TW497285B

TW497285B - Hybrid power system employing fluid regulating elements for controlling various operational parameters of the system

Info

Publication number: TW497285B
Application number: TW89122895A
Authority: TW
Inventors: Michael S Hsu
Original assignee: Ztek Corp
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2002-08-01

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 _B7_ 五、發明說明（1 ) 發明背景本發明係關於高溫電化學轉換器，諸如燃料電池，特別係關於使用電化學轉換器之高性能能量或動力系統。電化學轉換器，諸如燃料電池，將燃料庫產生的化學能直接轉換爲電能。電化學能量轉換器的關鍵部件係一系列在它的表面上配置有電極的電解質單元，及一系列配置在電解質單元之間以提供串聯的互聯接頭。電解質單元具有燃料與氧化電極，其電連接到對立側。每一電解質單元係一具有低離子電阻的離子導體，以在轉換器的操作狀況下’允許一種離子自一電極-電解質界面輸送到對互的電極 -電解質界面。各種電解質可以使用在此轉換器中。例如，當在溫度升高（典型上爲約1 ooo°c )的狀況操作時，與諸如氧化鎂、氧化妈或yuri a之化合物穩定共處的氧化結可以滿足這些需求。電解質的材料使用氧離子，以承載電流。電解質對於能夠導致轉換器短路的電子不可以具有導電性。另一方面，互聯接頭必須是良好的電導體。反應氣體、電極與電解質的相互作用發~生在電極-電解質界面，其要求電極具有足夠的多孔性，以允許反應氣體進入，及准許產物離開。電化學轉換器可以是管狀或平面狀構造。電是由於電極與電解質的電化學反應而產生，電化學反應是在將諸如氫的燃料引導至燃料電極上及將諸如空氣的氧化劑引導至氧化劑電極上的時候觸發。替代地，化學轉換器可以電解器模式操作，其中電化學轉換器消耗電與輸入的反應劑，並產生燃料。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . •線- A7 五、發明說明（2 ) 當一諸如燃料電池的電仆與 1 Μ = + ^ 匕予轉換盔以燃料電池模式執杆 ==:的時候’產生廢棄的能量且必須適當處Ϊ: :::化學轉換器之適當的操作溫度，且提高動力系统侯’當轉換器以電解器模式執行電至機料 =的時候’必須將熱提供给電解質， :::燃：？池通常使用的-料再形成過程可能需要” ί管:是重二用於適當操作與效率之電化學轉換系統的熱管理技術可能包含電化學轉換器與其他能· 合，以努力自轉換器廢氣的廢熱揭取能量: ::美國專利5娜I?號描述電化學轉換器與觸底= (:cm_ ng devi ce)的特定組合，其自轉由觸底裝置使用。此里以與傳統燃燒作用 > 沾旦g彡、 b里系、，·无_諸如绦炭或燃油發電工廠_ $ 、衣兄及政治事務對於替代能源系統的興趣正在拎加，替代能源系統係諸如使用電化學轉換器曰儘管顯著優於傳統能量系統，電化學轉換器仍未】:使用。例如’與傳統的能量系統相比，諸如燃料電池的電化器相對有效，且不產生污染。在傳統能量系、統的大投貧導致此系統必須具備相競爭之能量系統的全部優點、，=增加其用途。因此，電化學轉換器能量系統可以得利於額外的發展，以使它們勝過傳統能量化，及增加廣泛使用的可能性。 “占瑕大傳統氣體渦輪機動力系統係已存在，且係習知。先前的 -5

本紙張尺賴财關家標^⑵〇 x 297W (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂：經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 五、發明說明（3 ) 氣體渦輪機動力系統包厶一 _ ^ i 佰機、一燃燒器、與一機# 渦機，其典型上係共繞，、逻械 ^ ^ p，沿著相同的抽線而連接。在傳統氣體渦輪機中，命气、彳、、接 λα ^ ^ , 二乳追入壓縮機，且在所欲之升古的壓力而離開。此高壓命 ^ ^ ^ 4 二虱進入燃燒器，在該處與纟钬料反應，且加熱至所選擇的〃 u枓泥進入氣體渦輪機，且變哉輪機之一缺點係，渦輪媸血荆土孔缸渦 a鹌機典型上以較低的系統效率操作，例如，約25%’而系統係百萬瓦特之能力。 -：於克服此問題之先前技藝方法是使用一復熱器，以 =:…、此口收的熱是用於將進入燃燒器以前的空氣流進二’、、f 土上，彳又熱奋使氣體渦輪機的系統效率改善約3 0 %。此解決方案之_雜 ° 缺”，、έ k，復熱器典型上較昂音，因而大爲增加動力系統的總成本。〃所使用之另一先前枯获古、、土 σ 、，土. . ^ 疋⑴莜盛万法疋以較高壓力與較高溫度操作系統，以增加系統效率。然而，當系統負擔高溫與高壓機械那件有關的〜成本時，系統效率的實際增加微不足道。於疋，此技#需要高性能動力系統。特別地，一種能夠控，或調節系統之一操作參數之改良氣體滿輪機動力系統將是工業界（一大進步。更特別地，一種整合式電化學轉換器與氣體渦輪機系統-其控制系統操作、減少提供界面熱處理系統有關的成本，並顯著改進組合系統的總操作性-也將代表工業界之一大進步。發明概述本發明藉由提供方法及裝置，其用於控制一複合動力系 -6> 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁ο

A7 A7 五、發明說明（4 有效地操作系統，而達成前述及其他氣t-二 =='諸如燃料電池的電化學轉換器與諸如 m機總成的共生或觸底裝置組合，以形成複合動力 '手H化學轉換器與觸底裝$形成— 於將燃料轉換爲有用的電、機械或埶炉合的壯菩6入γ ή η及·，，、他。可與燃料電池组引動Γ、= 3:Γ蒸汽滿輪機、熱流體銷爐與熱系二…後…通常附設於加熱通氣與冷卻(HVAC) 复Γ:力系統"體調節裳置調節或控制-== 流。於是，流體調節裝置使系統能 =:料電池及/或氣體觀總成的動力輸出或溫度，及渦輪機的速率。 '二據—特色，本發明的複合動力系統使用-或更多旁通以選擇的方式在系統中傳送—或更多流體。例。。使用-流體凋郎兀件與流體導管，以旁通一熱交換二=學轉換器系統(或系統之—構成部件)及-氣體成（或總成之_構成部件）。藉由以所選擇的方式 :更多流體調節裝置，系統可以控制電化學轉換器 '、、、、充或氣骨豆滿輪機總成的動力輸出。 :據另#色’本發明的電化學轉換器系統可以使用一 …垃制堆武與一燃料電池，二者皆安裝在一壓力容器内。 ^控制堆疊可以依據系統需求，如同熱源或散熱器而操 _例如，於起動操作的時候，熱控制堆疊可以藉由產生輸送到燃料電池㈣，以如同熱源而操作，以便將燃料電 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) J\l •線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（5 ) 池加熱。在穩足狀態操作期間，熱控制堆疊可以藉由自燃料電池移除熱以如同散熱器而操作，或藉由提供熱至燃料電池以如同熱源而操作。熱控制堆疊可以係任何適當的形狀0 依據本發明 < 複合動力系統的又一特色，其使用多數熱父換斋與泥體導管設計，以調節電化學轉換器系統的廢氣溫度。例如’设合動力系統使用一流體調節裝置，其藉由選擇性混合低溫蜃縮機的廢氣及電化學轉換器系統的高溫廢氣’以调即氣體滿輪機總成的驅動氣體溫度。不同溫度流體之此混合可調節驅動氣體的溫度，於是控制總成的動力輸出。依據再特色’複合動力系統選擇性混合不同溫度的流體’以控㈣乳體滿輪機總成及/或電化學轉換器系統的動力輸出。圖式簡單説明自下列說明與附圖，可明白本發明的前述及其他目的、特性與優點’附圖中相同的符號指示不同視圖之相同零件。圖續不本發明的原則，且未照比例而顯示相關的尺寸。圖1係依據本發明之敎誨的複合動力系統一實施例示意方塊圖’其使用複數流體調節元件，以調節系統之一操作參數。圖2係圖1之複合系統的組合動力效率。圖j係多軸氣體渦輪機總成示意圖，其可使用於圖1的複 -8- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i,

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五、發明說明（6 合動力系統。、圖4係一壓力容器的部分切開平視圖，其圍繞依據本發明〈圖1的複合動力系統之電化學轉換器系統。圖5係一電化學韓拖哭系这士 $ 、吳系、，无之黾池單元一實施例透視圖，、通用於本發明之複合動力系統之電化學轉換器系統。、圖6係本發明之電化學轉換器電池單元之—替代實施例透視圖。圖7係圖5之電池單元剖視圖。 =係圖r熱控制堆施例剖視圖，其使用多孔性 '、·。構，以調節-依據本發明之敎誇的燃料電池的溫度。圖9係圖1之熱控制堆疊另一會 1另貝他例剖視圖，其使用板型結構，以調"據本發明之敎誨的燃料電池的溫度。圖顧依據本"之圖^電化學轉換器i统熱再一實施例剖視圖。 1 圖11係圖10之實施例的剖開側視圖。圖12係圖1的複合動力系統-替代實施例示意方塊圖，立用於調節。進入依據，發明之敎謀的竭輪機膨脹器以前之電化學轉換奋系統廢氣的溫度。圖13係圖:？、的複合動力系統一替代實施例示意方塊圖，其用於_節依據本發明之敎誇氣的溫度。 h化學轉換器系統廢圖Η係圖卜u及13的複合動力系統—替代實_示意方塊圖’其用於#1郎依據本於明 > 私吃廢氣的溫度。㈣電化學轉換器系統本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱 f靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（7 ) 圖丨5係複合動力系統一替、調節進入依據本發明之…列…塊圖，其用於輪機總成的壓縮機廢Γ:度撕膨服器以前之編調&依據本於t力系說一替代實施例示意方塊圖，其用於流動與溫度…敎講的電化學轉換器系統之輸入反應劑圖17係複合動力系一余獨立調節依據本發明之敎；例…塊圖，其用於 £士皿度及引導至滿輪膨脹機之廢氣溫度。殼圖：!：f體漏輪機總成示意方塊圖，其使用貫穿-外成/、.為源泥體連通之流體導管，外埶沔谪用私太恭明的複合動力系统。月…外热源通用於本發圖1 9係依據本發明 | 旬“"m 教的電化學轉換器系統所附設的 ^拉$及燃料電池之配置的…生^、圖。本發明的複合看力七& 冰作來數㈣彳/ 調整或控”統之一操 / 口，堵如氣體渦輪機總成的動力輸出，i维括氧體渦輪機與煥料兩％系出並、准持、·為池系統部件二者之適當操作溫度。、不一正欠合式複合動力系統70之一實施例，並依據本發明之_雷與 _ 八附λ有 74。統—氣體竭輪機總成渦輪機總成74包含一壓縮機76、一渦於與一於雷施8 η人、苹阳％脹機7 8 機76、i接列、，王邵皆由轴82連接在一起。輪82能將壓縮，、接到渦輪膨脹機78之串聯共線的航空衍。電機8〇由任何適當㈣合器連接剌輪膨脹機78 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10- 497285 五、發明說明（8 輪機總成7 4典型上以化石燃料彳品昂貴而乾淨地產生電。雖然氣：：車父佳爲天然氣，且不裝於軸82上的壓縮機76、漏幸=機總成7愤示循序安 ^ %脹機78盥於雷嬙可以依其他順序。例如，發電 /、“機80，但也渦輪膨脹機78之間。乂配置在壓縮機76與如此處所使用者’ Ί司「袁蹲 ^ I ^ R T ^ ^ # 、岐渦軏機」與「氣體渦輪機蝓成」思圖涵盖全部動力大小、形狀触、包含至少在每分鐘50, 〇〇〇轉@ ^ …、軋組渦輪機， _ 、〜而通常在每分鐘約70 〇〇〇 $ 9 0，0 〇〇轉之間操作的微渦輪趟 ’ 加州塔沙那的頂石渦輪機公 λ π知機Α司或自加州托公司獲得。外口 ^ 來自-空氣源的空氣84經由任何適當的流體導至壓縮機76:它在該處壓縮及加熱，然後自彼排放。後，加熱、壓縮及加壓的空氣86可以在引導至滿輪膨脹 78以前，引導至一熱交換器88， :加熱的空氣，沿著流體導管90引㈣交：，8: 4處，它可在一復熱或一逆流系統中，由離開渦輪膨脹 7 8的渦輪機廢氣進一步加熱。替代地，一邵分或全部加熱、壓縮空氣86可沿著流體」官92引導至渦輪膨脹機78的輸入。一流體調節裝置料可產置在導管92中，以調節或調整引導至渦輪膨脹機乃的輸；之加熱壓縮空氣86數量。，如此處所使用者，術語「熱交換器」或「熱交換元件」意圖包含任何結構，其設計成或適於在二或更多流體之間 ____ —__ -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公爱1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 B7_ 五、發明說明（9 ) 交換熱。用於本發明之適當型式的熱交換器之例包含復熱器架L論是安裝於氣體渦輪機總成74内部或其外部者、輻射式熱交換器、逆流式熱交換器及再生式熱交換器。如此處所使用者，術語「流體調節裝置」意圖包含任何結構，其適於或設計成用於調節、控制、調整或監視沿著一流體通路之流體的通道。適當型式的流體調節裝置之例包含膜片、轉動球、風箱及複數不同型式的閥，包含二通〜或三通閥。此後，爲了簡便起見，當描述流體調節裝置的功能時，將使用術語「調節」。如前述，一部分或全部加熱、壓縮空氣8 6可沿著流體導管9 0引導至熱交換器8 8。一流體調節元件9 6插入流體導管 90中，以調節引導至熱交換器的空氣數量。流體調節元件 96可以操作，以致於調節引導至熱交換器的空氣數量，且可用於允許某些或全部通過流體導管90的空氣，沿著旁通導管98旁通於熱交換器88。沿著旁通導管98通過的空氣並非由離開渦輪膨脹機78的渦輪機廢氣加熱，因此，在系統 7 0之此接合處未進一步加熱。離開熱交換器88或離開旁通流體導管98的空氣可以進一步引導至電化學轉換器系統72，或可與電化學轉換器系統 72的廢氣混合。依據一實行方式，所繪示的電化學轉換器系統72包含安裝於一壓力容器1 20中的燃料電池1 12與一熱控制堆疊1 1 6。所繪示的燃料電池1 12可爲任何所選擇的燃料電池，包含一熔融碳酸鹽燃料電池、磷酸燃料電池、鹹性燃料電池與質子交換薄膜燃料電池，且較佳爲固體氧化 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝

497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（物燃料電池。燃料電池的操作溫度較佳爲在約2〇。〇與約 1 500°C之間。所繪示的熱控制堆疊丨16可以包含任何與燃料電池交界的適當結構，以單獨或與其他溫度調節結構一起控制、調整或調節燃料電池的溫度。壓力容器12〇可爲任何適當的壓力容器，其具有適當尺寸與大小，以容納燃料電池112及熱控制堆疊116，並且充當流體收集容器，以收集燃料電池112及/或熱控制堆疊116的廢氣。參考圖1，流體調節元件100可用於調節引導至燃料電池 112之空氣數量。因此，流體調節裝置1〇〇可用於調節、調整或控制通過燃料電池丨12之空氣數量。藉由調節通過燃料電池足加熱立氣的數量，系統可以依據系統或使用者的需求，調節其動力輸出。一配置在熱交換器88與電化學轉換器系統72之間之額外流體調節元件104可用於將某些或全部通過導管1〇7的空氣引導至熱控制堆疊116。因此，流體調節元件1〇〇與1〇4可操作，以依據系統需要，使燃料電池丨12與熱控制堆疊丨丨6的之間的空氣分散。於電化學轉換器系統72的起動操作時，及在持續使用系統期間，此配置特別係所欲者。系統可又使用配置在流體調節元件1〇4與1〇〇之間的流體調節元件 109，以調節通過導管98的空氣_其傳送至導管1〇7，因而傳迗至燃料電池112-之數量。專精於此技藝的人易於了解，熱控制堆疊116可在系統起動時如同加熱裝置而操作，且可在系統持續使用期間如同冷卻裝置或散熱器而操作。燃料電池112及/或壓力容器12〇可使用動力導線126，其將電化 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ 297公- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} =°

497285 五、發明說明（11 學轉換器系統72產生的直流電與_反相器i25鶴合 ⑵可將電化學轉換器系統72產生的直流電轉換爲交流電：然後傳达至-動力栅極、動力儲存裝置或動力消耗裝置。反相器可與控制器14G連m统7〇能根據反相器輸出，調節一或更多部件。 …I制堆宜116與燃料電池112熱連通，且也配置成爲接收燃料與空氣二者。熱控制堆疊可藉由在有空氣時燃燒燃料，產生熱，以預熱燃料電池丨丨2，而充當加熱元件或來源。此操作持續，以維持適當的操作溫度，典型上爲^ 〇⑼ C，使燃料電池丨12繼續消耗燃料與空氣，以使這些反應劑電化學反應，以產生電。一旦燃料電池到達它所欲的操作溫度’則供應到熱控制堆疊的燃料可以減少或停止，而空氣可繼續通過彼，以幫助自燃料電池112移除熱。在此配置中’於操作期間，熱控制堆疊充當冷卻元件或散熱器，以自燃料電池移除廢熱。所清示的複合動力系統7〇也提供裝置，用於經由導管85 供應燃料至燃料電池丨丨2，它在該處與典型上爲空氣的含氧氣體起電化學作用，以產生電、廢熱及高溫廢棄氣體。燃料可以由諸如重整器132之任何適當的重整裝置重整，以產生較純的燃料庫。雖然所繪示的是配置在電化學轉換器系統72外部者，但重整器1 32也可形成轉換器系統72的一部分。多數不同型式的重整裝置係本發明所考慮者，而一特別適當的重整器揭示於蘇先生的美國專利5, 858, 3 14號，其内容附於此供參考。所繪示的系統70也可以使用一第二壓 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） « l·---------.^^裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 五、發明說明（12 ) 縮機134，以在引導至燃料電池二& ★ 12以雨將燃料壓缩及加熱。所繪示的重整裝置132與壓續痊旧娀1 4係本發明之選擇性特性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 動力系統7〇可使用一或更多愀把0日 X文夕燃枓閥，諸如燃料 9 1，以控制、凋整或調節傳送到概， /、吁k q燃枓電池及/或熱 116的燃料數ϊ。燃料閥可與控制哭且 14ϋ連通，以控制閥的操作。特別地，控制器可以調節 + θ 1等至燃枓電池與埶控制堆疊的燃料數1*，以調節每一哲罢、母衣置又一輸出參數。依壚一實行方式，控制器140可以控制妷料 j U枓閥的操作，以根據反相器125的輸出，碉節引導至電化學私儿予得換备系統72的愀料數量。特別地，控制器可以根據贼料今輙α村電池所產生的動力，調節燃料電池的動力輸出或哉栌制始 …、L制堆豐所產生或接收的熱能。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製所繪示的複合動力系統70也使用_流體調節裝置⑽，直搞合於流體導管1〇7與電化學轉換器系統排氣導管ΐ24ς 間。通過排氣導管124之電化學轉換器系統廢氣最後引導至氣體渦輪機總成74。除了電化學轉換器系統72產生的動力以外，氣體淌輪機總成74也藉由充當觸底循環，將電化學轉換器系統72產生的廢氣與廢熱轉換爲有用的電力，而產生動力，於是增加複合動力系統7〇的總效率。血型上，自電化學轉換器系統72排出的廢氣係在約i，_。〇的範圍。此溫度的廢氣在引導至氣體渦輪機總成74以前，可能需要進 -步加熱。在這些應用中’―第二加熱結冑，諸如額外的燃燒器，可以插入電化學轉換器系統72與氣體源輪機總成 -15-297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 B7_ 五、發明說明（13 ) 74之間，以提供額外的熱至廢氣，俾使廢氣更符合氣體渦輪機總成的操作狀況。在其他應用中，自電化學轉換器系統排出的廢氣也密切匹配氣體渦輪機總成74，因此，廢氣不需要額外加熱。在其他應用中，電化學轉換器系統72的廢氣溫度可能高於所欲的位準。例如，特別是在使用較小的渦輪機單元之氣體渦輪機總成中，輸入驅動氣體之溫度通常在約800至900°C之間的範圍。因此，離開電化學轉換、器系統的1,000°C廢氣溫度不符合氣體渦輪機總成的輸入溫 -度範圍。因此，所欲者爲，在操作期間，調整、控制或調節電化學轉換器系統72的廢氣溫度，以匹配氣體渦輪機總成74的操作需求。依據一實行方式，流體調節裝置108可由控制器140控制，以允許某些或全部在導管107中的空氣旁通於電化學轉換器系統72，因此與通過排氣導管124的廢氣混合。通過流體調節裝置108的空氣比收集在排氣導管124中且通過的廢氣更冷。因此，流體調節裝置108藉由使廢氣與離開熱交換器88之一選擇數量的較冷流體在彼混合，而可調節廢氣溫度，以致於它符合氣體渦輪機總成74的操作需求。於是，通過導管107之加熱、加壓的空氣可以轉向及再引導至廢氣，以產生較低溫度的廢氣，以隨後引導至渦輪膨脹機 78。此配置之一顯著的優點係，其爲相當良好且機械結構不複雜的解決方案，以調整或調節電化學轉換器系統72的廢氣溫度。存在其他的技術，以用於控制或調整電化學轉換器系統72的廢氣溫度，稍後將更詳細説明。 -16 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·

497285 A7 B7_ 五、發明說明（14 ) 如上述，輸入到複合動力系統7 0者係一含氧氣體與一燃料，含氧氣體典型上爲空氣，燃料典型上爲天然氣，且主要由甲烷組成。因此，空氣與燃料充當反應劑，用於電化學轉換器系統72。輸入的氧化反應劑係用於將燃料電池112 中的燃料氧化，其由壓縮機76與134壓縮及加熱。然後，壓縮及加熱、加壓的空氣86在熱交換器88中由離開渦輪膨脹機7 8的渦輪機廢氣加熱。雖然含氧氣體典型上爲空氣，但它可爲其他含氧流體，諸如部分消耗氧的空氣，或富有氧的空氣。空氣與燃料反應劑由燃料電池112消耗，其則產生電及由壓力容器120捕捉的廢氣。熱控制堆疊116產生廢氣，其亦由塵:力容器120捕捉。熱控制堆疊廢氣與燃料電池廢氣在壓力容器120中混合，以形成結合的廢氣，其離開電化學轉換器系統72，接著通過流體導管124。燃料電池112與熱控制堆疊116之最佳的設計構造將於以下更詳細説明。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----»裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

如上述，渦輪機可以不在與燃料電池一樣高的溫度操作。因此，在引導至渦輪膨脹機78以前，可不需要減少驅動氣體的溫度。配置在熱交換器88與電化學轉換器系統72 之間的流體調節元件108可以引動，以允許某些或全部通過流體導管107的空氣旁通於電化學轉換器系統72，且與廢氣及流體導管124混合。依據一替代實施例，可以引動沿著流體導管92配置之選擇性流體調節元件94，以允許加熱、加壓空氣86繞行於熱交換器88或電化學轉換器系統72，且與在渦輪膨脹機78之輸入的驅動氣體直接混合。 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格t210 X 297公釐） 497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（15 ) 提供轉向流體調節元件-諸如流體調節元件94與丨〇8-之一頒著優點係它們提供對於複合動力系統7〇之一操作參數的某一程度之控制，特別是氣體渦輪機總成74。例如，藉由選擇性控制引導至氣體渦輪膨脹機7 8之驅動氣體的溫度，系統可以控制整個系統的動力輸出，諸如氣體渦輪機總成 74產生的動力。此外，燃料電池i 12產生的動力輸出可以藉由調節引導至彼的燃料數量而調節，以控制電化學轉換器系統7 2的動力輸出。再參考圖1，所繪示的複合動力系統7〇又包含一沿著流體導管124配置的泥體調節元件142。所緣示的流體調節裝置 142執行多種選擇的功能。例如，流體調節裝置可以調節或控制通過流體導管124的廢氣數量，廢氣接著引導至滿輪膨脹機78。流體調節裝置142也可以避免或防止流體導管124 的廢氣到達渦輪膨脹機，並且控制或調節通往大氣的廢氣數量，或與通過流體導管124之廢氣混合的外部流體數量。所以’流> 體調節裝置142提供混合的額外流體，以調節通過導管142的廢氣溫度。裝置142也使系統能夠嚴格調節引導至複合動力系統70之後續階段的流體數量。複合動力系統70可又包含一選擇性第二燃燒器U4，其配置在流體調節裝置142的下游’以在引導至渦輪膨脹機78以前’進一步加熱流體導管124中的廢氣·。在氣體渦輪機總成 74以比電化學轉換器系統72產生的廢氣溫度更高之溫度操作的應用中，第二燃燒器144特別係所欲者。廢氣形成機驅動氣體，其接著引導至渦輪膨脹機78。通過滿輪膨服 •卜--t-------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · -18

、發明說明（16 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣、時的驅動氣體膨脹而生電，因此降壓，々矣著自彼逐出而成爲通過孔流體導管146的渦輪機廢氣。 :化學轉換器系統72產生的廢氣形成用於複合動力系統 0 _動氣’最後引導至滿輪膨脹機7 8。滿輪機使廢氣 γ膨脹’且使廢氣的熱能轉換爲轉動能量。因爲濁輪膨辰，、f電機80與壓縮機76可以配置在一共同軸上，故 ::機80產生父泥或直流電，而壓縮機壓迫輸入的空氣反 U ’如上述。專精於此技藝的人易於了冑，發電機產生又電的頻率至少係1〇〇〇赫兹，典型上係自約12⑽至約丨_ ^。發電機80產生的交流電可以藉由諸如整流器的任何通當裝置整流，以將交流電轉換爲直流電。在由反相器125 :變以前，直流電可以與電化學轉換器系統72產生的直流電直接結合。在此配置中，電化學轉換器系統如當氣體滿輪機總成的外部燃燒器，其則充當系統70之-觸底機。所緣示的複合動力系統7〇又包含串聯的流體調節裝置148 與150 ’其提供對於手、統7()之操作流體的額外程度的控制。 :體調節裝置U8調節通過流體導管146的滿輪機廢氣數量：並且調節旁通於渦輪膨脹機78且直接與渦輪機廢氣混合（驅動氣體的數量。冑由調節離開渦輪機的廢氣數量，系統70可調節氣體漏輪機總成74的動力輸出。所以，流體調節裝置148提供一額外機構，以藉由控制氣體满輪機的：力輸出，控制氣體渦輪機總成74之一操作參數。 L制态140可再耦合至發電機8〇，以監視或控制系統7〇之或更夕4件的操作。例如，控制器可以調節引導至竭輪 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本fincv

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膨脹機7 8的廢氣數量，以栌曲出。押制哭1 zim、、二虱植渦輪機總成74的動力輸 # ^ ^ σ以^制流體1周節元件148的操作，以調節廢巩泥。依據一音奸士 4 ,、〜休八式，控制器140可以# φ卜、云_调節元件148的操作，以根據發 4制邮祖卩周即經濟部智慧財產局員工消費合作社印製驅動氣體的數量。因此，％由碉節引導至滿輪機之動气蹄,.、此精由以發電機動力的函數調節驅地*二可以控制氣體渦輪機總成的動力輸出。特別 :，。控制器可以根據發電機的輸出，調節流體調節元件二：示的流體調節裝置15〇也可以調節通過流體導管146 ^尚輪機廢氣.其引導至熱交換器188 •的數量。㈣示的流 =即裝£15〇與流fi調節裝置154合作，以依據系統需求好糸急狀態，控制通過熱交換器的渴輪機廢氣數量。因此’硬合動力系統70提供部件’用於調節通過熱交換器88 之熱曆氣的數量。此則以閥96調節或控制通過熱交換器之 f氣的復熱數量’其發生在系統操作期間。例如，通過敎 =換器的空氣溫度可以藉由調節通過熱交換器之竭輪機廢氣數！而調節或控制。因此，系統7〇可以獨立調節燃料電池112的加熱，並且允許氣體渦輪機總成74維持適當的操作狀況及/或溫度。專精於此技藝的人易於了解，於引導至電化學轉換器系統7 2以前，渦輪機廢氣將通過熱交換器的空氣預熱。專精於此技藝的人亦易於了解，複合動力系統可以配置成爲以逆流方式，將熱交換器8 8中的空氣反應劑預，典。鑑於此處的被海’專精於此技藝的人也可實現手统部件的其他構造與配置，其在使用期間用於控制氣體滿輪 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） t#--- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·

497285 A7 B7 五、發明說明（18 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 機總成74之一操作參數。例如，系統可以在熱交換器88與渦輪膨脹機7 8之間使用任何數目的流體調節元件，諸如一元件，或無元件。因此，可以依據所選擇之程式化方案，碉節或控制流體調節裝置1 5 0與1 54，以在所繪示複合動力系統70之不同相的操作期間，確保將通過熱交換器之最佳或所欲數量之空氣預熱。可以提供一控制器140及流體調節裝置94、96、1〇〇、 104、1〇8、142、148、150與154，以依據任何所選擇的使用者定義序列，控制輸入的燃料與空氣反應劑。也可以連接控制器140，以調節氣體渦輪機總成74或電化學轉換器系統72。控制器可以是任何傳統設計，諸如工業用邏輯控制器、微處理器、獨立計算裝置、耦合成網路構造的計算裝置、或任何適當的處理裝置，其包含用於執行複合動力系統控制的適當硬體、軟體及/或儲存器。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖1之複合動力系統之一優點在於，它允許藉由直揍整合一高效率、精巧的電化學轉換器與一如同觸底機而操作之氣體渦輪機總成，而在一高效率系統中產生電。電化學轉換器系統72與一氣體渦輪機總成74的整合產生一複合動力系統70，其總動力效率約爲或大於70%。此系統的效率比先別技藝的氣體;尚輪機系統及先前技藝的電化學系统所達成的效率顯著增加。所繪示的複合動力系統附設一燃料電池Π2，以提供電與高等級的熱能，並利用燃料電池的= 益。例如，燃料電池如同低NOx來源而操作，以相對於傳統氣體渦輪機發電廠而改進環境性能。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明說明（19) 電化學轉換器與氣挪、、凤^ 於圖2。圖的座標軸標’機、總成結合的高系統效率圖示座標標示複合系統的動力：效率，而橫與氣體渦輪機的容量和我馬電化學轉換器之商。圖線160緣示，^+GT)除以氣體源輪機的容量（GT) 效率係25%的氣體渦輪;用效率係5〇%的燃料電池與一樣地，圖線⑹緣示總系統效率可能超過帆。同效率細的氣燃料電池與- 依動力比而定，可以達^甚至超過7G% 且率，以使總系統。=:換3氣體滿輪機的容量與輪機與一電化學轉換器处圖’當-氣體加；結果至今未知。^ 口 f系、、死效率對應地大爲的氣體爾動力；：:;二前述，使用-電化學轉換甚至超過鄕，依統效率超過6〇%，且達到-的容量與效率、；： = 氣體滿輪機與電化學轉換定。奴合動力系統70的操作與配置方式 ^氣"足渦輪機總成74可爲單軸、串接對準的 Π發明!1慮到其他構造，以用於圖1的複合動力系口孔植渦輪機總成74可附設一多軸設計。圖3係系ϋΠ〇之部分實施例示意代表圖，其整合一電子、时人夕軸氣體渦輪機總成。圖1的剩餘部件可併此實施例中’但爲了清楚起見而省略。所緣示的動力系 170可馬傳統燃燒竭輪機系統，其包含-對壓縮機cmC2 效器或器而 % 構統化入 -22- 本紙張尺㈣财國國家標準(CNS^iT^ 297公爱) 497285 A7 B7 五、發明說明（2〇 ) 一對渦輪機T1與T2、一發電機172、一中間冷卻器174與一或更多電化學轉換器176。一對軸178與180將渦輪機丁丨與丁〕個別連接到機械式壓縮機c丨與C2。 ’、如所示，來自空氣入口的空氣在壓縮機C1的入口進入壓縮機C 1並壓縮。然後，壓縮空氣在壓縮機的出口離開壓縮機，且進入中間冷卻器174，其在空氣離開中間冷卻器以前使壓縮空氣的溫度減少。中間冷卻器174在它的入口自一产體源（未顯示）接收冷卻流體，諸如水，而在它的出口將水排放。、然後，冷卻、壓縮的空氣進入壓縮機C2，其在引導至第一電化學轉換器176以前再次將空氣壓縮。空氣沿著流體通路182 ’傳送於電化學轉換器176與壓縮機之間。於引導至電化學轉換器時，空氣與來自燃料源（未顯示）的燃料反應，以產生電。電化學轉換器的廢氣沿著流體通路1 84引導至渦輪機丁2，其廢氣引導土一弟一電化學轉換器176。第二轉換器產生電，且在引導至渦輪機T1以前再加熱。渦輪機τ丨的廢氣較佳爲沿著流體通路186而從系統170帶走，以待後續使用。渦輪機T1的轉動能量較佳爲經由動力軸17 $總成與發電機 172，而分配於機械式壓縮機。之間。發電機172可以用於產生電，以供各種居住與商業用途。雖然所繪示的系統17() 使用一對電化學轉換器17 6，但專精於此技藝的人可了解，可以只使用一轉換器，而另一轉換器以一傳統燃燒器取代0 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --1— — — — — — — · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（21 以上叹计存在其他且能力範圍内、一係在專精於此技藝者的可使用任何數^可以使用一系列氣體漏輪機總成，或圖涵蓋一電1'燃燒器與滿輪機。本發明又意 % 予轉換器與大多數種類的氣f# ^ ^_ r氣體滿輪機包含單軸_輪機、雙：；：=整爾。本式氣體滿輪機與再熱式氣體結合-電化學二m “涵蓋—複合動力系統，其 -較佳會施们氣體漏輪機。依據本發明之之：轉換器取代_完全或部分地-氣體力系統足一或更多燃燒器。當燃料電池U2容納於一容器12〇時，有助於一電換器與-氣體渴輪機的直接整合。一較佳型式的轉換器外 ::不於'Ο其中-可充當再生式或復熱式熱封箱的壓力容器120圍繞U堆疊的燃料電池總成122，其更詳細説明如下。壓力容器120包含一廢氣出口歧管124、電接頭126 與輸入反應劑歧管128及130。在一較佳實施例中，氧化反應劑經由歧管130引導至固有的燃料電池總成，燃料反應劑經由燃料歧管128而引入。堆疊的燃料電池陣列122可以將廢氣排出至壓力容器12〇内部。可以經由一諸如壓縮機76或134的泵，或經由一鼓風機，而控制適合於與壓力容器一起使用之觸底裝置的廢氣之塵力，鼓風機係諸如蘇先生之美國專利5,948,221號所示及説明者，其内容附於此供參考，以選擇性抽送一輸入反應劑進入-因而使廢氣離開-堆疊的燃料電池總成丨22。 -24 t紙張尺準(CNS)A4規格⑵〇 x 297公餐

I·裝.丨I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 . %

五、發明說明（22 ) 如上述，電化學轉換器可以在升高的溫度及在周圍壓力或在升咼的壓力操作。電化學轉換器較佳爲一燃料電池系統’包含一又合式熱交換器，熱交換器類似於美國專利 4, 853, 100號所示及説明的型式，其附於此供參考。壓力谷為120可以包含一與内壁138隔離的外壁136，以在其間產生環圈。可用絕緣材料139充填環圈，以使壓力容器的外表面維持在適當的溫度。替代地，環圈可容納或形成一熱父換7L件，以與壓力容器熱交換。在熱交換器之一實施例中，環圈與壁138與130可形成一熱交換護罩，以使一熱叉換流體循環於其中。由壁形成的熱交換器與壓力容器父換熱’且幫助外表面維持在適當的溫度。當然，環圈充當冷卻護罩而使用並不排除額外使用一不位於環圈中的絕緣材料’以減少熱自壓力容器内部流失，或亦幫助壓力容器外表面維持在適當的溫度。在本發明之一實施例中，於壓力容器熱交換器-諸如壁 136與138形成的冷卻護罩-中循環的熱交換流體係一輸入反應劑’諸如在歧管12 8中流動的空氣輸入反應劑。此實施例中’歧管基本上係入口，其與鄰近於壓力容器120頂部的環圈部分係流體連通。額外的歧管（未顯示）將環圈與燃料電池堆疊122流體連接，俾使空氣輸入反應劑正確引導至彼。由壁136與138形成之冷卻護罩對於空氣輸入反應劑的預熱係用於若干目的，包含藉由再生取得廢熱而將空氣輸入反應劑預熱以提高效率，及將壓力容器120外表面冷卻。壓力容器可以係「正壓力容器」，其意圖包含一設計成 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 五、發明說明（23 ) 爲在諸如1或2大氣壓操作的容器，或設計成爲可忍受高很多的壓力-高達每平方吋丨000磅-之容器。當與電化學轉換备起使用的觸底裝置係，例如，附設有一熱引動急冷器或銷爐的加熱通氣與冷卻HVAC系統時，低壓容器是有用的。高壓容器可以用於，例如，所繪示的複合動力系統 70 〇燃料電池利用所選擇種類的燃料-諸如氫或一氧化碳分子 -4化學位能，以除了電力以外，尚產生氧化分子。因爲供應分子氫或一氧化碳的成本相對高於提供傳統燃料，故可利用一燃料處理或再形成步驟以轉換諸如煤炭與天然氣的 =石燃料成爲反應劑氣體混合物，其氫與一氧化碳的含量高。結果，使用燃料處理器-其係專用或配置在燃料電:内 ^利用恶汽、氧或二氧化碳（於吸熱反應），以使化石燃料改變爲不複雜的反應劑氣體。 β圖5-71會示燃料電池！ 12的基本電池單元1〇與燃料電池堆疊122，其特別適於與傳統氣體渦輪機整合。電池單元勺含一電解質板20與-互聯板3〇。在—實施例中，電解質= 可由陶^:製成’諸如穩定的氧化锆材料邮⑺叫，並上配置-多孔性氧化劑電極材料鹰與—多孔性燃料電材細。用於氧化劑電極材料的示範性材料係转鈦礦材料^ 如LaMn〇3(Sr)。燃料電極材料的示範性材料係金屬陶资，堵如 Zr02/Ni 與 Zr02/Ni 0。互聯板30較佳爲由導電與導熱的互之例包含鎳合金、銷合全、脅如〇 «此材枓至劣如碳化矽的非金屬導體、 I______-26- —本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21{) χ撕公 497285 A7 B7__ __ 五、發明說明（24 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

La( Μη) Cr〇3，較佳爲商業上可用的英高鎳，係美國英高公司製造。互聯板30充當相鄰電解質板之間的電接頭，及充當燃料與氧化反應劑之間的分隔物。圖7最清楚顯示，互聯板3 0具有一中央孔3 2與一組中間、同心徑向向外隔離的孔 3 4。第三組外孔3 6沿著板3 0的外圓柱形部分或周緣而配置。互聯板3 0具有紋理表面3 8。紋理表面較佳爲上面具有一-系列旋渦40，如圖7所示，其形成一系列連接的反應劑流動 -通路。較佳地，互聯板3 0二側上具有旋渦表面。雖然中孔組與外孔組3 4與3 6個別顯示成爲具有選擇數目的孔，但專精於此技藝的人可以了解，可使用任何數目的孔或分佈圖案，依系統與反應劑流的需求而定。同樣地，電極板20具有一中央孔22及一組中間與外孔24 與26，其個別形成在互聯板30之孔32、34與36的互補位置。參考圖6，一隔板50可插入電解質板20與互聯板30之間。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製隔板50較佳爲具有一浪形表面52，其形成一系列連接反應劑流動通路，類似於互聯板30。隔板50也具有很多同心孔 54、56與58，其係在與互聯及電解質板之孔互補的位置，如所示。此外，在此配置中，互聯板3 〇沒有反應劑流動通路。隔板50較佳爲由導電材料製成，諸如鎳。所繪示的電解質板20、互聯板30與隔板50可以係任何所欲的構造。此外，具有所緣示歧管的板可以重複或非重複圖案向外延伸’於是以虛線顯示。 ___ -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " " A7 B7 五、發明說明（25 ) =圖7’ #電解質板麟互聯板3q替代 =的個別孔對準時，孔形成轴向（相對於堆疊）歧管，其以車則入反應劑供應電池單元3 早且排出所耗用的燃料。特別地，由止、孔22、32、22’形成輸入氧化劑歧管17，對準的中央孔24、34、24’形成輸人燃料歧管18，而對準的外孔 26、36、26f形成耗用燃料歧管19。 a在圖7的剖視时，互聯板3〇的紋理表面38具有-大致上 :/々圖木其形成於二側。此浪形的圖案形成反應劑 4力通路’其使輸人反應劑朝向互聯板周緣輸送。互聯板也具有-延伸加熱表面或唇形結構，其在每一軸向歧管内 ^互聯板周緣的周圍延伸。特別地，互聯板30具有-平坦 :八伸表面3 1A ’其沿著它的外周緣而形成。在一較佳實犯彳丨中所繪不的加熱表面3 1A延伸越過電解質板2〇的外周緣。互聯板又具有_延伸加熱表面，其在軸向歧管内延伸例如，邊緣31B延伸進入且容納於軸向歧管19中；邊緣伸進入且谷納於軸向歧管1 8中；而邊緣3 1 〇延伸進入一:内於軸向歧官17中。延伸的加熱表面可與互聯板成爲把，或者，可耦合或接合於彼。加熱表面不需要由與互聯：：同的材料製成，❻可以包括任何適當導熱材料，其可心文電化學轉換器的操作溫度。在一替代實施例中，延伸的加&表面T肖隔板成爲一體或轉合至彼。盥互I板周緣缺少脊或其他高起的結構乃提供排氣口，其與外# %境連通。反應劑流動通路使輸入反應劑歧管流體 I接万、外周緣，於是允許反應劑排放到外部環境，或排放 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度_ -28- X 297公釐） 497285 A7 B7 五、發明說明（26 ) 到圖4之配置在電化學轉換器周圍的熱容器或壓力容器。再參考圖7，所繪示的密封材料6〇可以應用到在歧管接合處心互聯板30部分，於是選擇性允許一特殊的輸入反應劑泥過互聯表面，且流過電解質板2〇的匹配表面。互聯板底部30B接觸電解質板2〇的電極塗層2〇b。此配置中，所欲者爲’密封材料只允許燃料反應劑進入反應劑流動通路，於是接觸燃料電極。如所示，密封材料60A配置在輸入氧化劑歧管17周圍，形成一在氧化劑歧管17周圍的有效反應劑流動屏障。密封材料幫助維持與電解質板2〇之燃料電極側20B接觸的燃料反應劑之完整性，且維持經由耗用燃料歧管丨9而排出之耗用的燃料之冗整性。互聯板30的頂部30A具有密封材料60B，其配置在燃料輸入歧管18與耗用燃料歧管19周圍。互聯板30的頂部30A接觸一對立電解質板20,的氧化劑塗層20B，。結果，在輸入氧化劑歧管17的接合處無密封材料，以允許氧化反應劑進入反應劑流動通路。完全圍繞燃料歧管1 8的密封材料60B防止燃料反應劑過分洩漏至反應劑流動通路中，於是防止燃料與氧化反應劑的混合物。類似地，完全圍繞耗用燃料歧管19 的密封材料60C防止耗用的氧化反應劑流入耗用燃料歧管19 中。因此，維持經由歧管19抽送之耗用燃料的純度。再參考圖7，氧化反應劑可以經由軸向歧管17引導至電化學轉換器，軸向歧管17係由電解質與互聯板的孔22、32與 22’個別形成。氧化劑藉由反應劑流動通路而分佈在互聯板 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ••卜--1-------装--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7

497285 五、發明說明（27 ) 30A頂部上方，及氧化劑電極表面2〇A，上方。然後，耗用的氧化劑徑向向外朝周緣3丨A流動，且最後沿著轉換器元件周緣而排出。密封材料60C防止氧化劑流進入耗用燃料歧管 19。通過軸向歧管之氧化劑的流動路徑由實線黑箭頭26A緣示，而通過氧化劑電池單元的流動路徑由實線黑箭頭26b ^ 示。燃料反應劑經由燃料歧管18而引導至電化學轉換器1〇，燃料歧管18係由板的對準孔24、34與24,形成。纟然料引導至反應劑流動通路，且分佈於互聯板30B底部上方，及電解質板20的燃料電極塗層20B上方。附帶地，密封材料6〇a防止車則入氧化反應劑進入反應劑泥動通路而與純燃料/耗用燃料反應劑混合物混合。在耗用燃料歧管19無任何密封材料可允許耗用燃料進入歧管19。接著，燃料沿著互聯板3〇的環形邊緣3 1A而排放。燃料反應劑的流動路徑由實線黑箭頭 26C繪示。互聯表面的旋滿40具有一頂點40A，其在組合時接觸電解質板，以在其間建立電連接。各種導電材料可以用於本發明的薄電導體板。此材料必須滿足下列要求：（1)鬲強度及導電與導熱；（2)直到工作溫度之良好的抗氧化力；（3)與輸入反應劑的化學相容性及穩疋性’及（4)形成反應劑泥動通路所示範之紋理板時的製造經濟性。用於互聯板製造的適當材料包含鎳合金、鎳鉻合金、鍊鉻鐵合金、鐵絡銘合金、鉑合金、此類合金的金屬陶瓷及 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -.l· 111-------·裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂.. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^/285

諸如氧化锆或氧化鋁、碳化矽與二矽化鉬耐火材料。互聯板頂部與底部的紋理圖案可藉由，例如，以一戈多組匹配的陽與陰模具沖壓金屬合金板而獲得。模具L佳馬依據互聯板之所欲的構造預先製造，且可藉由熱處理而硬化，以忍受重複的壓縮作用與大量生產及高操作溫度。用於互聯板的沖壓形成過程較佳爲以複數步驟進行，其原因爲氣體通道網路的幾何複雜性，例如，旋渦形互聯板表面。形成於互聯板中的歧管較佳爲在最後步驟沖孔。建議在連續步驟之間進行溫度退火，以防止板材料過度受壓。沖壓方法能生產幾何形狀改變及複雜的物品，並維持均勾的材料厚度。替代地，可使用一組適當罩幕，藉由在一起初平坦的金屬板上電澱積而形成浪形互聯板。碳化矽互聯板可藉由蒸氣澱積於預先形成的基材上、藉由燒結黏合粉末、或藉由自黏合過程而形成。氧化與燃料反應劑較佳爲在進入電化學轉換器以前，預熱至一適當溫度。此預熱可由任何適當加熱結構執行，諸如復熱性熱X換為或％射熱交換器，以將反應劑加熱至一溫度，足以減少施加到轉換器之熱應力數量。本發明之一顯著特性係，繪示於圖1與12-17的複合動力系統以超過任何先前習知的系統效率操作。本發明之另一顯著特性係，延伸加熱表面3 1〇與3 1C將氧化劑與燃料歧管 1 7與1 8中所含有的反應劑加熱至轉換器的操作溫度。特別地’突起至氧化劑歧管17中之延伸表面3 1D將氧化反應劑加 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) »裝

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五、發明說明（30 ) 特殊配置係又合燃料電池與熱控制堆疊，以形成單一集合單元，以達成所欲的熱管理。此配置可以形成矩形或六角形圖案，或任何適當的二度空間或三度空間配置。例如，如圖19A-19E所示，電化學轉換器系統72的部件，諸如燃料電池112與熱控制堆疊116，可係四邊形配置，諸如圖與 14B所示的正方形或矩形叉合配置。替代地，電化學轉換器系統72的邵件可以配置成六角形，如圖14C_ 14£所示。前述叉合配置只是可以使用之各種配置的例子。專精於此技藝的人也可了解，雖然燃料電池及熱控制堆疊繪示成圓柱形，但也可以係其他形狀。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製依據一實施例，如圖8所示，熱控制堆疊116可以形成具有多孔性結構28的等溫結構（熱交換器）27，其自它的環境 (例如，自附近的燃料電池）接收輻射熱。諸如氧化反應劑的工作流體44在一内通路或貯存器42中流動，且可自一内表面28A徑向向外滲透至外面28B。工作流體44可以由任何適當結構收集，諸如壓力容器丨2〇，且可輸送到複合動力系統70的其他部分。爲了確保工作流體44流速的軸向與方位均句性，當工作泥體滲透通過結構2 8時，徑向壓力降維持爲大致上大於當工作流體44流動通過貯存器42時的壓力。一内流動分佈管可以安裝在結構28中，以增加流動均勻性。工作流體44也可以自任一軸向端排放。依據另一實施例，依據本發明的熱控制堆疊也可以使用複數導熱板，如圖9所示。熱控制堆疊29包含一系列板46，其互相上下堆疊，如所示。板46可由任何適當導熱材料形 -33-

、發明說明流鱗^如鎳與傳統上使用於燃料電池的其他材料。-中央或貯存器42連接於板，而在板之間提供空間，以乍况體44自一内表面62A流到一外表面62β。體44液氣、s、a a、一 i彳乍流^ ，通過貯存器42，其連接板62。板62如所示大致上狀。二形構一造，或可係任何其他適當的幾何形狀，諸如管回9的實施例在構成等溫燃料電池的時候特如’利用兩、丄〇口 -、。例動。％池早兀足間的間隔，可以達成反應劑的均勻流、圖顯示熱控制堆叠25另一實施例的剖面端視圖，其用於圖1的複合動力系統。堆疊25包含三同心管狀結構，直較 1馬在軸向相隔離，如所示。内腔64具有複數通路66了其延，於—套筒或管68的内面68A與外面68B之間。一多孔性套筒結構28環繞内管68，且具有一内表面28八與一外表面細。内表面28A緊密面接觸於内管68的外表面，俾使橫向 I路66與夕孔性套筒28流體連通。橫向通路係等間隔。一外管69或壁元件配置在多孔性套筒28與内管68周圍，以形成大致上爲共軸的幾何形狀。外管69具有一内表面69A 與一外表面69B。内管68的内腔形成一長形中央通路64，其充當用於工作流體44的貯存器，如圖u所示。外管的内表面69A與多孔性套筒外面28B形成一長形第二通路67，其大致上平行於中央通路64。内管68與外管69較佳爲由相同的材料製成，諸如金屬或陶资。多孔性套筒結構28可以係陶资，且用於使工作流體的流動自内腔擴散至外腔。 -34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝訂·- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 , B7_ 五、發明說明（32 ) 參考圖1 1，工作流體44流動通過長形中央腔或通路64，其充當貯存器，且沿著一縱向軸線4 1延伸。當工作流體44 流動通過貯存器64的時候，迫使工作流體通過橫向通路 6 6。套筒2 8位在橫向通路6 6上方，以接收流動通過通路6 6 之該部分的工作流體44。工作流體44徑向向外滲透通過多孔性套筒28，進入外腔67，流體在該處由一外部熱源-例如，燃料電池總成或需要冷卻的其他系統-加熱，或由其他〜結構冷卻。容納於外腔67中的工作流體44沿著外管69的内 -表面流動，且吸收自外表面69B傳導至彼的熱。外管的外表面69B可藉由安置成與燃料電池總成112直接接觸，或藉由徑向耦合至燃料電池112而加熱。工作流體44之沿著外管69 内表面69A的分佈使熱有效傳遞於工作流體44與外部環境之間。藉由沿著内管68選擇性隔離橫向通路66，則收集在第二通路67内的工作流體44維持等溫。沿著内表面69A之等溫工作流體44的均勻分佈沿著外管的外表面69B產生等溫狀況，通路尺寸與間隔依外管69與内管68的直徑而定。以上説明將熱控制堆疊25描述爲如同散熱器而操作。專精於此技藝的人可知，熱控制堆疊25也可以如同一熱源而操作。例如，工作流體44可包括一加熱流體，而非冷卻劑。當加熱流體流動通過貯存器34時，熱自外管外表面69B 傳遞到外部環境。也必須了解，利用類似結構，其使反應劑沿著一燃料電池堆疊的長度而均勻分佈，也可以應用本發明的原則，以構建等溫燃料電池（及其他電化學轉換器）。可以調節堆疊 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ΗΓ衣訂* - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 Α7 - Β7 五、發明說明（33) 整體的溫度，而需要的時候，使其等溫。鑑於此處的敎海，熱控制堆疊的其他實施例係專精於此技藝的人顯而易知的，且包含利用一中空多孔性汽缸，其中配置各種形狀的表面結構。表面結構可以由金屬或陶瓷構成，且多孔性汽缸可由任何適當材料構成，包含絲線篩孑L 篩子（wire mesh screen) 〇再參考圖1 ’於燃料電池1丨2起動操作的時候，熱控制堆疊116如同電化學轉換器系統72的起動加熱器而操作。爲了使複合動力系統70的起動操作啓始，氣體渦輪機總成74的壓縮機76由一獨立的馬達（未顯示）或充當馬達的發電機引動。通過壓縮機的空氣84最後引導至熱控制堆疊116，且排放至壓力容姦120内郅。來自壓力容器的廢氣124通過燃燒器144，於引導至氣體渦輪機總成74或熱交換器88以前，在該處進一步加熱。空氣通過熱控制堆疊116之後，一適當的燃料引導至熱控制堆疊丨16，如圖丨所繪示。空氣與熱控制堆疊116的燃料輸入由控制器ι4〇控制，以獲得規定的燃料電池加熱速率，諸如25〇°C /小時。熱控制堆疊！ 16產生的放熱用於加熱相鄰的燃料電池丨12。熱控制堆疊將燃料電池 112加熱，直到它到達燃料自燃溫度爲止。需要的時候，複合動力系統70可以維持在此熱等待模式，直到需要使燃料電池到達適當的操作溫度爲止。技制备14〇可以繼續調整引導至熱控制堆疊11 6的燃料與二氣及燃燒备144的操作，以連續加熱燃料電池η 2到達或接近其操作溫度。一旦燃料電池丨12到達接近正常或操作溫 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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五、發明說明（34 ) 度的溫度，典型上爲1000。(：，將燃料85與空氣84引導至燃料私'也泛以產生所需要的動力輸出。-旦電化學轉換器系統72在操作，則供應到熱控制堆疊的燃料可以終止，並原因爲熱控制堆疊不再如同熱源而操作。藉由僅使空氣通過在此接合處的堆疊，熱控制堆疊可以藉由自燃料電池ιΐ2移除廢熱’以如同熱收集器或散熱器而操作。如上述，所繪示的電化學轉換器系統以生高溫廢氣，其引導至氣體渦輪機總成74的渦輪膨脹機78。渦輪膨脹機 78使高溫燃料電池廢氣絕熱膨脹，然後產生渦輪機廢氣，以由複合動力系統70接續使用。渦輪機將驅動氣體的熱能轉換爲轉動能量，其則使發電機8〇的軸85轉動，以產生交流電。此電可與電化學轉換器系統72產生的電結合，以接續用於商業或居住的用途。在穩定狀態操作期間，初級空氣供應84循序通過壓縮機 76及-需要的時候-熱交換器88，進入燃料電池丨^，接著引 ^至氣體滿輪機總成74。然後，自周圍環境驅除滿輪機廢氣，或排出至周圍環境。爲了達成一或更多系統部件之所選擇的操作控制與溫度調節，控制器14〇可引動一或更多流體_節裝置，以調節複合動力系統7〇的一或更多操作來數。例如，可以控制流體調節元件1〇〇與1〇4，以允許選擇數目的空氣通過熱控制堆疊丨16，以進行燃料電池丨12的溫度調節。此外，可引動流體調節裝置1〇8，以在引導至氣體渦輪機總成74以前，使通過導管107之相對冷的空氣與通過導官124之高溫廢氣混合。控制混合的冷與熱廢氣數量允許 -37· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） 497285 五、發明說明（35) 以一選擇的程度控制一或更多參數、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 7 4之、局輪膨服機7 8的動力幹出、、氣組’尚輪機總成控制流體調節裝置108使複合動或廢虱溫度。因此，選擇性機總成74之溫度。力力系統70能夠調節氣體渦輪依據所繪示系統70的另—操流體調裝置142，以排出電化學哭器140可以引動部廢棄。藉由控制流體調節裝 Z，、、充72的某些或全鉍_ _ & 142，系統達成對於氣體渦輪機、，心成741速率或功率輸出的有效控制。

專精於此技藝的人又可了鉉 L f解’對於燃料電池u2之動力輸出的額外控制可以藉由調節空氣或燃料輸入反應劑的㈣而達成。此獲得整體複合動力系、統之廣大動態範圍的控制。燃料隸制燃料電池的動力輸出，並且維持等操作溫度。此外，藉由控制旁通於電化學轉換器系統72的空氣數 f ’系統70控制氣體渦輪機與與燃料電池的功率輸出。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製藉由使滿輪機廢氣通過熱交換器8 8，以收回存在於渦輪機廢氣中的熱能，系統也可以如同高效率系統而操作。渦輪機廢氣中的熱能將通過熱交換器的反應劑預熱。例如，藉由回收存在於渦輪機廢氣中的廢熱，使空氣84通過熱交換器88而將空氣預熱。流體調節裝置96也可以由控制器14〇控制，以判定通過流體導管90的某些或全部空氣待由熱交換器88預熱。離開電化學轉換器系統72且通過流體調節裝置142的廢氣可以由一選擇性次級燃燒器14 4進一步加熱’其沿著流體導管124而配置。次級燃燒器144進一步加熱廢氣’以提供一 38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 497285 A7 -------—— B7___ 五、發明說明（36 ) 驅動氣體，其付合氣體滿輪機總成74的輸入溫度需求。氣體漏輪機總成74產±的满輪機廢氣進一步引導至一流體調節裝置i48,其配置於流體導管146中。流體調節裝置職節通過氣體漏輪機總成74之流體導管(糊輪機廢氣數量。例如，流體調節裝置148調節驅動氣體的數量，驅動氣體係旁通於滿輪膨脹機，且可與滿輪機廢氣混合。流體調節裝置150與154可以由控制器14〇控制，以調節引導至熱交換器88<渦輪機廢氣的數量。以此方式，控制器 140可以控制通過熱交換器88之空氣溫度，因此控制燃料^ 池112的溫度。流體調節裝置154又調節外部流體的數量，其可引導至通過熱交換器的流體，以提供對於空氣反應劑之額外程度的溫度控制。系統可以控制空氣反應劑的溫度，因而控制燃料電池112的動力。相反地，流體調節裝置 1刈或154可以調節離開熱交換器88之渦輪機廢氣的數量，其係引導或排出至周圍環境。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

專精於此技藝的人可以了解，電化學轉換器系統72，特別是燃料電池H2,可以充當用於氣體漏輪機總成”的蜾燒器。然而，本發明也思及替代實施例，其中氣體源輪機總成74可以包含一替代的燃燒器及/或—復熱器，以作爲氣體渦輪機總成之一部分。在氣體渦輪機總成74包含它本身的内燃機之系統設計時，需要不同的起動程序，以引動複合動力系統70。例如，氣體滿輪機總成74可以由任何適當^ 起動馬達（未顯示）引動。所以，壓縮機76可以建立通過氣 m渦輪機總成的2氣流。然後，氣體渦輪機的燃燒器接受 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 497285 A7 B7

五、發明說明（37 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製燃料，其依據規足的加熱速率而與空氣反應。一流體調節元件，諸如轉向閥，可以安置在氣體渦輪機總成復熱器的出口，以漸漸引導加熱的空氣至電化學轉換器系統72的熱控制堆疊116。熱控制堆疊116的構造亦可自燃料來源接受燃料，且將接近它的操作溫度之燃料電池112預熱。此替代系統的配置之剩餘的操作功能相同於圖1所示及説明的複合動力系統。專精於此技藝的人也可以了解，流體調節裝置之任何選擇的組合可以设於所纟會示的複合動力系統7 〇中。結果，每一流體調節裝置及/或流體通路可以視爲一選擇性特徵或系統之一部分。專精於此技藝的人也可以了解，燃料電池丨丨2的溫度可以由在複合動力系統中流動之所選擇的流體控制。特別地，當通過一中間復熱咨時，燃料電池溫度可由離開壓縮機與氣體渦輪機總成的流體控制。於是，可以實施不同的加熱方法，以控制或調節一或更多操作參數，諸如燃料電池的溫度及/或動力輸出。例如，如果最大的燃料電池冷卻係所欲者’則離開壓縮機的流體可以旁通於復熱器，且直接引導至燃料電池。以此方式，不發生壓縮流體的預熱。依據另一加熱方法，較冷的壓縮流體旁通於復熱器，且引導至熱控制堆®。熱控制堆疊的操作可冷卻燃料電池，如上述。依據另一加熱方法，若干百分比的壓縮流體旁通於復熱器，且引導至熱控制堆疊（諸如50%)，剩餘的流體通過復 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί.

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五、發明說明（38) 為咨’然後引導至燃料電池。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 抑依據再另一加熱方法，大部分或全部壓縮流體通過復熱备，在孩處加熱，然後引導至燃料電池或熱控制堆疊。替代地，於引導至氣體渦輪機總成以前，若干百分比的預熱流體可以引導至燃料電池，而剩餘者引導至一次級加熱源，諸如燃燒器。專精於此技藝的人可以了解，流體加熱在後者之方法發生。圖12繪示圖1之複合動力系統之一替代實施例。所繪示的複合動力系統200控制氣體渦輪機總成193的動力輸出。此實施例的説明在某些方面類似於上述系統7〇。系統2〇〇引導 2氣190自一空氣源經由任何適當的流體導管到達壓縮機 192 ’在該處壓縮、加壓及加熱，然後自彼排出。加熱、加壓的空氣可以由流體導管202引導至一熱交換器206，諸如復熱器，在該處由來自氣體渦輪機總成193排出的廢氣預熱，更詳細説明如下。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製燃料208在選擇性通過熱交換器206以後，可以引導至一電化學轉換器系統212，它在該處亦由氣體渦輪機廢氣預熱。加熱的空氣190與燃料208充當輸入反應劑，且經由適當歧管引導至一電化學轉換器系統212。電化學轉換器系統 212可相同於圖1的電化學轉換器系統72。電化學轉換器系統212處理燃料與氧化反應劑，且以一操作模式產生電及關聯於高溫廢氣的廢熱。此電係直流電，其可由一交流發電機（未顯示）轉換爲交流電。電化學轉換器系統2丨2產生的廢氣由一適當的流體導管或歧管214耦合-且選擇性直接耦合- _- 41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製至氣體渦輪膨胳播，Λ, 、服機196。渦輪膨脹機196使電化學轉換器系統產生的廢翁0 Jbl 4· «τ J贗虱圪熱膨脹，且將此熱能轉換爲轉動能量，以便:後傳送至發電機198。發電機198產生電，其可用於商業住〈用途。在此配置中，電化學轉換器系統212充當用於氣㈤/肖‘機總成丨93的燃燒器，而氣體滿輪觸底循環機。予I換备系統2 12充當氣體滿輪燃燒器之一利益在於轉換為系統充當額外的發電機。所繪示的電連接222 自系統212擷取電。氣體渦輪機與發電機部件係此技藝所習知者，且係商業上可用者。專精於此技藝的人易於了解-特別是鑑於此說明與繪示_電化學轉換器與氣體渦輪機耦合的方式。氣把渦‘機總成又產生熱廢氣’其可由流體歧管2 1 $捕捉及引導，以用於接續的用途。依據一實行方式，渦輪機廢氣通過扁X換器206。燃料208與加熱的空氣也通過熱交換备206。與渦輪機廢氣關聯的廢熱用於在引導至電化學轉換器系統212以前，將空氣與燃料預熱。較佳地，於進入的反應劑與出去的廢氣間之可感測的熱交換係，俾使在氣體之間交換的對流熱最佳化，或將某一特定數量的熱回收。例如’與在其他情況將傳遞離開系統之廢氣關聯的廢熱由進入的反應劑氣體吸收。效果係將至少一部分用於加熱反應劑且載運於廢氣流中的廢熱連續回收。利用此熱交換機構，系統損失的熱數量減少，以改進系統總效率。電化學轉換器系統212在升高的溫度及升高的壓力操作。 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂· 497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明說明（40 ) 電化學轉換器較佳爲一燃料電池系統，其可包含一叉合式熱交換器，類似於美國專利4,853, 100號所示及所述的型式，其附於此供參考。所繪示的電化學轉換器系統2 12可包含一燃料電池（如圖1 及5- 7所示）及一選擇性熱控制堆疊，燃料電池在一選擇的操作溫度操作。依據一較佳實施例，燃料電池係固體氧化物燃料電池，其操作溫度約1000°C，於是產生溫度約在此位準的廢氣。特定氣體渦輪機，諸如小的渦輪機單元，需要一輸入流體，其溫度低於1000°C，通常約爲900°C。於是，此流體溫度需求指定，電化學轉換器系統212排出的高溫廢氣調節至符合氣體渦輪機總成193之輸入溫度需求的溫度位準。本發明藉由提供很多方法，其適於針對轉換器系統廢氣執行所選擇程度的溫度控制，而解決溫度不符的問題。再參考圖12，複合動力系統200又包括複數流體調節裝置與一控制器220，用於調節引導至系統200的燃料數量，及調節引導至氣體渦輪機總成1 93的廢氣溫度。所繪示的複合動力系統200包含一第一流體調節裝置204，其延展於壓縮機流體導管202及廢氣流體導管214之間。流體調節裝置選擇性允許一部分加熱的空氣自壓縮機192排出，以在引導至氣體渦輪膨脹機20以前，直接攙雜或混合於電化學轉換器系統212的再加熱廢氣。此技藝中習知，傳統氣體渦輪機可忍受到達一特定最大溫度之輸入工作流體。氣體渦輪機總成193可以在較低的溫 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 · .%· A7 A7 B7 五、發明說明（41 度知作’但滿輪機的動力輸出因而減少。因此，如果氣體滿輪機 1 4 且 Q Π An i 、 ’ y〇0 L的輸入最大溫度需求，則電化學轉換器二向/凰廢氣必頊至少冷卻至此溫度位準或更低，以符口此氣體滿輪機操作需求。在此方案中，自壓縮機192排出的二氣溫度典型上低於電化學轉換器系統212的廢氣溫度。 ^通闕204可由控制器22〇控制，以允許某些或全部空氣通，旁通導官224 ’以混合於及冷卻電化學轉換器系統212的 :溫廢氣。藉由調節與廢氣混合的空氣數量，所造成之廢氣的流體溫度可以調整到所欲的位準。依據一實行方式，，據使用者選擇或預先儲存的溫度狀沉，廢氣溫度調節到最大渦輪機溫度或更低。在以上提出的例子中，來自電化學轉換咨系統2 12的高溫廢氣可以冷卻至約9〇〇ι或更低。再參考圖12 ’ >瓦體碉節裝置2〇4可以由任何適當的連通鏈結耦合至一控制器220。控制器22〇可包含適當的儲存器，其内儲存有程式指令，用於依據使用者定義或預選的序列操作流體調節裝置204。控制器22〇可依據儲存的序列，選擇性開啓或關閉裝置”乂允許預定數量的空氣與電化學轉換备系統2 12產生的兩溫廢氣混合。流動通過流體調節裝置 204的空氣數量可以係電化學轉換器系統212、氣體渦輪機總成193所欲的動力輸出、及一所欲的系統效率之函數，其可能要求以所欲的動力輸出操作氣體渦輪機，並調節引導至知服機1 9 6之流體數量及溫度。所！會示的複合動力系統200又包含一燃料調整流體調節装置21〇’其調節引導至電化學轉換器系統212的燃料數量。 •卜丨ί-------·裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •44- 497285 A7 五、發明說明（42 ) -· ^•--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 流體調節裝置21〇經由適當連通鏈結，而與控制器22〇回授連通。控制器22〇與裝置21G調節引導至電化學轉換器系統的燃料數量，於是調節其動力輸出，而不導致複合動力系統200的操作溫度對應地減少。此允許電化學轉換器系統 212在最佳系統效率或接近最佳系統效率而連續操作。此外二調“化學轉換器系統212的動力輸出使控制器22〇能夠凋節氣體渦輪機因而調節整個系統2〇〇的動力輸出。所繪7JT的控制器也可以耦合至空氣與燃料貯存器，以控制傳送到複合動力系統200的空氣與燃料數量。於是，控制器220充當用於系統的模組式計算中心，且可以各種方式程

式化，以控制反應劑流，以對應於控制系統2〇〇的動力輸出。 J 控制系統200又可使用一配置在轉換器系統212與渦輪機膨脹機196之間的選擇性燃燒器216，以在引導至渦輪機以前將廢氣額外加熱。對於用在渦輪膨脹機丨的驅動氣體，燃燒器2 16提供額外位準的溫度控制。

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製所緣示的複合動力系統200之一顯著優點在於，它允許藉由整合一高效率、精巧的電化學轉換器與一觸底器的構成部件，以在一高效率系統中產生電。電化學轉換器系統212 與氣體渦輪機總成193的整合產生一複合動力系統，其總動力效率約爲70%或更高。此系統效率比先前技藝的氣體滿輪機系統及先㈤技藝的電化學系統所達成的效率顯著择加。所繪示的複合動力系統附設一電化學轉換器，以提供高級的熱能與電，並利用電化學轉換器的優點。例如，轉 45- 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 ---------- B7 五、發明說明（43 ) '~' ' 換器如同低N〇x^源而强攸 M , 、 X、席而知作，以相對於傳統氣體渦輪機發電嚴而改進環境性能。所、、曰tf的複合動力系統2〇〇之控制部分昧詬]含流體調節裝置204及210與控制器22〇_之一顯著優點在於，藉由調節特定系統部件，以使系統的動力輸出最大化、最佳化、增加或減少’系統可以進一步增加總系統效率。此外，所繪示的能量系統10達成對於電化學轉換器系統12與氣體渦輪機總成14之動力輸出的完全控制。圖13繪π圖1與π之複合動力系統的替代實施例。所繪示的複合動力系統230控制氣體渦輪機總成258的動力輸出。此貫施例的説明在某些方面類似於針對系統7〇而説明如上者。系統230經由任何適當的流體導管，將空氣232自一空氣源引導至壓縮機234，它在該處壓縮、加壓及加熱，然後自彼排放。加熱、加壓的空氣可以由流體導管242引導至一熱父換益244 ’諸如復熱器，它在該處由自氣體渦輪機總成 25 8排放的廢氣預熱，將更詳細説明如下。在選擇性通過熱交換器244以後，燃料246可引導至一電化學轉換咨系統2 5 0 ’它在該處也由氣體渦輪機廢氣預熱。加熱的空氣232與燃料246充當到達電化學轉換器系統25〇的輸入反應劑。電化學轉換器系統2 5 0可以相同於圖丨與丨2的電化學轉換器系統72與212。電化學轉換器系統250處理燃料與氧化反應劑，且以一操作模式產生電及關聯於高溫廢氣的廢熱。電典型上係直流電，其可由交流發電機（未顯示）轉變爲交流電。電化學轉 -46 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) ' ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝 ·

P 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 B7_ 五、發明說明（44 ) 換器系統250產生的廢氣通過另一熱交換器248，以額外加熱進入電化學轉換器系統250的空氣（或燃料）。離開電化學轉換器系統250的高溫廢氣的溫度可以高於引導至熱交換器 248的空氣。在此配置中，系統自電化學轉換器系統250與氣體渦輪機總成258二者回收廢熱，以控制系統效率。離開熱交換器248的廢氣可以藉由流體導管254耦合-且選擇性直接耦合-至氣體渦輪膨脹機238。渦輪膨脹機238使電 ~ 化學轉換器系統250產生的廢氣絕熱膨脹，且將此熱轉換爲轉動能量，接著傳遞至發電機240。發電機240產生電，其可用於商業與居住之目的。在此配置中，電化學轉換器系統2 50充當用於氣體渦輪機總成258的燃燒器，而氣體渦輪機充當觸底循環機。以電化學轉換器系統250充當氣體渦輪機燃燒器之一利益係，轉換器系統充當額外的發電機。所繪示的電連接252自系統230擷取電。氣體渦輪機與發電機部件係此技藝所習知，且可用於商用。專精於此技藝的人易於了解-特別是鑑於此説明與圖示-電化學轉換器與氣體渦輪機耦合的方式。氣體渦輪機總成258又產生加熱的廢氣，其可由流體歧管 2 56捕捉及引導，以用於接續的用途。依據一實行方式，渦輪機廢氣通過熱交換器244。燃料246及/或加熱的空氣也可以通過熱交換器244。關聯於渦輪機廢氣的廢熱用於在引導至電化學轉換器系統250以前，將燃料與空氣預熱。較佳地，進入的反應劑及出去的渦輪機廢氣間之可感測的熱交換係，俾使氣體之間的對流熱交換最佳化，或回收某特定 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝 · 497285 A7 五、發明說明（45 ) 數量的尤、彳】如，與在其他情況時將傳遞離開系統的廢氣關聯之廢熱係由進入的反應劑氣體吸收。效果係連續回收芏少一邛刀廢熱，其係用於將反應劑加熱，且由渦輪機廢氣流載運。利用此熱叉換機構，系統中損失的熱量減少，以改進總系統效率。所繪示的複合系統使用第二熱交換器 248，將一或更多與轉換器系統25〇廢氣一起通過彼的反應劑預熱，以進一步再捕捉廢熱。電化學轉換器系統250在升高的溫度及升高的壓力操作。電化學轉換器較佳爲一燃料電池系統，其可包含一叉合式熱交換器，熱交換器類似於美國專利4,853，1〇〇號所示及説明的型式，其附於此供參考。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —丨丨h-------•裝·丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所繪7F的電化學轉換器系統250可包含一燃料電池（如圖i 及D- 7所示）及一選擇性熱控制堆疊，燃料電池在一選擇的操作溫度操作。依據一較佳實施例，燃料電池係固體氧化物的燃料電池，其操作溫度約1〇〇〇°C，於是產生約在此位準之溫度的廢氣。特定氣體渦輪機，諸如小渦輪機單元，需要溫度在1000°C或l〇〇〇°C以下的輸入流體。於是，此流體溫度需求指定，電化學轉換器系統212排出的高溫廢氣2 調節至符合氣體渦輪機總成258之輸入溫度需求的溫度位準。本發明藉由提供針對轉換器系統廢氣執行所選擇程度的溫度控制，而解決此溫度需求或不符的問題。此技藝中習知，傳統氣體渦輪機可忍受到達一特定最大溫度的輸入工作流體。氣體渦輪機總成258可以在較低的溫度操作’但渦輪機的動力輸出因而減少。因此，如果氣骨杳 48 497285

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（46) 滿輪機258具有約80〇。(：與9〇〇。(：之間的輸入最大溫度需求，則電化學轉換器系統的高溫廢氣必須至少冷卻至此溫度位準或更低，以符合此氣體渦輪機操作需求。在此方案中，自屯化學轉換态系統250排出的空氣溫度可用於預熱進入的反應劑，以減少廢氣的總溫度。藉由調節熱交換的數量，所造成之廢氣的流體溫度可以調整到所欲的位準。依據一實行方式’依據使用者選擇或預先儲存的溫度狀況，廢氣— 溫度可調節或控制到最大渦輪機溫度或更低。在以上提出_ 的例子中，鬲溫廢氣可以冷卻至約9〇〇°c或更低。所繪示的複合動力系統230之一優點在於，它允許藉由整合一高效率、精巧的電化學轉換器與一氣體渦輪觸底機觸底機，而在一高效率系統中產生電。電化學轉換器系統25〇與氣體渦輪機總成2 5 8的整合產生一複合動力系統，其總動力效率約爲或高於70%。此系統的效率比先前技藝的氣體滿輪機系統及先如技藝的電化學系統所達成的效率顯著增加0 圖14繪示圖1、12與13之複合動力系統之一替代實施例。所繪示的複合動力系統260控制氣體渦輪機總成286的動力輸出。此實施例的説明在某些方面類似於上述系統7 〇、2 〇〇與230。所繪示的複合動力系統260引導空氣262自一空氣源經由任何適當的流體導管到達壓縮機264，在該處壓縮、加壓'及加熱’然後自彼排出。加熱、加壓的空氣可以由流體導管270引導至一熱交換器272，諸如復熱器，在該處由來自氣體滿輪機總成2 8 6排出的廢氣預熱’更詳細説明如下。 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Ί.ι—h-------_裝· — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· %- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 _B7_ 五、發明說明（47 ) 燃料274在選擇性通過熱交換器272以後，可以引導至一電化學轉換器系統278，它在該處亦由氣體渦輪機廢氣預熱。加熱的空氣與燃料充當到達電化學轉換器系統的輸入反應劑。轉換器系統278可相同於圖1、12與13所示的電化學轉換器系統72、2 12與250。電化學轉換器系統278處理燃料與氧化反應劑，且以一操作模式產生電與關聯於南溫廢氣的廢熱。電典型上係直流電，其可由一交流發電機（未顯示）轉換爲交流電。電化學轉換器系統278產生的廢氣可由流體導管282耦合-且選擇性直接耦合-至氣體渦輪膨脹機266。渦輪膨脹機266使電化學轉換器系統278產生的廢氣絕熱膨脹，且將此熱能轉換爲轉動能量，以便隨後傳送至發電機268。發電機268產生電，其可用於商業與居住之用途。在此配置中，電化學轉換器系統278充當用於氣體渦輪機總成286的燃燒器，而氣體渦輪機充當觸底循環機。使用電化學轉換器系統278充當氣體渦輪燃燒器之一利益在於，轉換器系統充當額外的發電機。所繪示的電連接280 自系統260擷取電。氣體渦輪機與發電機部件係此技藝所習知者，且係商業上可用者。專精於此技藝的人易於了解-特別是鑑於此説明與繪示-電化學轉換器與氣體渦輪機耦合的方式。氣體渦輪機總成286又產生加熱的廢氣，其可由流體歧管 2 84捕捉及引導，以用於接續的用途。依據一實行方式，渦輪機廢氣通過熱交換器272。燃料208及/或加熱的空氣也可 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 _B7_ 五、發明說明（48) 通過熱交換器272。與渦輪機廢氣關聯的廢熱用於在引導至電化學轉換器系統278以前，將空氣及/或燃料預熱。較佳地，於進入的反應劑與出去的渦輪機廢氣間之可感測的熱交換係，俾使在氣體之間交換的對流熱最佳化，或將某一特定數量的熱回收。例如，與在其他情況將傳遞離開系統之廢氣關聯的廢熱係由進入的反應劑氣體吸收。效果係將至少一部分用於加熱反應劑且載運於渦輪機廢氣流中的廢〜熱連續回收。利用此熱交換碱構，系統損失的熱數量減 -少，以改進系統總效率。電化學轉換器系統278可以在升高的溫度及在升高的壓力操作。電化學轉換器較佳為一燃料電池系統，包含一叉合式熱交換器，熱交換器類似於美國專利4,853, 100號所示及說明的型式，其附於此供參考。所繪示的電化學轉換器系統278可包含一燃料電池（如圖1 及5- 7所示）及一選擇性熱控制堆疊，燃料電池在一選擇的操作溫度操作。依據一較佳實施例，燃料電池係固體氧化物燃料電池，其操作溫度約1000°C，於是產生溫度約在此位準的廢氣。特定氣體渦輪機，諸如小的渦輪機單元，需要一輸入流體，其溫度低於1000°C，諸如800°C與900°C之間。於是，此流體溫度需求指定，電化學轉換器系統278排出的高溫廢氣應調節至符合氣體渦輪機總成286之輸入溫度需求的溫度位準。本發明藉由針對轉換器系統廢氣執行所選擇程度的溫度控制，而解決此溫度需求或不符的問題。此技藝中習知，傳統氣體渦輪機可忍受到達一特定最大 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂. 497285 A7 B7 五、發明說明（49 ) 溫度之輸入工作流體。氣體渦輪機總成258可以在較低的溫度操作’但渦輪機的動力輸出因而減少。因此，如果氣體渦輪機258具有約800°C與約900°C之間的輸入最大溫度需求’則電化學轉換器系統的高溫廢氣必須至少冷卻至此溫度位準或更低，以符合此氣體渦輪機操作需求。在此方案中’自轉換器系統278排出的廢氣溫度高於所需要的範圍。因此，系統須在引導至渦輪膨脹機以前，散出必需數量的熱。依據一實行方式，流體導管具有適當尺寸與大小，以經由對流、傳導或輻射，自廢氣散出必需數量的熱。流體導管282能以任何所欲的方式而具有適當尺寸與大小，且能以其他適當的方式成爲直線、曲線、曲折形構造。藉由調節流體導管廢氣與周圍或其他環境之間的熱交換數量，廢氣的溫度可以調整到所欲的位準。依據一實行方式，依據使用者選擇或預先儲存的溫度狀況，廢氣溫度可調節或控制到最大渦輪機溫度或更低。所繪示的系統260特別適於較小的動力系統，諸如小於 1〇〇千瓦者，其中系統的表面與體積之比高，且熱損失支配系統的熱平衡。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所繪示的複合動力系統260之一顯著優點在於，它允許藉由整合一高效率、精巧的電化學轉換器與一氣體渦輪機總成，以在一高效率系統中產生電。電化學轉換器系統278與氣體渦輪機總成286的整合產生一複合動力系統，其總動力效率高於70%。此系統效率比先前技藝的氣體渦輪機系統及先前技藝的電化學系統所達成的效率顯著增加。 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 _ 五、發明說明（50 ) 圖15繪示圖1與12- 14的複合動力系統之一替代實施例。所繪示的複合動力系統290控制氣體渦輪機總成193的功率輸出。此實施例的説明在某些方面類似於上述系統70、 200、230與260。系統290引導空氣292自一空氣源經由任何適當的流體導管到達壓縮機294，在該處壓縮、加壓及加熱，然後自彼排出。加熱、加壓的空氣可以沿著流體導管 300引導至一熱交換器302，在該處由電化學轉換器系統320 產生的廢熱加熱。然後，加熱的空氣引導至氣體渦輪機總成306之渦輪膨脹機296，它在該處充當膨脹機驅動氣體。燃料310在選擇性通過熱交換器314以後，可以引導至一電化學轉換咨系統3 2 0，它在該處由系統廢氣預熱。同樣地，空氣312可以通過交換器314，然後引導至電化學轉換器系統320。加熱的空氣3 12與燃料3 10充當輸入反應劑，用於電化學轉換器系統。引導至電化學轉換器系統320之空氣與燃料的數量可以在輸入端由流體調節元件3 1 〇及3 12調節。藉由調節引導至彼的反應劑數量，流體調節元件3 1〇及 312控制電化學轉換器系統-因而系統290-的動力輸出。電化學轉換器系統320可相同於圖1的電化學轉換器系統72。電化學轉換器系統320處理燃料與氧化反應劑，且以一操作模式產生電及關聯於高溫廢氣的廢熱。電化學轉換器系統320產生的廢氣可選擇性耦合於渦輪機廢氣，以形成系統廢氣，其則沿著導管308輸送到熱交換器314，以預熱進入的燃料與空氣反應劑。系統320的廢氣可直接耦合至熱交換器’或可與氣體渦輪膨脹機或系統廢氣混合。依據另一實 _ -53· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4_規格（21〇 _x_ 297公爱） ------ 1·---.-------------^ I ---訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（51 ) 施例，渦輪機廢氣與電化學轉換器系統廢氣可獨立連接到熱父換益3 14，以預熱進入的反應劑。關聯於系統的廢熱用於在引導至電化學轉換器系統32〇以前，將空氣與燃料預熱。較佳地’於進入的反·應劑與出去的廢氣間之可感測的熱交換係，俾使在氣體之間交換的對流熱最佳化，或將某一特定數量抻熱回收。例如，與在其他情況將傳遞離開系統之廢氣的廢熱係由進入的反應劑氣體吸收。效果係將至少一部-分用於加熱反應劑且載運於廢氣流中的廢熱連續回收。利用此熱X換機構，系統損失的熱量減少，以改進系統總效率。藉由輕射（如所示）、傳導或對流而將熱輸送到熱交換器 3 02 ’電化學轉換器系統320如同熱源而操作。通過導管300 的壓縮2氣通過交換器302，且由電化學轉換器系統320產生的廢熱加熱。通過熱交換器302且引導至渦輪膨脹機296 的2氣數量係由流體調節元件3〇4調節。流體調節元件3〇4 可允許某些或全部加熱空氣引導至渦輪機296，或傳遞到流體導管308。以此方式，控制器326可以控制引導至渦輪機的驅動氣體（例如，加熱的空氣）數量，因此可以控制渦輪膨脹機296的動力輸出。渦輪膨脹機296使電化學轉換器系統320產生的廢氣絕熱膨脹’且將此熱能轉換爲轉動能量，以便隨後傳送至發電機298。發電機298產生電，其可用於商業與居住之用途。在此配置中，電化學轉換器系統320充當用於氣體渦輪機總成306的燃燒器，而氣體渦輪機充當用於電化學轉換器系統 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---l·-------^^裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂：經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 _B7 五、發明說明（52 ) 320的觸底循環機。此外，電化學轉換器系統32〇在升高的溫度且在周圍壓力操作。另一方面，將壓縮空氣加熱的熱交換器302大體上係一壓力升高的操作部件。然後，壓縮及加熱的空氣充當用於氣體渦輪機總成306的驅動氣體。因此，所繪示的系統290使用一低壓次系統，以利用來自一周圍壓力次系:统的廢熱，將壓縮空氣加熱至與氣體渦輪機總成3 0 6匹配哲炎度。不同壓力次系統之此相互操作可以使用於一系統配i中，因此將總系統290的設計結構及公差放鬆。專精於此技藝的人也可了解，在熱交換器302中交換的廢熱數量影響總系統操作與效率。系統290可以藉由調節驅動氣體的輸入溫度，而調節或調整氣體渦輪機總成306的動力輸出。此外，流體調節裝置310與3 12調節引導至電化學轉換器系統320的反應劑數量，因此調節燃料電池的動力輸出0 圖16繪示圖1與12- 15之複合動力系統之一替代實施例。所繪示的複合動力系統330控制氣體渦輪機總成340與電化學轉換器系統358的動力輸出。此實施例的説明在某些方面類似於上述複合動力系統70、200、230、260與290。所繪示的複合動力系統330引導空氣332自一空氣源經由任何適當的流體導管到達壓縮機334，在該處壓縮、加壓及加熱，然後自彼排出。加熱、加壓的空氣可以沿著流體導管344引導至一熱交換器350，在該處由來自電化學轉換器系統358 產生的廢氣加熱。然後，加熱的空氣引導至氣體渦輪機總 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） c請先閱讀背面μ涑意事頊存填寫本頁) 裝 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 _B7_ 五、發明說明（53 ) 成340的渦輪膨脹機336，在該處充當膨脹機驅動氣體。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------------------- I___ 燃料346在選擇性通過熱交換器350以後，可以引導至一電化學轉換器系統3 5 8，在該處由系統廢氣加熱。加熱的空氣與燃料充當到達電化學轉換器系統的輸入反應劑。轉換器系統3 5 8可相同於上述電化學轉換器系統。電化學轉換器系統358處理燃料與氧化反應劑，且以一操作模式產生·電及關聯於南溫廢氣的廢熱。電化學轉換益系統35 8產生的·廢氣可由流體導管360耦合-且選擇性直接耦合 -至氣體渦輪膨脹機336。渦輪膨脹機3 3 6使電化學轉換器系統358產生的廢氣絕熱膨脹，且將此熱能轉換爲轉動能量，以便隨後傳送至發電機338。發電機338產生電，其可用於商業與居住二者之用途。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製流動通過導管344的壓縮空氣直接通過熱交換器350，或可選擇性旁通於熱交換器，且可藉由流體調節元件354而與離開熱交換350器的空氣混合。流體調節元件354選擇性調節壓縮空氣-其與離開熱交換器350的空氣混合-的數量。同樣地，流體調節元件356調節進入電化學轉換器系統358之加熱、壓縮空氣數量。依據一實行方式，流體調節元件354 調節引導至熱交換堆疊的空氣數量，熱交換堆疊係容納於一壓力容器内。流體調節元件356則可調節引導至燃料電池的空氣數量，燃料電池也可以安裝在壓力容器内。流體調節元件356與354可一起調節電化學轉換器系統358的動力輸出及/或溫度。氣體渦輪機總成340又產生加熱的廢氣，其可由流體歧管 -56- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（54) 342捕捉且引導，以供接續使用。依據一實行方式，渦輪機廢氣通過熱交換器350。關聯於渦輪機廢氣的廢熱用於在引導至電化學轉換器系統3 5 8以前，將燃料及/或空氣預熱。所緣示的複合動力系統3 3 0可以使用一流體調節元件3 5 2，用於調節通過熱交換器350之加熱的渦輪機廢氣數量。藉由調節通過熱X換器350之加熱的渦輪機廢氣數量，流體調節元件352調逆贫入反應劑的溫度，因此調節電化學轉換器系統3 5 8的熱狀況。專精於此技藝的人易於了解，一控制器可以用於調節複合動力系統330之一或更多部件。圖17纟會示圖1與12 - 16之複合動力系統之一替代實施例。在所繪示的複合動力系統中，一或更多流體調節裝置用於控制氣體滿輪機總成3 8 0的動力輸出。此實施例的説明在某些方面類似於上述複合動力系統。系統3 7 〇引導空氣3 7 2自一空氣源經由任何適當的流體導管到達壓縮機374，在該處壓縮、加壓及加熱’然後自彼排出。加熱、加壓的空氣可以由流體導管3 82引導至一熱交換器390，諸如復熱器，在該處由自氣體滿輪機總成3 8 0排出的廢氣預熱，更詳細説明如下。燃料3 8 6在選擇性通過熱交換器3 9 0以後，可以引導至一電化學轉換器系統396，它在該處亦由氣體渦輪機廢氣預熱。加熱的空氣與燃料充當輸入反應劑，且經由適當歧管引導至電化學轉換器系統。電化學轉換器系統396可相同於上述電化學轉換器系統。電化學轉換器系統396處理燃料與 -57- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^— l·-------裝___ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-- %· 497285 A7 B7 五、發明說明·（ 55 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氧化反應劑’且以一操作模式產生電及關聯於高溫廢氣的廢熱。電化學轉換器系統396產生的廢氣由_適當的流體導管或歧管399耦合至氣體渦輪膨脹機376。渦輪膨服機376使電化學轉換器系統產生的廢氣絕熱膨脹，且將此熱能轉換爲轉動能量，以便隨後傳送至發電機378。發電機378產生電，其可用誇商業與居住二者之用途。在此配置中，電化學轉換器系二终396充當用於氣體渦輪機總成38〇的燃燒器，而氣體渦輪機充當觸底循環機。氣體渦輪機總成3 80又產生熱廢氣，其可由流體歧管4〇6 捕捉及引導’以用於接續的用途。依據一實行方式，滿輪機廢氣通過熱交換器390。燃料與加熱的空氣也通過熱交換器3 90。與渦輪機廢氣關聯的廢熱用於在引導至電化學轉換器系統396以前，將空氣與燃料預熱。較佳地，於進入的反應劑與出去的廢氣間之可感測的熱交換係，俾使在氣體之間交換的對流熱最佳化，或將某一特定數量的熱回收。例如’與在其他情況將傳遞離開系統之廢氣關聯的廢熱係由進入的反應劑氣體吸收。效果係將至少一部分用於加熱反應劑且載運於廢氣流中的廢熱連續回收。利用此熱交換機構’系統損失的熱量減少，以改進系統總效率。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製所緣示的電化學轉換器系統396可包含一燃料電池（如圖i 及5- 7所示）及一選擇性熱控制堆疊（如圖丨丨所示），燃料電池在一選擇的操作溫度操作。依據一較佳實施例，燃料電池係固體氧化物燃料電池，其操作溫度約1 〇〇〇°C，於是產生溫度約在此位準的廢氣。特定氣體渦輪機，諸如小的 58- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明說明（56 ) 渦輪機單元，需要一輸入流體，其溫度低於1000°C，通常約爲900°C。於是，此流體溫度需求指定，電化學轉換器系統396排出的高溫廢氣應調節至符合氣體渦輪機總成380之輸入溫度需求的溫度位準。本發明藉由提供很多方法，其適於針對轉換器系統廢氣而執行所選擇程度的溫度控制，而解決此溫度不符的問題。再參考圖_17，複合動力系統370又包括複數流體調節裝置與一控制器-410，用於調節引導至電化學轉換器系統396的燃料數量，及調節引導至與離開氣體渦輪機總成380的廢氣溫度。所繪示的複合動力系統370包含一第一流體調節裝置 384，其延展於壓縮機流體導管382及電化學轉換器系統廢氣流體導管399之間。流體調節裝置384選擇性允許一部分自壓縮機374排出的壓縮空氣在引導至氣體渦輪膨脹機376 以前，直接攙雜或混合於電化學轉換器系統396的再加熱廢此技藝中習知，傳統氣體渦輪機可忍受到達一特定最大溫度之輸入工作流體。氣體渦輪機總成380可以在較低的溫度操作，但渦輪機的動力輸出因而減少。因此，如果氣體滿輪機具有9 0 0 °C的輸入最大溫度需求，則電化學轉換器系統的高溫廢氣必須至少冷卻至此溫度位準或更低，以符合此氣體渦輪機操作需求。在此方案中，自壓縮機374排出的空氣溫度典型上低於電化學轉換器系統396的廢氣溫度。旁通閥384可由控制器410控制，以允許某些或全部空氣通過旁通導管385，以混合於及冷卻電化學轉換器系統396的高 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝訂： .%· -59- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 _B7_ 五、發明說明X 57 ) 溫廢氣。藉由調節與廢氣混合的空氣數量，所造成之廢氣的流體溫度可以調整到所欲的位準。依據一實行方式，依據使用者選擇或預先儲存的溫度狀況，廢氣溫度調節到最大渦輪機溫度或更低。在以上提出的例子中，來自電化學轉換器系統396的高溫廢氣可以冷卻至約900°C或更低。所繪示的複合動力系統370又包含一燃料調整流體調節裝置3 88，其節引導至電化學轉換器系統396的燃料數量。流體調節裝_置388經由任何適當連通鏈結，而與控制器410 回授連通。控制器410與流體調節裝置388調節引導至電化學轉換器系統396的燃料數量，於是調節其動力輸出。所繪示的複合動力系統370又可使用一選擇性燃燒器 398，其配置在電化學轉換器系統396與渦輪膨脹機376之間，以在引導至渦輪機以前，額外加熱廢氣及/或壓縮空氣。燃燒器398對於渦輪膨脹機376之驅動氣體提供額外程度的溫度控制。通過導管382的壓縮空氣可藉由流體調節元件392，而與離開熱交換390器的空氣選擇性混合。流體調節元件392選擇性調節壓縮空氣-其與離開熱交換390器的加熱空氣混合-的數量。同樣地，流體調節元件394調節進入電化學轉換器系統396之加熱、壓縮空氣數量。依據一實行方式，流體調節元件392調節引導至電化學轉換器系統396之熱控制堆疊的空氣數量。流體調節元件394則調節引導至電化學轉換器系統396之燃料電池部件的空氣數量。流體調節元件392與 394—起調節電化學轉換器系統358-因而整個系統370-的溫 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^---l·---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ^· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497285 A7 ___B7_ 五、發明說明（58 ) 度及/或動力輸出。電化學轉換器系統396的廢氣可以直接引導至氣體渦輪機總成380的渦輪膨脹機376，或可旁通於膨脹機且與渦輪機廢氣混合。一流體調節元件404調節旁通導管400中之電化學轉換器系統396的廢氣-其與流動於導管402中的渦輪機廢氣混合-數量。因此，流體調節元件404藉由選擇性調節引導至彼的.1數氣體數量，而控制氣體渦輪機的動力輸出。圖18繪示一氣體渦輪機總成450，其適用於本發明的複合動力系統。所繪示的氣體渦輪機總成450包含一外殼452，其中具有一空氣入口 454。空氣入口可以接受一氧化反應劑，諸如空氣，其由氣體渦輪機總成450所使用。通過空氣入口 454的空氣引導至一壓縮機456，以壓縮空氣。壓縮的空氣離開壓縮機456，且通過一外室460之一中間部分458。專精於此技藝的人易於了解，外室460可充當類似於圖12之復熱器88的熱交換器，用於預熱壓縮空氣，以供氣體渦輪機總成450接續使用。外室460由外室452的隔板部分形成，其配置在氣體渦輪機總成的外部分或區域。氣體渦輪機外室452的隔板部分使用一圓頂蓋462，其可在氣體渦輪機總成45 0操作期間傳遞或輸送一或更多内部流體。壓縮空氣流動通過外室460，且連接到一貫穿的流體導管 464，其貫穿外殼452的圓頂蓋部分462。貫穿的導管464之一端係流體連通於一外部熱源，諸如上述電化學轉換器系統，另一端連通於外室460。貫穿的流體導管464將離開外環形室4 6 0之加熱的壓縮空氣輸送至外部熱源。一接頭或配 _-61 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —---------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· _ #· 497285 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（59) 接器466可用於連接貫穿的流體導管464至氣體渦輪機總成 450的内部分。所繪示的接頭466可係任何適當的機械輕合件’其足以連接一導管或輸送管至氣體渦輪機總成4 5 〇之一或更多内邵邵件。雖然其他接頭亦爲本發明所思及，以緩和在不同溫度操作或具有不同膨脹係數之部件所造成的熱應力，但依槔一實施例，接頭466可係風箱，其允許流體導管464概合差A體渦輪機總成450，且相對於彼而選擇性軸向移動。 - 壓縮空氣由外部熱源加熱，且沿著一返回流體導管468回到氣體滿輪機總成。返回流體導管468由一接頭472韓合至一中間室470。來自外部熱源的廢氣通過中間室47〇，且引導至一渦輪膨脹機474。渦輪膨脹機使廢氣絕熱膨脹，其則通過一内室47 6。通過内室4 76的渦輪機廢氣由圓頂蓋462收集至外室460，廢氣在該處與壓縮空氣交換熱，以在沿著流體導管464引導至外部熱源以前，與壓縮空氣交換熱。然後’渦輪機廢氣自氣體渦輪機總成450經由通孔478排出或排放。專精於此技藝的人易於了解，流體調節結構可與氣體渦輪機總成450 —起使用，以對於氣體渦輪機總成45〇之一或更多參數進行特定選擇的控制。例如，孔可配置在返回流體導管468中，以使熱源的廢氣選擇性混合或摻雜於流動通過内環形室476的氣體渦輪機廢氣。類似地，孔可形成於圓頂盖462中，以將渦輪機廢氣排出至周圍環境。專精於此技藝的人易於了解，所繪示的氣體渦輪機總成 -62- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --K-------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . · 497285 A7 B7 五、發明說明（6〇 ) 450可以包含其他傳統部件，諸如軸48〇。氣體渦輪機總成 450的先前繪示只是一代表，而專精於此技藝的人易於了解，可以使用其他構造，以匹配本發明。特別地，本發明考慮提供一或更多貫穿的流體導管，其足以擷取壓縮空氣，以接續傳送到一外部熱源，然後傳送熱源的廢氣至氣體渦輪機總成。專精於此技藝的人也可了解，任何選擇數目的只穿寧、導管可以使用在任何特別配置中，諸如軸向-對稱構造，-以自氣體渦輪機總成擷取一流體，或輸送一流、體至氣體滿輪機總成。專精於此技藝的人也可了解，除了上述不同系統構造以外，可以使用各種系統流體流動構造及流體調節元件配置’以共同控制燃料電池的溫度及一或更多系統部件、次系統或總成的動力輸出。於是’可以看出，從以上説明可明白，本發明有效達成以上所提出的目的。因爲可在以上述構造中作修改而不偏離本發明的範疇，所以，包含於以上説明或顯示於附圖中的全部事項係繪示性，而非限制性。也應了解，下列申請專利範圍涵蓋此處所述之本發明的全部一般及特殊性質，以及本發明之範疇的全部敘述昧銑N 語言而言，可謂落於其範圍内。已説明本發明以後，宣告爲新穎且欲由專利特許證保護者係： -63 - 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝訂· · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims

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第89122895號專利申請案中文申請專利範圍修正本(91年3月) 々、申請專利範圍 1. 一種複合動力系統（70, 200, 370)，用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於壓縮一第一介質，一或更多電化學轉換器系統，相對於該壓縮機而安置，以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及燃料電池廢氣，一或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，該渦輪機產生渦輪機廢氣，及調節裝置，用於以電化學轉換器系統的廢氣調節渦輪機之一或更多參數。 2. 如申請專利範圍第1項之複合動力系統，其中該調節裝置包括裝置，用於使電化學轉換器系統廢氣的剩餘部分與渦輪機廢氣結合，以形成廢氣混合物，用於控制渦輪機之一操作參數。 3. 如申請專利範圍第1項之複合動力系統，其中該調節裝置包括一調節元件，其配置在該電化學轉換器系統與該渦輪機之間，或與二者流體連通，用於調節來自該電化學轉換器系統而旁通於該渦輪機之廢氣數量。 4. 如申請專利範圍第1項之複合動力系統，其中該調節裝置包括一調節元件，其配置在該電化學轉換器系統與該渦輪機之間，且與二者流體連通，用於調節來自該電化學轉換器系統而引導至該渦輪機之廢氣數量。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

申請專利範圍如申請專利範圍第i項之複合動力系統，又包括冷卻裝置，用於在引導至滿輪機以前，冷卻電化學轉換器曆氣。 6. 如申請專利範圍第5項之複合動力系統，其中該冷卻裝置包括-流體導管，其與電化學轉換器系统及渴輪機連通，用於輸送該電化學轉換器系統廢氣至渦輪機，且在引導至渦輪機以前，該流體導管可以輻射、傳導、對流而將熱傳遞離開電化學轉換器系統。寸 ⑽ 7. 如申請專利範圍第〗項之複合動力系統，其中該操作參數包括滿輪機速率、㈣機動力輸出、或滿輪機溫度: 8. 如申請專利範圍第i項之複合動力系統，其中該調節裝置包括裝置，用於調節引導至渦輪機之電化學轉換器系統廢氣的數量。 “ 如申請專利範圍第丨至8項中任一項之複合動力系統 9· 又包括一流體調節it件，其與電化學轉換器系統及滿輪機流體連通，用於調節進入渦輪機及旁通於渦輪機之電化學轉換器系統廢氣數量，該旁通部分係與滿輪機廢氣結合或排出至周圍。 10·如申請專利範圍第8項之複合動力系統，其中該流體調卽元件包括一閥、梭動元件、轉動球或膜片。 11·如申請專利範圍第8項之複合動力系統，其中流體調節元件包括三通閥。 12·如申請專利範圍第i至8項中任一項之複合動力系統， •其中滿輪機只接受一部分電化學轉換器系統廢氣。 -2- 49728f A BCD 六、申請專利範圍 13. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，又包括一熱交換元件，其配置在渦輪機與電化學轉換器系統之間，且可接受第一介質、第二介質、渦輪機廢氣、電化學轉換器系統廢氣、及結合廢氣諸項中至少之 • 〇 14. 如申請專利範圍第13項之複合動力系統，又包括裝置，用於引導廢氣混合物至熱交換元件，當通過熱交換元件的時候，該廢氣混合物將該第一與第二介質至少之一選擇性加熱。 15. 如申請專利範圍第14項之複合動力系統，又包括裝置，用於在通過熱交換元件以後，引導壓縮的第一介質至電化學轉換器系統。 16. 如申請專利範圍第13項之複合動力系統，其中該熱交換元件包括一熱交換器與一復熱器至少之一。 17. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，其中又包括一第二流體調節元件，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，用於調節與電化學轉換器系統廢氣混合之壓:縮的第一介質。 18. 如申請專利範圍第17項之複合動力系統，又包括裝置，用於藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量，而控制滿輪機的操作參數。 19. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，又包括一第三流體調節元件，用於調節引導至電化學轉 j奐器系統的第二介質數量，以控制電化學轉換器系統產 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A B c D 六、申請專利範圍生的動力。 20. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，又包括一熱源，其配置在電化學轉換器系統與渦輪機之間，用於在引導至渦輪機以前，將電化學轉換器系統廢氣加熱至一選擇的升高溫度。 21. 如申請專利範圍第20項之複合動力系統，其中該熱源包括一燃燒器。 22. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，其中該電化學轉換器系統包括一電化學轉換器及一熱控制堆疊與一容器二者至少之一，該容器具有適當尺寸，用於容納燃料電池及選擇性容納熱控制堆疊。 23. 如申請專利範圍第22項之複合動力系統，又包括裝置-其用於收集熱控制堆疊及燃料電池的廢氣，以形成電化學轉換器系統廢氣，及裝置-其用於排放來自容器的電化學轉換器系統廢氣，以供在其外部使用。 24. 如申請專利範圍第22項之複合動力系統，又包括一第四流體調節元件，用於調節引導至熱控制堆疊的第一介質數量。 25. 如申請專利範圍第24項之複合動力系統，其中該第四流體調節元件安置在壓縮機及熱交換元件與熱控制堆疊二者之一之間，用於調節來自壓縮機之壓縮的第一介質或來自熱交換元件之第一介質-引導至熱控制堆疊-的數量。 26. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統， -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

49728f A B c D 六、申請專利範圍又包括裝置，用於將第一介質自複數不同來源引導至電化學轉換器系統。 27. 如申請專利範圍第26項之複合動力系統，其中該複數不同來源包括壓縮機與熱交換元件。 28. 如申請專利範圍第25項之複合動力系統，又包括裝置，用於在引導至熱交換元件以前，引導自壓縮機排放之至少一部分第一介質至第四流體調節元件。 29. 如申請專利範圍第25項之複合動力系統，又包括一第五流體調節元件，其配置在熱交換元件與電化學轉換器系統之間，用於調節通過熱交換元件及進入燃料電池之第一介質的數量。 30. 如申請專利範圍第1項之複合動力系統，又包括一復熱器，其配置在電化學轉換器系統與壓縮機之間，可接受廢氣混合物及第一與第二介質二者至少之一，用於以廢氣混合物將介質加熱；及一逆流熱交換器，其配置在電化學轉換器系統與渦輪機及復熱器二者至少之一之間，且可接受電化學轉換器系統廢氣及第一與第二介質二者之一，用於以電化學轉換器系統廢氣將第一與第二介質之一加熱。 31. 如申請專利範圍第28項之複合動力系統，又包括裝置，用於在引導至熱控制堆疊以前，將壓縮的第一介質與來自熱交換元件之加熱壓縮的第一介質混合。 32. 如申請專利範圍第22項之複合動力系統，又包括壓縮裝 /置，用於引導第一與第二介質至熱控制堆疊。 -· -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A B c D 六、申請專利範圍 33. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，又包括一發電機，其關聯於渦輪機，且可接受它的轉動能量，發電機回應於滿輪機的轉動能量而產生電。 34. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，其中電化學轉換器系統包含一燃料電池，且該燃料電池包括一電化學轉換器總成，其具有複數堆疊的轉換器元件，轉換器元件包含複數電解質板及複數互聯板，電解質板之一側具有一氧化電極材料，對立侧具有一燃料電極材料，互聯板用於提供與電解質板的電接觸，轉換器元件堆疊係由交替的堆疊互聯板與電解質板組裝而成。 35. 如申請專利範圍第34項之複合動力系統，其中堆疊的轉換器元件包括複數歧管及介質加熱裝置，歧管與堆疊軸向關聯，且可接受第一與第二介質，介質加熱裝置關聯於歧管，用於將至少一部分的第一與第二介質加熱至轉換器的操作溫度。 36. 如申請專利範圍第35項之複合動力系統，其中互聯板包括一導熱連接板。 37. 如申請專利範圍第35項之複合動力系統，其中介質加熱裝置包括互聯板之一熱傳導且一體形成的延伸表面，其突起至軸向歧管中。 38. 如申請專利範圍第35項之複合動力系統，其中轉換器元件堆疊又包括複數隔板，其插入電解質板與互聯板之間。 39. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統， -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

49728ί A B c D 六、申請專利範圍其中電化學轉換器系統包括一燃料電池，且動力系統又包括裝置，用於使燃料電池的操作溫度維持在約20°C與約1500°C之間。 40. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，其中該電化學轉換器系統包括一燃料電池，其選自固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、磷酸燃料電池、械性燃料電池與質子交換薄膜燃料電池組成的群組。 41. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之複合動力系統，其中電化學轉換器系統與壓縮機及渦輪機事聯安置成為共線或離線。 42. —種以複合動力系統產生電之方法，包括下列步騾：壓縮一第一介質，提供一或更多電化學轉換器系統，用於使第一與第二介質電化學反應，並產生廢氣，提供一或更多渦輪機，用於接受一部分電化學轉換器系統廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，該渦輪機產生渦輪機廢氣，及 _ 以來自電化學轉換器系統的廢氣調節渦輪機之一操作參數。 43. 如申請專利範圍第42項之方法，其中該調節步驟包括下列步騾：引導一部分電化學轉換器系統廢氣至渦輪機，及 , 使電化學轉換器系統廢氣的剩餘部分與渦輪機廢氣結本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

497285 A B c D 六、申請專利範圍合，以形成廢氣混合物，用於控制渦輪機之一操作參數。 44. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係調節來自該電化學轉換器系統而直接與該渦輪機廢氣混合的廢氣數量。 45. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係調節來自該電化學轉換器系統而引導至該渦輪機之廢氣數量。 46. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係在引導至渦輪機以前，冷卻電化學轉換器系統廢氣。 47. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係在引導至該渦輪機以前，以輻射、傳導、對流而將熱傳遞離開電化學轉換器系統廢氣。 48. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步驟係配置一熱交換元件於壓縮機與電化學轉換器系統之間，用於接受第一介質、第二介質、渦輪機廢氣、電化學轉換器系統廢氣諸項中至少之一。 49. 如申請專利範圍第48項之方法，又包括的步騾係引導廢氣混合物至熱交換元件，且當通過熱交換元件的時候，將該第一與第二介質至少之一選擇性加熱。 50. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係調節與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量。 51. 如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步驟係藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量，而控制渦輪機的操作參數。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）六、申請專利範圍 52·如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係調節引導至電化學轉換器系統的第二介質數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力。 53·如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係在引導至渦輪機以前，將電化學轉換器系統廢氣加熱至一選擇的升高溫度。 54·如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步騾係構建電化學轉換器系統，以包括一燃料電池及一熱控制堆叠與一容器二者至少之一，該容器具有適當尺寸，用於容納燃料電池及選擇性客納熱控制堆疊。 55·如申請專利範圍第54項之方法，又包括的步驟係收集熱控制堆疊及燃料電池的廢氣，以形成電化學轉換器系統廢氣，及排放來自容器的電化學轉換器系統廢氣，以供在其外邵使用。 56·如申請專利範圍第54項之方法，又包括的步騾係調節引導至熱控制堆疊的第一介質數量。 57·如申請專利範圍第54項之方法，又包括的步騾係調節壓縮的第一介質-其引導至熱控制堆疊-的數量。 58.如申請專利範圍第42項之方法，又包括的步驟係將第一介質自複數不同來源引導至電化學轉換器系統。 59· —種複合動力系統（230)，用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於壓縮一第_介質，相對於該壓縮機而安一或更多電化學轉換器系統 497285 A B c D 六、申請專利範圍置，以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及電化學轉換器系統廢氣，一或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分電化學轉換器系統廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，且該渦輪機產生電與渦輪機廢氣，一或更多復熱器，其安置於電化學轉換器系統與壓縮機之間，且可接受至少一部分渦輪機廢氣或電化學轉換器系統廢氣及第一與第二介質二者至少之一，用於以渴輪機廢氣將介質加熱，及一或更多熱交換器，其安置於電化學轉換器系統與壓縮機及復熱器二者之一之間，該熱交換器可以接受通過復熱器的第一與第二介質之一及電化學轉換器系統廢氣，該熱交換器的構造係允許電化學轉換器系統將通過彼的介質，在引導至電化學轉換器系統以前加熱。 60. 如申請專利範圍第5 9項之複合動力系統，其中滿輪機只接受一部分電化學轉換器系統廢氣。 61. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，其中該復熱器可接受第一介質、第二介質與渦輪機或電化學轉換器系統廢氣。 62. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，其中該復熱器包括一外部逆流熱交換器與一輕射熱交換器之一。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 497285 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 63. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，又包括一調節元件，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，用於調節與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量。 64. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，又包括裝置，用於藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量，而控制渦輪機之一操作參數。 65. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，又包括一第二流體調節元件，其用於調節引導至電化學轉換器系統之第二介質數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力0 66. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，又包括熱源，其配置在電化學轉換器系統與在引導至渦輪機以前，將一部分電化加熱至一選擇的升高溫度。 67. 如申請專利範圍第59或60項之複合動渦輪機之間，用於學轉換器系統廢氣

裝化學轉換器系統包括一燃料電池及一器二者至少之一，該容器具有適當尺電池及選擇性容納熱控制堆疊。 68. 如申請專利範圍第59項之複合動力系轉換器系統包括一燃料電池及至少一統&$括一容器’用於收集熱控制堆氣__1形成電化學轉換器系統廢氣。 69. 如丨:_請專利範圍第68項之複合動力力系統，其中該電熱控制堆疊與一容寸，用於容納燃料統，其中該電化學熱控制堆疊，該系疊與燃料電池的廢系統，又包括一流 «i線 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 49728f A B c D 六、申請專利範圍體調節元件，用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質的數量。 70. 如申請專利範圍第69項之複合動力系統，其中該流體調節元件配置在壓縮機及熱交換元件與熱控制堆疊二者之一之間，用於調節來自壓縮機之壓縮的第一介質或來自熱交換元件-其引導至熱控制堆疊-的第一介質之數量。 71. 如申請專利範圍第59或60項之複合動力系統，又包括裝置，用於引導第一介質自複數不同來源至電化學轉換器系統。 72. 如申請專利範圍第59項之複合動力系統，其中該復熱器配置成為接受第二介質、壓:縮的第一介質與滿輪機廢氣，該復熱器允許渦輪機廢氣在通過彼時將第一與第二介質加熱。 73. —種以複合動力系統產生電之方法，包括下列步驟：壓縮一第一介質，安置一電化學轉換器系統，以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及電化學轉換器系統廢 •氣，安置一渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，以接受至少一部分電化學轉換器系統廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，且該渦輪機產生電與渦輪機廢氣， . 以渦輪機廢氣將第一與第二介質之一加熱，及 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A B CD 六、申請專利範圍在引導至電化學轉換器系統以前，以電化學轉換器系統廢氣將第一與第二介質之一加熱。 74. 如申請專利範圍第72項之方法，其中以渦輪機廢氣將第一與第二介質之一加熱的步驟所包括的步騾係，安置一復熱器於電化學轉換器系統與壓縮機之間，用於接受至少一部分渦輪機廢氣或電化學轉換器系統廢氣及第一與第二介質二者至少之一，以便用廢氣將介質加熱。 75. 如申請專利範圍第73或74項之方法，其中在引導至電化學轉換器系統以前以電化學轉換器系統廢氣將第一與第二介質之一加熱的步騾所包括的步騾係，安置一熱交換器於電化學轉換器系統及壓縮機與復熱器二者之一之間，該熱交換器可以接受通過復熱器的第一與第二介質之一及電化學轉換器系統廢氣，該熱交換器的構造係在引導至電化學轉換器系統以前，允許電化學轉換器系統廢氣將通過彼的介質加熱。 76. 如申請專利範圍第73或74項之方法，又包括的步騾係調節與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量。 77. 如申請專利範圍第73或74項之方法，又包括的步騾係藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量，而控制渦輪機之一操作參數。 78. 如申請專利範圍第73或74項之方法，又包括的步騾係調節引導至電化學轉換器系統之第二介質的數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

497285 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 79. 如申請專利範圍第73或74項之方法，又包括的步騾係在引導至渦輪機以前，將一部分電化學轉換器系統廢氣加熱至一選擇的升高溫度。 80. 如申請專利範圍第73或74項之方法，其中該電化學轉換器系統包括一燃料電池及至少一熱控制堆疊，又包括的步騾係收集熱控制堆疊與燃料電池的廢氣，以形成電化 81·女

器系統廢氣。請專利範圍第80項之方法，又包括的步騾係調節熱控制堆疊之第一介質的數量。 82. 如^請專利範圍第80項之方法，又包括的步騾係調節來自壓縮機之壓縮的第一介質或來自熱交換元件-其引導至熱控制堆疊-之第一介質的數量。 83. 如申請專利範圍第73或74項之方法，又包括的步騾係引導第一介質自複數不同來源至電化學轉換器系統。 84. —種複合動力系統（70,200,230,260,370)，用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於壓縮一第一介質，一或更多電化學轉換器系統，相對於該壓縮機而安置，以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及燃料電池廢氣，一或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，該 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

裝 •線 49728ί A BCD 六、申請專利範圍渦輪機產生電及渦輪機廢氣，及’ ‘裝置，用於在引導至渦輪機以前冷卻電化學轉換器系統廢氣。 85. 如申請專利範圍第84項之複合動力系統，其中該用於冷卻的裝置包括用於控制渦輪機之一操作參數的裝置。 86. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，其中該用於冷卻的裝置包括以輻射、傳導、對流傳遞來自電化學轉換器系統的熱。 87. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一復熱器，其配置在電化學轉換器系統與壓縮機之間，可接受渦輪機混合物與電化學轉換器系統廢氣之一及第一與第二介質二者至少之一，該廢氣在通過復熱器時將介質加熱。 88. 如申請專利範圍第87項之複合動力系統，其中該復熱器係輻射或對流式熱交換器。 89. 如申請專利範圍第87項之複合動力系統，其中該復熱器安置成為接受第二介質、壓縮的第一介質與渦輪機廢氣，且該復熱器允許渦輪機廢氣在通過彼時將第一與第二介質加熱。， 90. 如申請專利範圍第85項之複合動力系統，其中該操作參數包括速率、動力或溫度。 91. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一流體調節元件，其與電化學轉換器系統及渦輪機廢氣連通，用於調節來自該電化學轉換器系統而與該渦輪機廢 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

49728f A BCD 六、申請專利範圍氣結合之廢氣數量。 92. 如申請專利範圍第91項之複合動力系統，其中該流體調節元件包括一閥、梭動元件、轉動球或膜片。 93. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一熱交換元件，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，且可接受第一介質、第二介質、渦輪機廢氣、電化學轉換器系統廢氣諸項中至少之一，該廢氣在通過熱交換元件的時候，將第一與第二介質二者至少之一加熱。 94. 如申請專利範圍第93項之複合動力系統，又包括裝置，用於在通過熱交換元件以後，引導第一介質至電化學轉換器系統。 95. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一第二流體調節元件，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，用於調節與電化學轉換器系統廢氣混合之加熱或未加熱壓縮的第一介質數量。 96. 如申請專利範圍第95項之複合動力系統，又包括裝置，用於藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之加熱或未加熱壓縮的第一介質數量，而控制渦輪機的操作參數。 97. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一第三流體調節元件，用於調節引導至電化學轉換器系統的第二介質數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力。 98. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，其中該電化學轉換器系統包括一燃料電池、一熱控制堆疊與一容 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 49728f A B c D 六、申請專利範圍器，該容器具有適當尺寸，用於容納燃料電池及熱控制堆疊。 99. 如申請專利範圍第98項之複合動力系統，又包括裝置-其用於收集熱控制堆疊及燃料電池的廢氣，以形成電化學轉換器系統廢氣，及裝置-其用於排放來自容器的電化學轉換器系統廢氣，以供在其外部使用。 100. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一第四流體調節元件，用於調節引導至熱控制堆疊的第一介質數量。 101. 如申請專利範圍第100項之複合動力系統，其中該第四流體調節元件安置在壓縮機及熱控制堆疊之間，用於調節引導至熱控制堆疊之壓縮的第一介質數量。 102. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括裝置，用於將第一介質自複數不同來源引導至電化學轉換器系統。 103. 如申請專利範圍第84項之複合動力系統，又包括一復熱器，其配置在電化學轉換器系統與壓縮機之間，可接受渦輪機及/或電化學轉換器系統廢氣及第一與第二介質二者至少之一，用於以廢氣混合物將介質加熱；及/或一熱交換器，其配置在電化學轉換器系統與渦輪機及復熱器二者至少之一之間，可接受電化學轉換器系統廢氣及第一與第二介質二者之一，用於以電化學轉換器系，統廢氣將第一與第二介質之一加熱。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A8 B8 C8 D8 v、申請專利範圍 104. 如申請專利範圍第103項之複合動力系統，又包括裝置，用於在引導至熱控制堆疊以前，將壓縮的第一介質與來自熱交換元件之加熱壓縮的第一介質混合。 105. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括裝置，用於引導第一與第二介質至熱控制堆疊。 106. 如申請專利範圍第84或85項之複合動力系統，又包括一發電機，其關聯於渦輪機，且可接受它的轉動能量，發電機回應於渦輪機的轉動能量而產生電。 107. —種以複合動力系統產生電之方法，包括下列步騾：壓縮一第一介質，提供一電化學轉換器系統，用於接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生廢氣，提供一渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分電化學轉換器系統廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，且該渦輪機產生電與渦輪機廢氣，及在引導至渦輪機以前，冷卻電化學轉換器系統廢氣。 108. 如申請專利範圍第107項之方法，又包括的步驟係調節與電化學轉換器系統廢氣混合之加熱或未加熱壓縮的第一介質數量。 109. 如申請專利範圍第107項之方法，又包括的步驟係藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮加熱或未加熱之第一介質數量，而控制渦輪機之一操作參數。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝玎 A8 B8 C8 D8 申M專利範圍 1〇.如申請專利範圍第107項之方法，又包括的步騾係控制馮輪機之一操作參數。 U1·如申請專利範圍第107_ no項中任一項之方法，其中該冷卻步騾包括的步騾係以輻射、傳導、對流而傳遞來自電化學轉換器系統的熱。 112·如申請專利範圍第1〇7_11〇項中任一項之方法，又包括的步驟係提供一復熱器於電化學轉換器系統與壓縮機之間，其可接雙渦輪機廢氣及電化學轉換器系統之一及第與第二介質二者至少之一，該廢氣在通過復熱器時將介質加熱。 113·如申請專利範圍第1〇7_11〇項中任一項之方法，又包括的步驟係調節來自與渦輪機廢氣結合之該電化學轉換器系統的廢氣數量。 114·如申請專利範圍第107-110項中任一項之方法，又包括的步騾係配置一熱交換器，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，該熱交換器可接受第一介質、第二介質 ^電化學轉換器系統廢氣諸項至少之一，且在通過該熱父換器的時候，以該廢氣之一將該第一與第二介質二者至少之一選擇性加熱。、 115·如申請專利範圍第114項之方法，又包括的步驟係在通過為又換元件以後，引導加熱或未加熱壓縮的第一介質至電化學轉換器系統。；丨貝 116.如申請專利範圍第107-110項中任一項之方法，又包括的步驟係調節與電化學轉換器系統廢氣混合之加熱戍未 -19- 本紙張尺度適用中國國家樣準((；^3) A4規格(210 X 297公釐) "' --

裝訂

又包括介質數其中該 u為壓縮的第一介質數量。 1 Ί ^ •如申請專利範圍第1〇7_1 10項中任—项之方法，又包括 :::驟係藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之二縮、第一介質數量，而控制渦輪機之一操作未數_ 118.如申請專利範圍第1〇7-11〇項中任一,之方法的步驟係調節引導至電化學轉換器系統的第量’以控制電化學轉換器系統產生的動力。 9·如申清專利範圍第107-110項中任一项之方法、電化學轉換器系統包括一燃料電池、—熱控制堆容器，該容器具有適當尺寸，用於容納燃料電池及熱控制堆疊。 '如申請專利範圍第119項之方法，x包括的步驟係收集熱控制堆疊及燃料電池的廢氣，以形成電化學轉換器系統廢氣，及排放來自容器的電化學轉換器系統廢氣了 = 供在其外部使用。 121. 如申請專利範圍第119項之方法’又包括的步驟係調節引導至熱控制堆疊之第一介質的數量。 122. 如申請專利範圍第丨α項中任一項之方法，人匕招'的步驟係將第一介質自複數不同來源引導至電化學轉換器系、统° 、…、 123. 如申請專利範圍第119項之方法，又包括的步驟係在引導至熱控制堆疊以前，將壓縮的第一介質與由一、六換元件加熱的壓縮第一介質混合。 124. 如申請專利範圍第119項之方法，又包括的步驟係引導 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

49728: A B c D 六、申請專利範圍第一與第二介質至熱控制堆疊。" 125. —種複合動力系統（290)，用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於塵縮至少一部分之第一介質，以產生一壓縮的介質，一或更多電化學轉換器系統，可以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及燃料電池廢氣，一或更多熱交換器，其與電化學轉換器系統熱連通，且可以接受壓縮的介質，該熱交換器與電化學轉換器系統交換熱，以在通過熱交換器時調節壓縮的介質，一或更多渦輪機，其構造係可以接受離開熱交換器之壓縮的介質，該壓縮的介質如同用於渦輪機的驅動流體而操作，以產生電。 126. 如申請專利範圍第125項之複合動力系統，又包括一流體調節元件，用於調節引導至渦輪機之壓縮的介質數量，以控制其一操作參數。 127. 如申請專利範圍第125項之複合動力系統，又包括一流體調節元件，其配置成為與熱交換器、渦輪機或電化學轉換器系統連通，以結合至少一部分來自熱交換器之壓縮的介質與電化學轉換器系統廢氣，以控制渦輪機之一操作參數。 128. 如申請專利範圍第127項之複合動力系統，其中該操作參數包括速率、動力輸出或滿輪機溫度。 129. 如申請專利範圍第125-128項中任一項之複合動力系 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

49728: A B c D 六、申請專利範圍統，又包括一逆流熱交換器，其可接受一第一介質及/ 或一第二介質，且又包括一額外的流體調節元件，用於調節離開逆流熱交換器而引導至電化學轉換器系統之該第一或第二介質的數量。 130. 如申請專利範圍第125項之複合動力系統，其中該電化學轉換器系統包含一熱控制堆疊及一或更多配置在一容器中的燃料電池，該系統又包括一逆流熱交換器，一第一流體調節元件，用於調節離開逆流熱交換器而引導至熱控制堆疊之該第一介質的數量，及/或一第二流體調節元件，用於調節離開熱交換器而引導至燃料電池之該第一介質的數量。 131. 如申請專利範圍第125項之複合動力系統，又包括一逆流熱交換器，其可接受第一介質、第二介質二者、渦輪機廢氣與電化學轉換器系統廢氣諸項至少之一。 132. 如申請專利範圍第125項之複合動力系統，其中該渦輪機包括一復熱器，其配置在渦輪機與熱交換器之間，可接受第一介質、第二介質、渦輪機廢氣與電化學轉換器 _系統廢氣諸項至少之一，用於在通過復熱器時將該第一與第二介質至少之一加熱。 133. 如申請專利範圍第125-128項中任一項之複合動力系統，其中該電化學轉換器系統包括一燃料電池、至少一熱控制堆疊與一容器，該容器具有適當尺寸，用於容納燃料電池及熱控制堆疊。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 49728^ ABCD 六、申請專利範圍 134. 如申請專利範圍第133項之複合動力系統，又包括裝置-其用於收集熱控制堆疊及燃料電池的廢氣，以形成電化學轉換器系統廢氣，及裝置-其用於排放六自容器的電化學轉換器系統廢氣，以供在其外部使用。 135. 如申請專利範圍第125-128項中任一項之複合動力系統，又包括一第一流體調節元件，用於調節引導至電化學轉換器系統之第二介質的數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力。 136. —種以複合動力系統產生電之方法，包括下列步騾：壓縮至少一部分之第一介質，以產生一壓縮的介質，提供一電化學轉換器系統，其可以接受第一介質之剩餘部分的至少一部分與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及產生廢氣，在電化學轉換器系統與壓縮的介質之間交換熱，以調節壓縮的介質，及將加熱壓縮的介質傳送到一渦輪機，其構造係可以接受壓縮的介質，該壓縮的介質如同驅動流體而操作，以用於產生渦輪機的動力。 137. 如申請專利範圍第136項之方法，又包括的步騾係調節引導至渦輪機之壓縮的第一介質數量，以控制其一操作參數。 138. 如申請專利範圍第136項之方法，又包括的步騾係調節 >離開一逆流熱交換器而引導至電化學轉換器系統之一第 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A B c D 六、申請專利範圍一介質的數量。 139. 如申請專利範圍第136項之方法，其中該電化學轉換器系統包含一熱控制堆疊、一或更多配置在一容器中的燃料電池及一逆流熱交換器，其可接受第一介質及/或一第二介質，又包括的步騾係調節離開逆流熱交換器而引導至熱控制堆疊及/或燃料電池之該第一介質的數量。 140. 如申請專利範圍第136項之方法，其中該交換熱的步驟所包括的步騾係提供一第一熱交換器，其與電化學轉換器系統熱連通，且可以接受壓縮的介質。 141. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，又包括的步驟係結合至少一部分電化學轉換器系統的廢氣與來自渦輪機的廢氣，以控制渦輪機之一操作參數。 142. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，又包括的步驟係在引導至電化學轉換器系統以前，將該第一介質與該第二介質之一加熱。 143. 如申請專利範圍第142項之方法，又包括的步騾係引導第一介質、第二介質、渦輪機廢氣與電化學轉換器系統廢氣諸項中至少之一進入一第二熱交換器元件。 144. 如申請專利範圍第141項之方法，又包括的步騾係控制離開第一熱交換器而與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量。 145. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，其中該電化學轉換器系統包括一燃料電池、至少一熱控制堆疊與一容器，該容器具有適當尺寸，用於容納燃料電池及 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

49728: A BCD 包括申請專利範圍熱控制堆疊，又包括的步驟係收集熱控制堆疊及燃料電池的廢氣、以形成電化學轉換器系統廢氣，及|_ΐϋ排 mr 放電化學轉換器系統廢氣，以供在其外部使用（ 146. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法的步驟係自複數不同來源引導第一介質至電化事'轉換器系統。 147. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，又包括的步騾係調節來自電化學轉換器系統而與渦輪機廢氣結合之廢氣的數量。 148. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，又包括的步驟係調節與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量。 149. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，又包括的步驟係調節引導至電化學轉換器系統之第二介質的數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力。 150. 如申請專利範圍第136- 140項中任一項之方法，又包括的步驟係調節引導至電化學轉換器系統或引導至一熱控制堆疊-其形成電化學轉換器系統之一部分-之第一介質的數量。 151. —種用於捕捉調節過的介質之系統，介質適用於一複合動力系統，其構造係用於產生電，包括一電化學轉換器系統，其具有一或更多用於接受第一與第二介質的燃料電池，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

六、申請專利範圍化學反應，以產生燃料電池廢氣及電，一或更多熱控制堆疊，其與燃料電池熱連通，用於熱調節燃料電池的溫度，該熱控制堆疊產生熱控制廢氣，及一壓力容器，其配置在該熱控制堆疊與該燃料電池周圍，該壓力容器收集該燃料電池廢氣與該熱控制廢氣，以在操作期間形成一結合的廢氣，及裝置，用於排放來自該壓力容器之結合的廢氣，以供在其外部使用。 152. 如申請專利範圍第15 1項之系統，其中每一該燃料電池包括堆疊形式之複數燃料電池元件，其包含與導熱板交錯的電解質板。 153. 如申請專利範圍第151或152項之系統，其中每一該熱控制堆疊包括複數堆疊的導熱板。 154. 如申請專利範圍第151或152項之系統，其中該熱控制堆疊與燃料電池交錯。 155. 如申請專利範圍第151或152項之系統，其中該熱控制堆疊的構造係如同熱源或散熱器而操作。 156. 如申請專利範圍第15 1或152項之系統，又包括一耦合至電化學轉換器氣體系統的渦輪機系統。 157. 如申請專利範圍第151項之系統，又包括一復熱器，其可接受結合的廢氣及第一與第二介質二者至少之一，用於以廢氣將介質加熱，及/或 ,一逆流熱交換器，其可接受電化學轉換器系統廢氣及 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 497285 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍第一與第二介質之一，用於以電化學轉換器系統廢氣將第一與第二介質之一加熱。 158. —種用於捕捉調節過的介質之方法，介質適用於一複合動力系統，其構造係用於產生電，包括下列步騾：提供一電化學轉換器系統，其具有一或更多用於接受第一與第二介質的燃料電池，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生燃料電池廢氣及電，提供一或更多熱控制堆疊，其與燃料電池熱連通，用於熱調節燃料電池的溫度，該熱控制堆疊產生熱控制廢氣，及以一配置在該熱控制堆疊與該燃料電池周圍的壓力容器收集該燃料電池廢氣與該熱控制廢氣，以在操作期間形成一結合的廢氣，及排放來自該壓力容器之結合的廢氣，以供在其外部使用。 159. 如申請專利範圍第158項之方法，包括的步騾係自複數堆疊的導熱板形成熱控制堆疊。 160. 如申請專利範圍第158或159項之方法，包括的步驟係使熱控制堆疊與燃料電池交錯。 161. 如申請專利範圍第158或159項之方法，包括的步騾係使熱控制堆疊如同熱源或散熱器而操作。 162. 如申請專利範圍第158或159項之方法，又包括的步驟係 J吏一氣體渦輪機系統耦合至電化學轉換器系統。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

赃如申請專利範圍第158或159项之方法，的壓縮介質，及括的步驟係，安置-與電化學轉換器系統流體連通的㈤ :來自客器之結合的廢氣，該結合的廢氣如同用於：：機的驅動流體而操作，該渦輪機產生渦輪機廢/ - 164.如申請專利範圍第163項之方法，又包界化學轉換器系統之結合的廢氣與爾廢結合= 曆氣混合物，以控制渦輪機之一操作參數。 ’ ⑹·：：請專利範圍第164項之方法，又包括的步驟係在引 :土渴輪機以前’使電化學轉換器系統之結合的廢氣冷卻0 166. 如申請專利範圍第158或159項之方法，〖包括的步驟係與電化學轉換器系統交換熱，以調節壓縮的第一介質，及引導壓縮的介質至渦輪機，該壓縮的介質如同用於渦輪機的驅動流體而操作。 167. 如申請專利範圍第163項之方法’〖包括的步驟係調節來自電化學轉換器系統而與渦輪機廢氣結合之結合的廢氣數量。 168·如申請專利範圍第丨63項之方法，又包括的步驟係將壓縮的第一介質選擇性加熱，及引導加熱壓縮的第一介質至電化學轉換器系統。 169·如申請專利範圍第15 8或15 9項之方法，又包括的步驟係調節壓縮的第一介質數量，其係與電化學轉換器系統之，結合的廢氣混合。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 497285 六、申請專利範圍 170. 如申請專利範圍第169項之方法，控制與電化學轉換器系統之結合的/氣括昆=係藉由 -介質數量’以控制一渦輪機之一操作參數，錢的弟 171. 如申請專利範圍第158或159項之方法，> 調節引導至電化學轉換器系統之第二介的步驟係電化學轉換器系統產生的動力。”數I’以控制引選 172. 如申請專利範圍第163項之方法，又包括導至渦輪機以前，加熱電化學轉換器系統之廢‘至一擇的升高溫度。 173·如申請專利範圍第158或1S9項之方法，▽ ^ m ^ , ± 又包括的步騾係凋印引導至熱控制堆疊之第一介質數量。 174·如申請專利範圍第158或159項之占…& ^ 又包括的步驟係自稷數不同來源引導第一介質至電化學轉換器 I75·如申請專利範圍第或項之方法，二"、” 使燃料電池的溫度維持在接近等溫。又包括的步驟係 176-種用於捕捉調節過的介質之系統，介質適用於一複合動力系統’其構造係用於產生電，包接一電化學轉換器系統，其具有化 • -或更多用於接受第一與第二介質的燃料電池，電學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的化學反應，以產生燃料電池廢氣及電，、口同一或更多熱控制堆疊，其與燃料電池熱連通，用於熱調節燃料電池的溫度’該熱控制堆叠的構造係用於如 .熱源或散熱器而操作，及 -29-

、申請專利範圍一壓力容器，圍，及其配置在該熱控制堆疊與該燃科電池周裝置，用於排放長自該壓力容器的廢氣，以供部使用。 ’、/卜 Π7·如申請專利範圍第176項之系統，其中在操作期間，該熱控制堆疊可以產生熱控制廢氣，該壓力容器可以收= 该燃料電池廢氣及該熱控制廢氣，以形成結合的廢氣。 178·如申請專利範圍第176或177項之系統，其中每一該燃料電池包括堆疊形式之複數燃料電池元件，其包含與導熱板交錯的電解質板。 179.如申請專利範圍第176或177項之系統，其中每一該熱控制堆疊包括複數堆疊的導熱板。 180·如申請專利範圍第176或177項之系統，其中該熱控制堆疊與燃料電池交錯。 181. 如申請專利範圍第176項之系統，其中該熱控制堆疊包括複數多孔性板。 182. 如申请專利範圍第丨8丨項之系統，其中該熱控制堆疊又包括複數與該複數多孔性板交錯的導熱板。 18j.如申请專利範圍第176項之系統，其中該熱控制堆疊包括一具有一内腔的多孔性結構，用於允許流動通過彼的流體通過多孔性結構而至其一外表面。 184.如申請專利範圍第176或177項之系統，又包括一耦合至電化學轉換器系統的氣體渦輪機系統。 1%.如申請專利範圍第176或177項之系統，又包括本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐) 49728: A B c D 六、申請專利範圍一壓縮機，用於壓縮第一介質，及一渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於電化學轉換器系統而安置，以接受來自容器的廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，且該渦輪機產生渦輪機廢氣。 186. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括裝置，用於結合電化學轉換器系統廢氣與渦輪機廢氣，以形成廢氣混合物，用於控制渦輪機之一操作參數。 187. 如申請專利範圍第186項之系統，其中該操作參數包括速率、輸出動力、或渦輪機溫度。 188. 如申請專利範圍第18 6項之系統’又包括裝置’用於在引導至渦輪機以前，冷卻電化學轉換器系統廢氣。 189. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括一熱交換器，其與電化學轉換器系統熱連通，且可以接受壓縮的第一介質，該熱交換器與電化學轉換器系統交換熱，以在通過熱交換器時調節壓縮的第一介質，且該渦輪機可以接受離開熱交換器之壓縮的介質，該壓縮的介質如同用於渦輪機的驅動流體而操作。 190. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括一流體調節元件，其與電化學轉換器系統廢氣及渦輪機廢氣連通，用於調節與渦輪機廢氣結合之來自電化學轉換器系統的廢氣數量。 191. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括一熱交換元，件，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，且可接 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

49728f A B c D 六、申請專利範圍受第一介質、第二介質、渦輪機廢氣及電化學轉換器系統廢氣諸項中至少之一，該廢氣在通過熱交換元件的時候，將第一與第二介質至少之一加熱。 192. 如申請專利範圍第191項之系統，又包括裝置，用於在通過熱交換元件以後，引導壓縮的第一介質至電化學轉換器系統。 193. 如申請專利範圍第191項之系統，其中該熱交換元件包括外部逆流熱交換器與輻射熱交換器之一。 194. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括一第二流體調節元件，其配置在壓縮機與電化學轉換器系統之間，用於調節與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量。 195. 如申請專利範圍第194項之系統，又包括裝置，用於藉由控制與電化學轉換器系統廢氣混合之壓縮的第一介質數量，而控制渦輪機的操作參數。 196. 如申請專利範圍第176或177項之系統，又包括一第三流體調節元件，用於調節引導至電化學轉換器系統的第二介質數量，以控制電化學轉換器系統產生的動力。 197. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括一熱源，其配置在電化學轉換器系統與渦輪機之間，用於在引導至渦輪機以前，將電化學轉換器系統廢氣加熱至一選擇的升南溫度。 198. 如申請專利範圍第176或177項之系統，又包括一第四流 y體調節元件，用於調節引導至熱控制堆疊的第一介質數 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍量 0 199.如申請專利範圍第176或177項之系統，又包括裝置，用於自複數不同的來源引導第一介質至電化學轉換器系統。 200. 如申請專利範圍第1 85項之系統，又包括一復熱器，其配置在電化學轉換器系統與壓縮機之間，可接受廢氣及第一與第二介質二者至少之一，用於以廢氣將介質加熱；及一逆流熱交換器，其配置在電化學轉換器系統與渦輪機及復熱器二者至少之一之間，可接受電化學轉換器系統廢氣及第一與第二介質二者之一，用於以電化學轉換器系統廢氣將第一與第二介質之一加熱。 201. 如申請專利範圍第191項之系統，又包括裝置，用於在引導至熱控制堆疊以前，使壓縮的第一介質與來自熱交換元件之加熱壓縮的第一介質混合。 202. 如申請專利範圍第185項之系統，又包括一發電機，其關聯於渦輪機，且可接受它的轉動能量，發電機回應於渦輪機的轉動能量而產生電。 203. 如申請專利範圍第176或177項之系統，其中燃料電池或熱控制元件包括一或更多軸向形成於其中的歧管。 204. 如申請專利範圍第176或177項之系統，其中電化學轉換器系統包括裝置，用於使燃料電池的操作溫度維持在約 20°C與約1500°C之間。 20}如申請專利範圍第176或177項之系統，其中該燃料電池 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 49728f A B c D 六、申請專利範圍選自固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、磷酸燃料電池、鹹性燃料電池與質子交換薄膜燃料電池組成的群組。 206. 如申請專利範圍第176或177項之系統，又包括裝置，用於使燃料電池的溫度維持在接近等溫。 207. —種用於捕捉調節過的介質之方法，介質適用於一複合動力系統，其構造係用於產生電，包括提供一電化學轉換器系統，其具有一或更多用於接受第一與第二介質的燃料電池及一或更多熱控制堆疊，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生燃料電池廢氣及電，熱控制堆疊與燃料電池熱連通，用於熱調節燃料電池的溫度，使該熱控制堆疊如同熱源或散熱器而操作，以一配置在該熱控制堆疊與該燃料電池周圍的容器收集來自電化學轉換器系統的廢氣，及排放來自該壓力容器的廢氣，以供在其外部使用。 208. —種複合動力系統（70,200,370)，用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於壓縮至少一部分的第一介質及 /或第二介質，一或更多電化學轉換器系統，其相對於該壓縮機而安置，以接受第一介質與第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及具有所選擇之升高溫度的廢氣， ,一或更多渦輪機，其可接受至少部分的電化學轉換器 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

497285 A B c D 六、申請專利範圍系統廢氣、第一介質及/或第二介質，以允許在廢氣與介質之間的化學反應，以添加熱能至電化學轉換器系統廢氣’ 一或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且可接受至少一部分電化學轉換器系統廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，該渦輪機產生渦輪機廢氣’及一或更多熱交換器，用於接受離開壓縮機的第一與第二介質之一及渦輪機廢氣，用於選擇性將介質加熱。 209.如申請專利範圍第208項之系統，又包括裝置，用於使電化學轉換器系統廢氣的剩餘部分旁通，且使廢氣的該剩餘部分與滿輪機廢氣混合，以形成廢氣混合物，用於控制渦輪機之一操作參數。 210·—種複合動力系統（ 70, 330, 370)，用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於壓縮一第一介質，一或更多電化學轉換器系統，相對於該壓縮機而安置，以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以產生電及廢氣’ 一或更多滿輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，該渦輪機產生渦輪機廢氣， ,一或更多熱交換器，其配置在渦輪機與電化學轉換器 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

49728ί A B c D 六、申請專利範圍系統之間，且可接受第一與第二介質之一及滿輪機廢氣，用於在引導至電化學轉換器系統以前，以渦輪機廢氣將介質之一加熱，及一或更多流體調節元件，其相對於熱交換器而配置，用於調節引導至熱交換器的渦輪機廢氣數量，以判定介質發生預熱的數量。 211. —種以複合動力系統產生電之方法，包括下列步騾：壓縮一第一介質，提供一或更多電化學轉換器系統，用於使壓縮的第一介質與一第二介質電化學反應，以產生電及廢氣，提供一或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，且該滿輪機產生渦輪機廢氣，在引導至電化學轉換器系統以前，以渦輪機廢氣預熱介質之一，及調節引導至熱交換器的渦輪機廢氣數量。 212·—種用於產生電之複合動力系統（ 70, 200, 330, 370)，包 •括一或更多壓縮機，用於壓縮一第一介質，一或更多電化學轉換器系統，相對於該壓縮機而安置，以接受第一介質與一第二介質，電化學轉換器系統的構造係允許在第一與第二介質之間的電化學反應，以 /產生電及燃料電池廢氣， -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A B c D 六、申請專利範圍一或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，且相對於該電化學轉換器系統而安置，以接受至少一部分燃料電池廢氣，該廢氣如同用於渦輪機的驅動流體而操作，該渦輪機產生渦輪機廢氣，及一熱交換器，其相對於壓:縮機、渦輪機與電化學轉換器系統而配置，以接受第一與第二介質至少之一及滿輪機廢氣，用於在引導至電化學轉換器系統以前，以渦輪機廢氣將介質之一預熱，及一可調節的旁通導管，用於允許至少一部分該壓縮的第一介質或該滿輪機廢氣旁通於該熱交換器。 213. 如申請專利範圍第212項之複合動力系統，又包括一流體調節元件，其相對於熱交換器與旁通導管而配置，用於調節引導至或離開熱交換器的渦輪機廢氣數量，以判定第一或第二介質發生預熱的數量。 214. 如申請專利範圍第212項之複合動力系統，又包括一流體調節元件，其相對於熱交換器與旁通導管而配置，用於調節通過熱交換器之壓縮介質的數量。 215. 如申請專利範圍第212項之複合動力系統，其中該旁通導管調節滿輪機速率、滿輪機功率輸出或滿輪機溫度之 ---- 216. —種複合動力系統，包括一氣體渦輪機總成，其具有一外殼與一渦輪膨脹機，外殼中安裝一用於將第一介質壓縮的壓縮機，及 .一或更多貫穿流體導管，其可貫穿外殼，且與外殼之 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

49728ί A B c D 六、申請專利範圍一内部分連通，該流體導管用於自氣體渦輪機總成傳送一流體至一外部熱源，或自外部熱源傳送至氣體渦輪機總成。 217. 如申請專利範圍第216項之複合動力系統，又包括一耦合至流體導管的接頭，用於將流體導管耦合至氣體渦輪機總成。 218. 如申請專利範圍第217項之複合動力系統，其中接頭包括一風箱。 219. 如申請專利範圍第216項之複合動力系統，又包括一電化學轉換器系統，其耦合至氣體渦輪機總成與流體導管，用於將氣體渦輪機總成之一流體或介質加熱。 220. 如申請專利範圍第216項之複合動力系統，其中氣體渦輪機總成包括一形成於外殼中的外室，用於與一第一貫穿流體導管連通，以傳送一壓縮的介質至外部熱源。 221. 如申請專利範圍第220項之複合動力系統，其中氣體渦輪機總成包括一形成於外殼中的中間室及一耦合至外殼的第二貫穿流體導管，用於引導外部熱源的廢氣至中間室，該中間室與該外室係連通。 222·—種複合動力系統（ 70, 200, 260, 290, 3 30, 370)，用於控制一燃料電池的溫度及用於產生電，包括一或更多壓縮機，用於壓縮一第一介質，一或更多電化學轉換器系統，用於允許在第一介質與一第二介質之間的電化學反應，以產生電及燃料電池廢 /氣， -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

申請專利範圍 y或更多渦輪機，其與電化學轉換器系統流體連通，用於產生渦輪機廢氣， A一或更多熱交換器，其配置於電化學轉換器系統與壓、响機d且可接雙至少_部分滿輪機廢氣或第一與第二介質之一，及一或更多控制器，用於控制第一與第二介質之一或渦輪機廢氣的流動，以控制電化學轉換器系統之一或更多操作參數。 223.如申請專利範圍第222項之複合動力系統，‘又包括一或更多流體調節元件’用於調節第一與第二介質之一至電化學轉換器系統、渦輪機或熱交換器的流動。 224·如申請專利範圍第222項之複合動力系統，其中該操作參數包括動力輸出或溫度。 22：>.如申請專利範圍第1項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 226·如申請專利範圍第5 9項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 227.如申1專利範圍第8 4項之複合動力系統，其中該電化 •轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 228·如申請專利範圍第1 2 5項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 229·如申請專利範圍第i 5 }項之系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 23Q·如申請專利範圍第1 7 6項之系統，其中該電化轉換器系 -39- 49728f A B c D 六、申請專利範圍統包括二維或三維配置之複數部件。 231. 如申請專利範圍第2 0 8項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 232. 如申請專利範圍第2 1 0項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 233. 如申請專利範圍第2 1 2項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 234. 如申請專利範圍第2 2 2項之複合動力系統，其中該電化轉換器系統包括二維或三維配置之複數部件。 235. —種複合動力系統，用於產生電，包括一電化學轉換器系統，用於允許在一第一介質與一第二介質之間的電化學反應，以產生電，該電化學轉換器系統包含一熱控制堆疊，其至少可接受第一介質，一氣體渦輪機總成，其與電化學轉換器系統流體連通，及一流體調節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質數量，以調節電化學轉換器系統的溫度。 236. 如申請專利範圍第1項之複合動力系統，包括一流體調 _節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質，以調節電化學轉換器系統的溫度。 237. 如申請專利範圍第6 8項之複合動力系統，包括一流體調節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質，以調節電化學轉換器系統的溫度。 238. 如申請專利範圍第9 8項之複合動力系統，包括一流體 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

49728: A B c D 六、申請專利範圍調節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質，以調節電化學轉換器系統的溫度。 239. 如申請專利範圍第1 3 3項之複合動力系統，包括一流體調節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質，以調節電化學轉換器系統的溫度。 240. 如申請專利範圍第1 5 1項之系統，包括一流體調節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質，以調節電化學轉換器系統的溫度。 241. 如申請專利範圍第1 7 6項之系統，包括一流體調節元件，其安置成用於調節引導至熱控制堆疊之第一介質，以調節電化學轉換器系統的溫度。 242. —種複合動力系統，包括一燃料電池，可使第一與第二反應劑電化學反應，以產生電，一流體調節元件，其安置成用於調節引導至燃料電池之第一介質數量，一反相器，其輕合至燃料電池，用於使所產生的電反相，及 _ 一控制器，其耦合至流體調節元件及反相器，用於根據反相器產生之一輸出信號，控制流體調節元件。 243. —種複合動力系統，用於產生電，包括一電化學轉換器系統，用於產生電及廢氣，一氣體渦輪機總成，其耦合至電化學轉換器系統，用 >於接受電化學轉換器系統的廢氣，及用於使該廢氣轉換 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

497285 A B c D 六、申請專利範圍為電，該氣體渦輪機總成包括一用於產生電的發電機，一流體調節元件，其相對於氣體渦輪機總成與電化學轉換器系統而安置，用於調節引導至氣體渦輪機總成的廢氣數量，及一控制器，其耦合至流體調節元件及發電機，用於控制流體調節元件，以根據發電機產生之一輸出信號，調節引導至氣體渦輪機總成的廢氣數量。 244. —種以選擇的序列操作複合動力系統之方法，包括下列步騾：藉由引導一選擇數量的流體至一氣體渦輪機總成而使它起動，在引導至氣體渦輪機總成以前將流體加熱，及；獨立於氣體渦輪機總成的起動，而使一燃料電池的加熱起動。 245. —種以選擇的序列操作複合動力系統之方法，複合動力系統具有一氣體渦輪機總成與一燃料電池，包括下列步驟：在操作期間，藉由控制到達氣體渦輪機總成之一選擇 .數量的流體之流動，而控制氣體渦輪機總成之一參數，獨立於氣體渦輪機總成參數的控制，而控制燃料電池的溫度。 246. —種以選擇的序列操作複合動力系統之方法，包括下列步驟：一 (a)藉由控制一流體之引導至氣體渦輪機總成而控制氣 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

497285 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍體渦輪機總成的起動， (b)在引導至氣體渦輪機總成以前，控制流體的加熱數量，及 (C)在起動期間，獨立於氣體渦輪機總成的起動，而控制一燃料電池的加熱數量。 247. 如申請專利範圍第246項之方法，其中步驟（b)又包括的步騾係以流體使氣體渦輪機總成之一膨脹機旁通。 248. 如申請專利範圍第246項之方法，其中步驟（b)又包括的步騾係以一燃燒器或以一熱控制堆疊將流體加熱。 249. 如申請專利範圍第246項之方法，其中步驟（c)又包括的步騾係以一熱控制堆疊或以一加熱的流體將燃料電池加熱° -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)