30之內部32中之出口44進入箱。

門30之外部34可經構形以相對於內門32(如在圖6中展示)向外鉸接以有助於空氣過濾器40及/或其他過濾裝置之快速及容易維修。鉸 鏈可安置於門30之框架之底部處，使得門30之外部34向下擺動以曝露空氣過濾器40及/或其他過濾裝置以用於維護而不需打開門30之內部32以曝露燃料電池系統模組100或輸入/輸出模組14之內側。因此，可在不將整個門30打開至燃料電池系統模組100或輸入/輸出模組14之箱之情況下維修或替換空氣過濾器40及/或篩網46。

如在圖6中展示，門30可包含固持空氣過濾器40之一或多個框架部件38。框架部件38可經構形以向外樞轉或僅允許空氣過濾器40向外樞轉(如在圖6中展示)。框架部件38及/或空氣過濾器40可經構形以使用定位於框架部件38之底端上之一樞軸向外樞轉。框架部件38及/或空氣過濾器40可經構形以當門30之外部34向外樞轉時自動向外樞轉。替代性地，框架部件38及/或空氣過濾器40可在門30之外部34向外樞轉之後由一人類操作者手動或由一機器向外樞轉。可在不破壞門30之內部32之防水密封件之情況下執行空氣過濾器40之維修。舉例而言，為維修空氣過濾器40，可移開門外部34，且可提出及替換空氣過濾器40。在替換空氣過濾器40之後，藉由向上擺動以閂鎖至門30之內部32而閉合外部34，如在圖6中展示。

門30上之進口42之形狀經構形，使得無法自門30之前方及燃料電池系統模組100或輸入/輸出模組14之前方直接看見進氣口區，藉此改良燃料電池系統10之外觀之美感。在一些實例中，進口42可沿著門30之完整垂直左邊緣及右邊緣延伸。進口壓降可減小，從而減小燃料電池系統10之寄生功率汲取。在一些實例中，進口42可定位於門30之左側及右側之一者或兩者上。當環境異物存在一系統性偏向(例如，雪、流砂或其他碎屑自一個方向被吹至門30)時，兩側之一者可有效地處於迎面而來之風之「背風面」(即，下游)而不受到異物之顯著影響，從而允許單元甚至在嚴苛的暴風條件下仍無阻礙地操作。

如在圖8中展示之門30之構形具有若干非限制性優勢。相較於習 知門，通過門30之空氣甚至在其首次進入空氣過濾器40之前就潔淨得多。藉由使用如在上文描述之被動式空氣過濾執行第一階段之異物移除並未消耗直接電力。藉由減小到達空氣過濾器40之異物之量，減小需更換空氣過濾器40之頻率。藉由延長空氣過濾器40之壽命，針對燃料電池系統10大幅減小歸因於維修人員到訪及過濾器消耗品之次級成本。

被動式進氣通風口

圖9係根據本發明之沿著圖7a之線A-A所取得之可用於燃料電池系統10中之門30之一示意性橫截面視圖，其展示穿過門30之一氣流。圖9展示門30可含有定位於門30之內部32與外部34之間的空間內之一被動式進氣通風口59。被動式進氣通風口59可包含朝向內部32與外部34之間的空間突出之複數個內擋板47。空間充當一空氣流徑，且擋板47定位於空氣流徑內。擋板47可導致來自(諸)進口42之氣流在到達出口44之前改變其在內空間內側之流向例如，至少2次。舉例而言，可使用耦合至門30之內側之c通道之偏移相對列形成內擋板47。

擋板47可呈任何形式或形狀，諸如，例如條、桿、板或軌道。擋板47可替代性地依一大致相互交錯之配置附接至門30之內部32及/或外部34(例如，其中附接至門30之相對部分32及34之擋板在門厚度方向上重疊或不重疊)。擋板47可延伸穿過門30之垂直高度之全部或一部分。擋板47可配置成實質上阻止自進口42流入之氣流依一直線行進至出口44之任何合適構形。替代性地，擋板47經構形以引導氣流依一蛇形路徑自進口42行進至出口44。

氣流中之異物(粉塵、砂、霧等等)具有動量，該動量導致異物在空氣圍繞擋板47改變方向時繼續向前移動。粉塵及砂收集在藉由擋板47形成之邊角(例如，在上游擋板表面處)中且透過安置於門30之底部處之一或多個開口48排出門外。粉塵及污垢顯著減少之空氣穿過出口 44離開通風口總成。

圖9之進氣通風口59可與在圖8中展示之篩網46、膨脹室41及/或(諸)空氣過濾器40一起使用。在一些實例中，空氣在到達進氣通風口59之擋板47之前自進口42通過膨脹室41及/或篩網46。接著，空氣自(諸)空氣過濾器40通過(如在圖6及圖8中展示)且穿過門30中之出口44進入至燃料電池系統模組100或輸入/輸出模組14中。替代性地或另外，進氣通風口59可存在於並不包含在圖8中展示之篩網46、膨脹室41或(諸)空氣過濾器40之至少一者之一門30中。

圖9描繪兩組進氣通風口59結構，其中空氣自門30之左側及右側上之兩個進口42進入。在一些實例中，可在門30中按週期性或不規則隨機間隔提供兩組以上或兩組以下進氣通風口59結構。在一些實例中，可在門30中提供兩個以上進口42。此外，雖然在圖9中之門30之外部34中展示進口42，但另外或替代性地，進口42可定位於如在圖8中展示之門30之側(即，邊緣)中。

門總成

圖10係根據本發明之側壁被移除之燃料電池系統10之一側視圖，其展示處於一閉合位置中之門30。圖11係根據本發明之側壁被移除之燃料電池系統10之一側視圖，其展示處於一打開位置中之門30。在一些實例中，可打開整個門30(包含內部32及外部34兩者)以接達燃料電池系統10之內部(其包含燃料電池系統模組100或輸入/輸出模組14)。為減輕門下垂(其可在門30被打開時由門上之扭矩導致)，大型固定發電機之門結構通常使用昂貴且複雜之結構部件顯著加固。

一些習知門板構形涉及可移除箱門。使用此等設計，當正在維修一燃料電池系統時，門板被移除且設置至一側。在大規模固定燃料電池發電機之情況中，通常不採用可移除門，此係因為抬離一大且沉重之門總成通常將需兩名現場維修人員。

根據本發明之一些實例，如在圖10至圖11中展示，門30之內部32及外部34可經構形以依(例如，隨)一實質上垂直且接著實質上水平之擺動打開(例如，「鷗翼」型)。門30藉由向上移動且接著在一實質上水平方向上至少部分在燃料電池系統10之頂部上方移動而打開。術語「實質上垂直」及「實質上水平」分別包含與精確垂直及水平方向相差0度至30度(諸如0度至10度)之一偏差。

如在圖10至圖11中展示，門30可使用多個獨立機械臂(諸如兩個臂50及兩個臂54)安裝至燃料電池系統10之至少一個壁上。舉例而言，門30可附接至燃料電池模組箱22之一壁、燃料處理模組16之一壁、電力調節模組18之一壁及/或輸入/輸出模組14(其可含有燃料處理模組16及電力調節模組18)之一壁。圖10至圖11展示燃料電池系統10之右側上之一個臂50及一個臂54。燃料電池系統10之左側上之對應臂50及54被右側臂遮蔽且因此在圖10至圖11之側視圖中不可見。因此，在非限制性實例中，在門30之任一側上提供兩個臂50及54，共計四個臂。

第一臂50可包含一第一實質上筆直端51及一第二彎曲端52。第二臂54可包含一第一彎曲端55及一第二實質上筆直端56。應理解，第一臂50及第二臂54可呈其他合適形狀(筆直或彎曲)。第二臂54可長於第一臂50或反之亦然。第二臂54在一端處可包含一更明顯曲率。第一端51及55之至少一者可依相對於彼此之一固定距離或可調整距離耦合至燃料電池系統10之一壁之一內(或外)表面。舉例而言，第一端51及55兩者皆可耦合至燃料電池模組箱22之一壁、燃料處理模組16之一壁、電力調節模組18之一壁及/或輸入/輸出模組14(其可含有燃料處理模組16及電力調節模組18)之一壁之一內(或外)表面。第二端52及56之至少一者可依相對於彼此之一固定或可調整距離耦合至門30。第一端51可定位成比第一端55更接近於門30。第二端52可定位於門30上 之第二端56上方。

可藉由改變門30上及/或燃料電池系統10上之樞軸點之位置而調整門30在其打開及閉合時之攻角。在一些實例中，可藉由調整臂50及54之形狀及/或長度而調整門30之攻角。可藉由改變門30上及/或燃料電池系統10上之樞軸點之位置而調整當門30閉合時在垂直位置上之一改變及當門30打開時在水平位置上之一改變。替代性地或另外，可藉由調整臂50及54之形狀及/或長度而調整當門30閉合時在垂直位置上之一改變及當門30打開時在水平位置上之一改變。

如在圖11中展示，在打開位置中，臂50及54以及偏置部件(未展示)協作將門30固持於燃料電池系統10上方之一實質上水平定向中。受到臂50及54約束之門30在閉合位置(圖10)與打開位置(圖11)之間的移動具有優於一習知側鉸接門之若干優勢。鉸鏈機構包含相對少數目個零件。鷗翼門30所需之現場佈局(例如，圍繞燃料電池系統10所需之間隙)小於相同尺寸之一習知側鉸接門所需之現場佈局，此係因為與一習知側鉸接門所沿之一較長路徑相比，門30在其打開時所沿之較短路徑。當閉合門30時，使用者受到重力輔助以克服偏置部件58之力。

此外，在圖11中展示之打開位置中，門30之上部可定位於燃料電池系統10之一頂表面(例如，燃料電池模組箱22之一頂表面)上方且門30之下部可使開口懸於燃料電池系統10上方(例如，懸於頂表面之一邊緣上方)。在此構形中，門30具有為一使用者/操作者提供防雨雪保護之優勢，此係因為門30之下部自燃料電池系統10之頂表面懸掛下來。替代性地或另外，整個門30在打開位置中可定位於燃料電池系統10之頂表面上方。

將熱匣定位於燃料電池系統模組中

燃料電池系統模組100之內部組件可能需週期性地移除以諸如進 行維修、修理或替換。習知地，使用一堆高機將諸如熱匣13及/或配套設施子系統27之組件自燃料電池系統模組100移除。習知燃料電池總成可需所有側上之大量空間以定位一堆高機且自一包殼移除組件，有時多達熱匣13之長度之四至五倍。

圖12係展示根據本發明之一燃料電池系統模組100之一等角視圖，其包含一現場可替換燃料電池模組(FCM)，其中門30被移除。如在圖12中展示，燃料電池系統模組100可包含一現場可替換燃料電池模組(FCM)70。FCM 70可包含一熱匣13(諸如可含有燃料電池堆疊及熱交換器總成之一圓柱形熱匣)以及一配套設施(BOP)子系統(包含鼓風機、閥及控制板等等)。FCM 70可安裝於一可移除支撐件72上，此允許FCM 70作為一單一單元自燃料電池系統模組100箱移除。圖12展示一FCM 70構形之一非限制性實例，其中FCM 70包含一圓柱形熱匣13及支撐BOP組件之一框架。熱匣13及框架安裝於一共同支撐件(諸如可移除支撐件72，其可為(例如)堆高機軌道)上。亦可使用其他構形。舉例而言，熱匣13可具有除圓柱形以外的一形狀，諸如球形、立方體、稜柱形等等。可移除支撐件72可包含一平台而非軌道。框架可具有一不同構形或其可被整個省略，其中BOP組件取而代之被安裝至熱匣13及/或可移除支撐件72上。FCM 70在尺寸上小於燃料電池系統模組100中之開口(例如，藉由門30閉合之開口)。根據一個實例，FCM 70可作為一單一總成安裝或自燃料電池系統模組100之箱移除。可使用最小數目個快速連接/斷開機構將FCM 70耦合至燃料電池系統10之其他組件。舉例而言，可使用快速連接/斷開機構將FCM 70連接至容置於基座20中之水導管、燃料導管及匯流排導管，以便縮短維修時間。

圖13展示圖解說明操作燃料電池系統10之一方法之一實例之一流程圖。在一個實例中，該方法可包含由定位於燃料電池模組箱22之 一第一隔室(例如，燃料電池箱26)中之熱匣13中之一或多個燃料電池堆疊產生電流(步驟1300)。該方法亦可包含將來自熱匣13之電流提供至定位於燃料電池模組箱22之一第二隔室(例如，電箱24)中之電子器件模組2(步驟1310)。該方法可進一步包含使冷卻空氣流動至電子器件模組2之第二部分6中以將熱從第一部分4及第二部分6移除(步驟1320)。如在上文描述，第一部分4可含有實質上停滯之空氣。在一些實例中，可在使第一部分中之空氣維持實質上停滯的同時執行使冷卻空氣流動至電子器件模組2之第二部分6中以將熱從第一部分4及第二部分6移除。儘管未展示，但應理解，操作燃料電池系統10之該方法可包含在上文論述之其他方法及程序。

如在各種實例中展示之氣冷電子器件模組、燃料電池模組箱、燃料電池系統模組及燃料電池系統之構造及配置僅係闡釋性。儘管僅在本發明中詳細描述少數實例，但在不實質脫離本文中描述之標的物之新穎教示及優勢之情況下，許多修改係可能的(例如，各種元件之大小、尺寸、結構、形狀及比例、參數值、安裝配置、材料使用、顏色、定向等等之變化)。展示為一體地形成之一些元件可由多個零件或元件構成，元件之位置可顛倒或另外變化，且離散元件或位置之性質或數目可更改或變化。任何程序、邏輯演算法或方法步驟之順序或序列可根據替代實例變化或重新排序。在不脫離本發明之範疇之情況下，亦可在各種實例之設計、操作條件及配置中作出其他替換、修改、改變及省略。任何實例之任何一或多個特徵可與一或多個其他實例之任何一或多個其他特徵任意組合使用。說明書及實例旨在被視為僅係例示性，其中藉由隨附申請專利範圍及其等之等效物指示一真正範疇。

1‧‧‧外殼

2‧‧‧氣冷電子器件模組

4‧‧‧第一部分/第一氣區/非氣流區域

5‧‧‧熱交換器

6‧‧‧第二部分/第二氣區/氣流區域

7‧‧‧變壓器

8‧‧‧風扇

9‧‧‧電感器

15‧‧‧單向出口

19‧‧‧單向進口

21‧‧‧單向閥

Claims (29)

1. 一種氣冷電子器件模組，其包括：一外殼；一熱交換器，其安置於該外殼內且將該外殼分隔為一第一部分及一第二部分；一或多個電子組件，其等安置於該第一部分內，及一或多個額外電子組件，其等安置於該第二部分內；及至少一個風扇，其經構形以將空氣吹入至該第二部分中，其中該第一部分中之該空氣係實質上停滯的。
2. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其中該至少一個風扇安置於該外殼之至少一端處。
3. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其中該熱交換器包含至少一個散熱片。
4. 如請求項4之氣冷電子器件模組，其中該至少一個散熱片自該熱交換器朝向該第二部分延伸。
5. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其中該熱交換器實質上密封該第一部分以與該第二部分隔絕。
6. 如請求項2之氣冷電子器件模組，其中安置於該第二部分內之該一或多個額外電子組件包括一變壓器或一電感器之至少一者。
7. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其中安置於該第一部分內之該一或多個電子組件包含一DC/DC轉換器或一控制電路之至少一者。
8. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其進一步包括一單向出口，該單向出口經構形以當該第一部分內之一壓力超過一第一臨限壓力時允許空氣流出該第一部分至該外殼外側之大氣。
9. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其進一步包括一單向進口，該單向進口經構形以當該第一部分內之一壓力低於一第二臨限壓力時允許空氣自該外殼外側之大氣流動至該第一部分中。
10. 如請求項1之氣冷電子器件模組，其進一步包括一單向閥，該單向閥定位於該熱交換器中且經構形以當該第一部分內之一壓力超過一臨限壓力時允許空氣自該第一部分流動至該第二部分。
11. 如請求項10之氣冷電子器件模組，其中該單向閥包括一可滲透薄膜。
12. 一種燃料電池模組箱，其包括：一第一隔室，其含有如請求項1之至少一個氣冷電子器件模組；及一第二隔室，其含有一或多個燃料電池發電組件。
13. 如請求項12之燃料電池模組箱，其進一步包括將該第一隔室與該第二隔室分隔之一平台。
14. 如請求項12之燃料電池模組箱，其中該一或多個發電組件包括一熱匣，該熱匣含有一或多個燃料電池堆疊及一配套設施子系統。
15. 如請求項14之燃料電池模組箱，其進一步包括包含一內部及一外部之一門。
16. 如請求項15之燃料電池模組箱，其中該門進一步包含在該第一隔室與該第二隔室之間延伸之一突出部分。
17. 一種燃料電池系統，其包括：一基座；至少一個燃料電池系統模組，其安置於該基座上；及一燃料處理模組或一電力調節模組之至少一者，其安置於該基座上， 其中該至少一個燃料電池系統模組包含如請求項14之燃料電池模組箱，該燃料電池模組箱透過該基座與該燃料處理模組或該電力調節模組之至少一者連接。
18. 如請求項17之燃料電池系統，其中：該氣冷電子器件模組包括定位於該氣冷電子器件模組之一外殼之一第一部分內之一DC/DC轉換器及一控制電路；且該氣冷電子器件模組進一步包括定位於該氣冷電子器件模組之該外殼之一第二部分內之一電感器及一變壓器。
19. 一種操作一燃料電池系統之方法，其包括：由定位於一燃料電池模組箱之一第一隔室中之一熱匣中之一或多個燃料電池堆疊產生電流；將該電流從該熱匣提供至定位於該燃料電池模組箱之一第二隔室中之一電子器件模組，其中該電子器件模組包括含有至少一個電子組件之一第一部分及含有至少一個額外電子組件之一第二部分，其中該第一部分中所含之空氣係實質上停滯的，且其中該方法進一步包括使冷卻空氣流動至該電子器件模組之該第二部分中以將熱自該第一部分及該第二部分移除。
20. 如請求項19之方法，其中該第一部分中所含之該至少一個電子組件與該第二部分中所含之該至少一個電子組件相比產生更少熱。
21. 如請求項20之方法，其中該第一部分中所含之該至少一個電子組件包括一DC/DC轉換器或一控制電路之至少一者，且該第二部分中所含之該至少一個電子組件包括一電感器或一變壓器之至少一者。
22. 如請求項19之方法，其進一步包括使用一熱交換器將熱自該第 一部分轉移至該第二部分。
23. 如請求項22之方法，其中該熱轉移包括至少一個散熱片。
24. 如請求項22之方法，其中該熱交換器密封該第一部分以與該第二部分隔絕。
25. 如請求項19之方法，其中使冷卻空氣流動至該第二部分中包括使用一風扇將空氣吹入至該第二部分中。
26. 如請求項19之方法，其進一步包括當該第一部分內之一壓力超過一第一臨限壓力時使用一單向出口允許空氣流出該第一部分至該電子器件模組外側之大氣。
27. 如請求項19之方法，其進一步包括當該第一部分內之一壓力低於一第二臨限壓力時使用一單向進口允許空氣自該電子器件模組外側之大氣流動至該第一部分中。
28. 如請求項19之方法，當該第一部分內之一壓力超過一臨限壓力時使用一單向閥允許空氣自該第一部分流動至該第二部分。
29. 如請求項28之方法，其中該單向閥包括一可滲透薄膜。