TWI469436B - 燃料電池組合 - Google Patents

燃料電池組合 Download PDF

Info

Publication number
TWI469436B
TWI469436B TW98133780A TW98133780A TWI469436B TW I469436 B TWI469436 B TW I469436B TW 98133780 A TW98133780 A TW 98133780A TW 98133780 A TW98133780 A TW 98133780A TW I469436 B TWI469436 B TW I469436B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
air
fuel cell
cell assembly
outer casing
stack
Prior art date
Application number
TW98133780A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201015771A (en
Inventor
Muralidharan Arikara
Peter David Hood
Original Assignee
Intelligent Energy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intelligent Energy Ltd filed Critical Intelligent Energy Ltd
Publication of TW201015771A publication Critical patent/TW201015771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI469436B publication Critical patent/TWI469436B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Description

燃料電池組合
本發明係有關一種燃料電池組合，特別是有關用以安裝開放型陰極燃料電池疊片組。
傳統的電化學燃料電池通常都是以氣體流的形式，轉換燃料和氧化劑成電能和反應產物。一種通用型式之用於反應氫氣和氧氣的電化學燃料電池，包括一聚合離子(質子)轉換成膜，其燃料和空氣穿過該膜兩側。質子(例如氫離子)被引導通過該膜，由被引導穿過一連接燃料電池的陽極和陰極之電流的電子平衡。為增加可用的電壓，一疊片組可被形成包括有數個配置有分隔之陽極與陰極液體流道。此種疊片組，典型地係為一塊件，其包括數個由疊片組兩端的端板保持在一起的單獨燃料電池板。
因為該燃料和氧化劑的反應產生熱和電力，當燃料電池疊片組一旦達到操作溫度時需要被冷卻。冷卻可以藉由強制氣體通過該陰極板液體流道而達成。在開放型陰極疊片組中，該氧化劑流道和該冷卻劑流道是一樣的，亦即強制空氣通過該疊片組同時供應氧化劑到該等陰極和冷卻該疊片組。
為了整合該燃料電池疊片組和其他用於疊片組以提供能量的裝置，該疊片組可以一個整合式組合被提供，其具有整合的空氣和燃料管線以及電氣出口接頭。該組合需要冷卻劑流道，其可以是相同或不同於氧化劑流流道，其典型的是由引導至和自該疊片組的歧管來提供。特別需要注意的是該空氣如何流過具有該陰極流道的界面，以達成一個均勻的空氣流和最小壓降。設計這種歧管會導致增加該操作單元的複雜性和花費。
更進一步的複雜性是其需要為了不同的使用設計不同的燃料電池組合，因為每種運用會傾向於具有自己專有，依據所需的電壓和電流以及空間的電力要求。針對每種運用都需重新設計該組合會增加相當的製作成本。
本發明之目的在提出一個或多個上面所提到的問題。
根據本發明，提供一個燃料電池組合，其包含：一外殼，用以安裝燃料電池疊片組於其中，該外殼包括一個空氣流道延伸於一空氣入口跟一空氣出口之間；及一燃料電池疊片組，其具有複數個陰極空氣冷卻劑流道，其等延伸於該疊片組的一第一表面和一相對的第二表面之間，其中，該燃料電池疊片組被裝設於該外殼內，以提供一個錐形的空氣容量在該疊片組的該第一表面和該外殼的一第一側壁之間，以及在該疊片組的該第二表面和該外殼的一第二相對側壁之間。
如本發明所述該燃料電池組合的一優點為，因為錐形的空氣容量係由該外殼和疊片組之表面的相對配置所提供，並不需要特別設計的歧管，因此減少了該整體組合的複雜程度和成本。
疊片組對角邊緣可被密封式地頂靠該外殼之個別的第一和第二相對側壁，以允許密封的空氣流道通過該外殼。
該外殼可包括在空氣流道的一第一末端的一入口空氣過濾器，以及在一第二相對末端的一空氣排出口。這有助於減少該組合的整體高度跟寬度。一漸縮小的錐形區段可以被合併，從該入口空氣過濾器延伸到該第一錐形空氣容量，以改進流至該疊片組之空氣的均勻性。
一增加的錐形區段也會被提供來從該第二錐形空氣容量延伸到該空氣排出口，以便改善空氣流通以及減小任何穿過該組合的壓降。
一風扇可以被裝在該空氣排出口以抽引空氣通過該空氣流道。該風扇另可被裝設在該空氣入口以吹動空氣通過該空氣流道。
該外殼可以具有大體上為立方體的外形，其允許多種的組合逐一往上堆疊，以增加該從疊片組可用的動力。
該燃料電池疊片組可以在相對該外殼的縱向軸為5度到45度角之間被安裝在該外殼內。該等角度的較佳範圍允許空氣流沿該疊片組均勻地散佈，同時保持該外殼所需求的額外高度為最小。一個特佳的角度是大約8.5度。
該燃料電池疊片組在某些實施例中可包括位於互相側向偏移的相對端板之間一平坦的燃料電池的交錯陣列。此外，該疊片組可以大致上為正方體形狀，該等端板互相對齊，並且該疊片組在該等端板之間具有相同的截面。
該燃料疊片組可以另外具有一為平行四邊形的橫剖面形狀。
在較佳實施例中，包含那些其疊片組橫截面是不同於矩形的，以及那些疊片組是大致上為立方體外型的，構成該燃料電池疊片組的平面燃料電池是排成平行於外殼的縱向軸。將該等電池對該外殼軸平行地而非橫向地排列，允許有橫跨疊片組之更均勻的壓力散佈，因此確保該空氣流過該疊片組是更均勻的。
該燃料電池組合，可選擇式地包括一延伸於該空氣出口跟空氣入口之間的空氣再循環導管，該組合包括一鄰接該空氣出口之可收縮式的擋板，該擋板可被操作於一封閉位置和一開放位置中，於其中，通過該第二錐形空氣容量之氣體的一部分，經由該再循環導管被重新導向回到該空氣入口。
一個空氣轉向器組合，可選擇式地被裝設於該空氣入口以及該燃料電池疊片組的第一表面之間，該空氣轉向器組合較佳地係包括有複數個葉片，用以導引空氣朝向該燃料電池組合之該入口面的一或多部分。在一特別實施例中，該等複數個葉片被配置成一或多個可旋轉的空氣轉向器組合，其等被構置成回應流過該空氣入口的空氣而轉動，以增加於該錐形的空氣入口容量中的亂流，以及因此減少流過該燃料電池疊片組的特定部分的優先空氣流。
一模組式燃料電池組合，可由依據本發明之複數個燃料電池組合所構成，該等組合可被配置成一整齊的陣列，該整齊的陣列可為一長方形陣列。
本發明現在將藉由舉例的方式，以及根據其揭露的圖示的參照來敘述：圖1a中所顯示的是一個包含了燃料電池疊片組110裝設於外殼120中的燃料電池組合100的剖視圖。該疊片組110被安裝成相對外殼120的縱向軸130呈角度θ，該角度較佳是在5度到45度之間，其特佳的角度大約為8.5度。這樣的裝設配置在外殼的第一壁121和疊片組110的第一表面111之間形成的第一錐形空氣容量，以及在外殼120的第二壁122和疊片組110的第二表面112之間形成第二錐形空氣容量150。該第一和第二錐形空氣容量140、150形成於外殼120的空氣入口180和空氣排出口190之間之一空氣流道160的部分。一個漸縮小的錐形入口歧管145延伸於在空氣入口的空氣過濾器185和第一錐形空氣容量140之間。一個漸增大的錐形出口歧管155延伸於第二錐形空氣容量150和一設置在空氣排出口190的風扇195之間。該風扇195可以另外被設置在該空氣入口180以將空氣吹過外殼120。
該外殼120可另外加裝部分的疊片組110的結構，例如以其他方式取代連結螺栓用以夾鉗該等端板定位。
該疊片組110兩側的錐形空氣容量140、150作用以減少於該引導通過疊片組之空氣流道中的壓降，並且改善空氣於構成疊片組110的燃料電池中的分佈。
覆蓋板146、156可以被用在外殼120中以形成導向及導離疊片組110的錐形的入口和出口歧管145、155。該等覆蓋板可以是平坦的，如同圖1a所示，或是另外可以是彎曲的以形成一能從疊片組110導向及導離的空氣流道所需要的形狀。該等覆蓋板146、156較佳地係被密封式地頂靠該疊片組110的對角邊緣以及頂住該外殼120的內表面，以防止空氣從空氣流道160的滲漏。該等覆蓋板146、156之一或二者可以被形成該外殼120剖面形狀的部分。由覆蓋板146、156所提供之另外的內部容量147、157可以被使用以包含燃料電池組合的其他元件，例如是有關連接至該疊片組110之電氣接頭，以及/或是燃料供應的調節。內部容量147被額外地顯示在圖1b中，其位在該外殼120之一表面中的一開口下面，該開口被設置以允許通達在該燃料電池疊片組110上的該等接頭148。
空氣，其針對開放的陰極疊片作用為冷卻劑跟氧化劑，進入該外殼120通過該空氣過濾器185並且在進入導向該疊片組110的一第一表面111的該第一錐形空氣容量之前，進入該錐形入口歧管145中。該空氣通過該疊片組110並且從該第二表面112離開，進入到位於該疊片組的第二錐形空氣容量150內。該空氣接著通過該出口歧管155並且由一個或多個風扇195抽引出外殼。為了確保合理的均勻空氣流被提供通過組成該疊片組110的各電池，該等電池較佳是排列成平行於該外殼120的縱向軸130，如同圖2所更清楚顯示的。然而，如圖5和圖6所示之該等電池係與該縱向軸13呈橫向排列的其他種配置，也是可能的。
至少相關於開放陰極空氣冷卻燃料電池疊片組，如圖1a跟圖1b所示的設計會令該燃料電池組合的總高度和全部的容量被減少，並且允許一具有最小數目的元件的更穩固的封裝。燃料電池疊片組110相對該外殼的縱向軸的角度的選擇，就該入口和出口歧管和該其他元件所需空間而言，使用於外殼內的空間最佳化。
圖2顯示該燃料電池疊片組110和外殼120的切開視圖，其圖示說明該等覆蓋板146、156形成該等入口和出口歧管145、155以及另外的容量147、157。
圖3顯示該已組合之外殼120的立體圖。該外殼的正立方體外形，結合有裝設於該外殼120相對端的空氣入口180和空氣排出口190，以允許該燃料電池組合100以模組型式被提供，亦即允許複數個這樣的燃料電池模組被物理性地和電氣性地連接在一起。一此種範例性配置係顯示在圖4的一模組組合的立體圖中，其圖示說明八個此類模組的長方形陣列400。該長方形陣列400的優點是，橫跨需要不同等級電力的應用範圍之製造費用可以減到最小。
雖然本發明實施例是特別適用於開放型陰極空氣冷卻設計的燃料電池疊片組，然其他類之以空氣流過該疊片組為重要的特色的燃料電池疊片組，也可以被結合於在此處所敘述之形式的外殼內。
如圖5所示的是適合使用於本發明之一實施例中的一燃料電池疊片組510的另一種配置。該疊片組510包含一個燃料電池520的交錯組列，其具有相互橫向偏移之相對的平行端板530a、530b。所顯示的配置可以因此被安置於一個外殼中，其端板530a、530b被配置成垂直於該外殼的相對表面。該配置係以剖視圖顯示在圖6中，其端板530a、530b被顯示為連結於該外殼的側壁610a、610b，具有被提供於該疊片組510和該等側壁610a、610b之間的錐形空氣容量640、650。組成具有如圖5和圖6中所示之配置的燃料電池組合的其他元件係與圖1a到圖4所圖示說明的相似。
圖7顯示根據本發明之燃料電池組合700的之又一種型式，於其中該燃料電池疊片組710具有一個平行四邊形型式的橫剖面形狀，而不是如圖1a和圖2中的長方形型式。圖8所示為一個燃料電池疊片組710的橫剖面，於其中，各該等個別的燃料電池板的排列可以被看出。該燃料電池疊片組710的平行四邊形形態令該等平板被排列朝向通過該外殼的空氣流方向，該方向係以空氣流道810標示出，藉以用於減少外殼720的入口820和出口830之間的亂流和壓降。該燃料電池組合700的出口端視圖係顯示於圖9中，其標示經由其圖8被取之區段(C-C)。
圖10所示為依據本發明之一燃料電池組合1000之再一實施例的剖視圖。該燃料電池疊片組1010被以上述的相似方法安裝並且定位於該外殼1020中，但對於該外殼1020的形式做了些修改，以改進空氣流過該疊片組1010，並也當需要時允許空氣再循環。空氣流過該外殼1020(如箭頭1060所示)，其顯示進入該外殼1020的空氣經過一空氣入口1080(選擇性地包括一個空氣過濾器1085)，通過一個錐形空氣入口容量1040，進入該疊片組1010的一第一表面1011，離開該疊片組1010，通過一第二相對表面1012進入一錐形空氣出口容量1050，並且經由一空氣出口1090從該外殼1020出來，選擇性地提供有一個風扇1095。不同於之前敘述的實施例，在圖10中所示的實施例中之該空氣出口1090的剖面是小於其空氣入口1060的剖面，以允許一個空氣再循環流道，詳細敘述如下。
流量修正器1030a、1030b係沿該外殼1020的相對內側壁1021、1022被設置，該等流量修正器面對該疊片組1010的相對表面1011、1012。該流量修正器1030a、1030b係為由外殼1020的相對內部側壁所界定之內部容量之狹窄部分的形式，該流量修正器被構形以提供鄰接該疊片組1010的兩表面1011和1012的空氣入口容量1040和空氣出口容量1050的進一步傾斜。此進一步傾斜的作用是重新分配空氣流過該疊片組1010通過其入口和出口表面1011、1012，以允許通過該疊片組1010的空氣流更均勻的分布。
一空氣再循環流道被提供於該燃料電池組合1000中，藉由再循環導管1092連接該空氣出口1090及該空氣入口1080。一可收縮式擋板1091被裝置相鄰於該空氣出口1090，該擋板1091是由擋板致動器1096所操作的，以致動該擋板於如同圖10中所示之一封閉位置和一個開放位置之間，於該開放位置一部分流過該錐形空氣出口容量1050的空氣是經由再循環導管1092被重新導向回到該空氣入口1080。
圖11所示為圖10的燃料電池組合1000，其可收縮式擋板1091於部分開放狀態，造成部分的空氣被再循環過該再循環導管1092(由箭頭1061指示)到該空氣入口1080。該再循環的空氣離開該再循環導管1092通過一個或多個被設置緊鄰於空氣入口1080的孔1093，該等孔1093舉例來說係為一系列孔的形式。在圖11中所示的結構，部分的可收縮式擋板1091延伸橫跨該風扇1095的一表面，以迫使空氣進入該再循環導管1092中。該擋板1091較佳為可被滑動式地致動橫跨該空氣出口1090，並且包含一個被構造成引導空氣進入該再循環導管1092中的彎曲端部分1094。
一個或多個擋板致動器1096被用來操作該擋板1091在封閉和開放位置之間。該致動器1096可以，舉例來說，是線性式的或是轉動式的致動器，被配置成可滑動式地致動該擋板1091橫跨該空氣出口1090。
如圖10中所示該擋板1091係在封閉位置中，空氣通過該燃料電池疊片組，並且在正常運作下提供氧氣和冷卻。以該擋板於圖11所示的開放位置中，空氣的再循環通過該再循環導管1092，允許因為通過該疊片組1010時已經被加熱的空氣，例如是在一個冷卻啟動的過程中，更進一步地加熱該疊片組1010。一旦測得疊片組的溫度達到需求的底限，該擋板1091可被縮回並且允許該疊片組的冷卻。該擋板1091可以同時被操作於部分的開放位置中，舉例來說在一個從低溫開始到正常運作的逐步改變中。
如圖12所示為另一實施例，類似於該圖10和圖11的燃料電池組合1000，於其中，一空氣轉向器組合1210被裝置在該錐形空氣入口容量1040中，以代替該流量修正器1030a、1030b。該空氣轉向器組合包含複數個彎曲葉片1211構成以重新導引空氣從錐形空氣入口容量，到部分的疊片組1010的入口表面1011，藉此重新分配流過該入口表面1010的空氣流。
另一種燃料電池組合1300的實施例係顯示於圖13中。於其中，一空氣轉向器組合1310以一規則系列之彎曲葉片的形式被設置成橫跨該疊片組1010之該入口表面1011，該等葉片的彎曲形狀被構形以將空氣轉向流經過該錐形空氣入口流量而朝向該疊片組1010之該入口表面1011的部分。
另一種燃料電池組合之實施例1400被顯示於圖14中，於其中，一轉向器組合1410a以一系列之彎曲葉片的形式於該空氣入口和疊片組1010的第一表面1011之間提供複數條平行的流體流道。一個對應的空氣轉向器組合1410b是同樣視需要可被裝設在該疊片組的出口表面，在該疊片組1010的出口表面1012和空氣出口1090之間提供多個平行流體流道。
如圖15a所示為燃料電池組合實施例1500內的另一種空氣轉向器組合。該空氣轉向器組合是為一個或多個可旋轉的葉片組合1510a、1510b之形式，每個組合被配置以被從該空氣入口1080進入的空氣流驅動，藉此將入口空氣流從相對層流轉換成更亂的氣流。每個葉片組合1510a、1510b被定向，使得該旋轉軸大致上係垂直於從該空氣入口1080空氣流動的方向。在該錐形空氣入口容量內更擾動的氣流，有助於減少空氣優先流通過疊片組內特定的流道。一單一的空氣轉向器組合1510的進一步視圖顯示於圖15b中，該轉向器組合係為一個具有複數個葉片沿該圓柱的軸縱向延伸的環狀圓柱元件的形式。
其他實施例被有意地包含在本發明範圍內，如同該附加的申請專利範圍所定義。
100．．．燃料電池組合
110．．．疊片組
111．．．第一表面
112．．．第二表面
120．．．外殼
121．．．第一壁
122．．．第二壁
130．．．縱向軸
140．．．第一錐形空氣容量
145．．．錐形入口歧管
146．．．覆蓋板
147．．．內部容量
148．．．接頭
150．．．第二錐形空氣容量
155．．．出口歧管
156．．．覆蓋板
157．．．內部容量
160．．．空氣流道
180．．．空氣入口
185．．．空氣過濾器
190．．．空氣排出口
195．．．風扇
400．．．長方形陣列
510．．．疊片組
520．．．燃料電池
530a．．．端板
530b．．．端板
610a．．．側壁
610b．．．側壁
640．．．錐形空氣容量
650．．．錐形空氣容量
700．．．燃料電池組合
710．．．疊片組
720．．．外殼
810．．．空氣流道
820．．．入口
830．．．出口
1000．．．燃料電池組合
1010．．．電池疊片組
1011．．．第一表面
1012．．．第二相對表面
1020．．．外殼
1021．．．側壁
1022．．．側壁
1030a．．．流量修正器
1030b．．．流量修正器
1040．．．錐形空氣入口容量
1050．．．空氣出口容量
1060．．．箭頭
1061．．．箭頭
1080．．．空氣入口
1085．．．空氣過濾器
1090．．．空氣出口
1091．．．擋板
1092．．．再循環導管
1093．．．孔
1094．．．彎曲端部分
1095．．．風扇
1096．．．致動器
1200．．．燃料電池組合
1210．．．空氣導流板裝置
1211．．．葉片
1300．．．燃料電池組合
1310．．．空氣轉向器組合
1400．．．燃料電池組合
1410a．．．空氣轉向器組合
1410b．．．空氣轉向器組合
1500．．．燃料電池組合
1510a．．．葉片組合
1510b．．．葉片組合
圖1a是具有一燃料電池疊片組裝設在其內之一外殼的剖視圖；圖1b是圖1a之外殼的平面視圖；圖2是具有一有燃料電池疊片組裝設在其內之一外殼的剖開立體圖；圖3是該圖2之外殼的立體圖；圖4是包含燃料電池疊片組的一外殼之模組組合的立體圖；圖5是另一種燃料電池疊片組的立體圖；圖6是安裝在一外殼的相對側壁之間的圖5的另一種燃料電池疊片組的剖視圖；圖7是又一種形式之燃料電池組合的部分透明立體圖；圖8是該又一種形式之燃料電池組合的剖視圖；圖9是該又一種形式之燃料電池組合的端視圖；圖10是再一種形式實施例的剖視圖，具有一個空氣再循環流道於一封閉/非再循環組態中；圖11是圖10的再一種形式實施例剖視圖，具有一個空氣再循環流道於一部分開放/再循環組態中；圖12是另一種形式實施例的立體圖，具有一個於該空氣入口歧管中之第一類型的空氣入口轉向器；圖13是另一種形式實施例的立體圖，具有一個於該空氣入口歧管中之第二類型的空氣入口轉向器；圖14是另一種形式實施例的立體圖，具有一個於該空氣入口歧管中之第三類型的空氣入口轉向器；圖15a是另一種形式實體的立體圖，具有一個於該空氣入口歧管中之第四類型的空氣入口轉向器；以及圖15b是一個用於圖15a之實施例的可旋轉的空氣轉向器的立體圖。
110．．．疊片組
110．．．燃料電池疊片組
111．．．第一表面
112．．．第二表面
120．．．外殼
121．．．第一壁
122．．．第二壁
130．．．縱向軸
140．．．第一錐形空氣容量
145．．．錐形入口歧管
146．．．覆蓋板
147．．．內部容量
148．．．接頭
150．．．第二錐形空氣容量
155．．．出口歧管
156．．．覆蓋板
157．．．內部容量
160．．．空氣流道
180．．．空氣入口
185．．．空氣過濾器
190．．．空氣排出口
195．．．風扇

Claims (12)

  1. 一種燃料電池組合(100)，其包含：一外殻(120)，其用於裝設一燃料電池疊片組(110)於其中，該外殻包含一延伸於一空氣入口(180)和一空氣出口(190)之間的空氣流道(160)；一燃料電池疊片組(110)，其具有複數個延伸於該疊片組的一第一表面(111)和一相對的第二表面(112)之間的陰極空氣冷卻劑流道，其中，該燃料電池疊片組被裝設於該外殻內，以便在該疊片組的第一表面(111)和該外殻的一第一側壁(121)之間提供一第一錐形空氣容量(140)，以及在該疊片組的第二表面(112)和該外殻的一第二的相對側壁(122)之間提供一第二錐形空氣容量(150)，以及一空氣轉向器組合(1210、1310、1410a、1510a、1510b)被提供於該空氣入口(1080)和該燃料電池疊片組的第一表面(1011)之間；其中該空氣轉向器組合包含複數個葉片(1211)，其等被配置用於導引空氣朝向該燃料電池疊片組(1010)之入口表面(1011)的一或多部分；以及其中該等複數個葉片(1211)被配置為一個或多個可旋轉的空氣轉向器組合(1210、1310、1410a、1410b、1510a、1510b)，其等被構成用以回應流經該空氣入口(1080)的空氣而轉動，以增加在該錐形的空氣入口容量(1040)內的擾動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的燃料電池組合，其中， 該疊片組(110)的對角邊緣被密封式地頂靠該外殻(120)個別的第一和第二相對側壁。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的燃料電池組合，其中，該外殻包含一位於該空氣流道的第一末端的入口空氣過濾器(185)，以及一位於第二相對端的空氣排出口(190)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的燃料電池組合，其包含一自該入口空氣過濾器(185)延伸至該第一錐形空氣容量(140)之漸縮小的錐形區段(145)。
  5. 如申請專利範圍第3或4項所述的燃料電池組合，其包含一自該第二錐形空氣容量(150)延伸至該空氣排出口(190)的漸增大的錐形區段(155)。
  6. 如申請專利範圍第3或4項所述的燃料電池組合，其包含一被設置在該空氣排出口(190)的風扇(195)，用於將空氣經由該空氣流道抽出。
  7. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所述的燃料電池組合，其中，該外殻具有大致為立方體的外形。
  8. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所述的燃料電池組合，其中，該燃料電池疊片組是被裝設成相對該外殻的縱向軸呈5度到45度之間的角度。
  9. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所述的燃料電池組合，其中，該燃料電池疊片組包括一位於互相側向偏移的相對端板之間的平坦燃料電池的交錯組列。
  10. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所述的燃料電池組合，其中該燃料電池疊片組具有一為平行四邊形形式 的橫剖面。
  11. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所述的燃料電池組合，其包含一個空氣再循環導管(1092)延伸於該空氣出口(1090)跟空氣入口(1080)之間，該組合包括一鄰接該空氣出口(1090)之可收縮式擋板(1091)，該擋板(1091)可在一封閉位置和一開放位置之間操作，於其中，一部分通過該第二錐形空氣容量(1050)的空氣經由該再循環導管(1092)被重新導向該空氣入口(1080)。
  12. 一種模組式燃料電池組合，其包括如申請專利範圍第1到11項中任一項所述之燃料電池組合，其等被配置成一整齊的陣列，該陣列可選擇性地為一長方形陣列。
TW98133780A 2008-10-07 2009-10-06 燃料電池組合 TWI469436B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0818320A GB2464274A (en) 2008-10-07 2008-10-07 Fuel Cell Assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201015771A TW201015771A (en) 2010-04-16
TWI469436B true TWI469436B (zh) 2015-01-11

Family

ID=40042389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW98133780A TWI469436B (zh) 2008-10-07 2009-10-06 燃料電池組合

Country Status (12)

Country Link
US (2) US20100086810A1 (zh)
EP (1) EP2338202B1 (zh)
JP (1) JP5438767B2 (zh)
KR (1) KR20110081191A (zh)
CN (1) CN102177610B (zh)
AR (1) AR073782A1 (zh)
BR (1) BRPI0920886A2 (zh)
CA (1) CA2738738A1 (zh)
GB (1) GB2464274A (zh)
MX (1) MX2011003673A (zh)
TW (1) TWI469436B (zh)
WO (1) WO2010041013A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4434279B2 (ja) * 2007-12-26 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
KR100862924B1 (ko) * 2008-07-14 2008-10-13 황부성 수소산소 혼합가스 발생장치
JP5585378B2 (ja) * 2010-10-21 2014-09-10 スズキ株式会社 空冷式燃料電池車両
GB2499412A (en) 2012-02-15 2013-08-21 Intelligent Energy Ltd A fuel cell assembly
GB2499417A (en) * 2012-02-15 2013-08-21 Intelligent Energy Ltd A fuel cell assembly
GB2501700A (en) * 2012-05-01 2013-11-06 Intelligent Energy Ltd Fuel cell stack assembly
US20150104718A1 (en) * 2012-08-14 2015-04-16 Empire Technology Development Llc Flexible transparent air-metal batteries
GB2505963B (en) * 2012-09-18 2021-04-07 Intelligent Energy Ltd A fuel cell stack assembly
KR101372203B1 (ko) * 2012-12-24 2014-03-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택의 능동형 열관리 시스템
WO2014131693A1 (de) * 2013-02-27 2014-09-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
GB2514145A (en) * 2013-05-15 2014-11-19 Intelligent Energy Ltd Cooling system for fuel cells
SE540633C2 (en) * 2016-01-27 2018-10-09 Powercell Sweden Ab Fuel cell stack housing
KR20180096986A (ko) * 2017-02-22 2018-08-30 말레 인터내셔널 게엠베하 연료 전지 스택
WO2020018832A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-23 Ballard Power Systems Inc. Air cooling arrangement for a co-axial array of fuel cell stacks
JP7156251B2 (ja) * 2019-11-13 2022-10-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セルの乾燥方法及び燃料電池セルの乾燥装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002072252A1 (de) * 2001-03-12 2002-09-19 Forschungszentrum Jülich GmbH Reaktor mit gleichmässiger verteilung von betriebsmitteln
EP1515383A2 (de) * 2003-09-15 2005-03-16 P 21-Power for the 21st Century GmbH Vorrichtung zum Beströmen wenigstens einer Brennstoffzelle mit einem Medium sowie Brennstoffzellensystem

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4324844A (en) * 1980-04-28 1982-04-13 Westinghouse Electric Corp. Variable area fuel cell cooling
JPH01281682A (ja) * 1988-05-09 1989-11-13 Toshiba Corp 燃料電池
JP3509517B2 (ja) * 1997-12-18 2004-03-22 本田技研工業株式会社 電気自動車におけるバッテリおよび電気部品の冷却構造
AU2001245749A1 (en) * 2000-03-17 2001-10-03 Allen Engineering Company, Inc. Fuel cell stack assembly
DE10065307A1 (de) * 2000-12-29 2002-07-11 Siemens Ag Brennstoffzellenanlage für ein Kraftfahrzeug
JP2002373709A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Denso Corp バッテリ冷却構造
JP2003036878A (ja) * 2001-07-19 2003-02-07 Equos Research Co Ltd 燃料電池の空気供給装置
US6679280B1 (en) * 2001-10-19 2004-01-20 Metallic Power, Inc. Manifold for fuel cell system
JP2004207019A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池
JP4127111B2 (ja) * 2003-04-22 2008-07-30 日産自動車株式会社 燃料電池システム
JP2004335307A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック及び燃料電池自動車
JP4576931B2 (ja) * 2004-08-27 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 電気機器の搭載構造
US7478629B2 (en) * 2004-11-04 2009-01-20 Del Valle Bravo Facundo Axial flow supercharger and fluid compression machine
US20060228618A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-12 Keegan Kevin R Cathode air baffle for a fuel cell
JP2007095491A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム
EP1777770B1 (en) * 2005-10-20 2010-08-25 Samsung SDI Co., Ltd. Semi-Passive Type Fuel Cell System
KR101255236B1 (ko) * 2006-01-27 2013-04-16 삼성에스디아이 주식회사 직접액체 연료전지 시스템
JP4971781B2 (ja) * 2006-03-07 2012-07-11 本田技研工業株式会社 冷媒マニホールド及び冷媒供給方法並びに冷媒排出方法
JP5146765B2 (ja) * 2006-03-22 2013-02-20 日本電気株式会社 燃料電池システム
GB2442252B (en) * 2006-09-27 2010-10-27 Intelligent Energy Ltd Low temperature operation of open cathode fuel cell stacks using air recirculation
WO2008037079A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Dpoint Technologies Inc. Pleated heat and humidity exchanger with flow field elements
DE102006049031B4 (de) * 2006-10-13 2009-10-22 Futuree Fuel Cell Solutions Gmbh Tragbehälter einer Energieversorgungseinheit mit Brennstoffzellen, dessen Verwendung und Verfahren zur Gefährdungsreduzierung
DE102008020762A1 (de) * 2008-04-18 2009-10-22 Heliocentris Energiesysteme Gmbh Brennstoffzellensystem

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002072252A1 (de) * 2001-03-12 2002-09-19 Forschungszentrum Jülich GmbH Reaktor mit gleichmässiger verteilung von betriebsmitteln
EP1515383A2 (de) * 2003-09-15 2005-03-16 P 21-Power for the 21st Century GmbH Vorrichtung zum Beströmen wenigstens einer Brennstoffzelle mit einem Medium sowie Brennstoffzellensystem

Also Published As

Publication number Publication date
CN102177610B (zh) 2014-12-03
JP2012505496A (ja) 2012-03-01
WO2010041013A1 (en) 2010-04-15
EP2338202B1 (en) 2015-07-22
EP2338202A1 (en) 2011-06-29
AR073782A1 (es) 2010-12-01
CA2738738A1 (en) 2010-04-15
GB0818320D0 (en) 2008-11-12
WO2010041013A8 (en) 2011-05-05
JP5438767B2 (ja) 2014-03-12
BRPI0920886A2 (pt) 2015-12-22
MX2011003673A (es) 2011-05-02
TW201015771A (en) 2010-04-16
GB2464274A (en) 2010-04-14
US20100086810A1 (en) 2010-04-08
KR20110081191A (ko) 2011-07-13
US20110269043A1 (en) 2011-11-03
CN102177610A (zh) 2011-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI469436B (zh) 燃料電池組合
US7923162B2 (en) Fuel cell assemblies with integrated reactant-conditioning heat exchangers
CA2923400C (en) Centrifugal blower system and fuel cell incorporating same
US7943266B2 (en) SOFC seal and cell thermal management
JP7460323B2 (ja) モジュール式のベース活性領域を有する燃料電池
JP4292368B2 (ja) 燃料電池及びこれを搭載した電子機器
US8808938B2 (en) Fuel cell system
CA2437536C (en) Fuel cell and method of operating the same
US11976670B2 (en) Centrifugal blower with integrated motor and blower volute which functions as a heat sink for the motor
KR101187114B1 (ko) 공냉식 연료 전지
KR101173864B1 (ko) 연료전지 시스템용 스택
JP3899316B2 (ja) 平面矩形燃料電池並びに燃料電池ブロック
CN106415904B (zh) 用于燃料电池板的卸荷设计
JP5793432B2 (ja) 燃料電池及び分配マニホールド
KR102587080B1 (ko) 연료전지 스택
WO2001017049A1 (en) Fuel cell multi-port manifolding
JP2017126472A (ja) 燃料電池
US20240170695A1 (en) Fuel cell with integrated balance of plant components
JP5160811B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池スタック
KR20030018078A (ko) 연료전지 스택의 수소 가습 구조
JP2002280030A (ja) 燃料電池
JP2007134053A (ja) 燃料電池システム
KR20060083672A (ko) 연료전지 스택의 연료 및 공기 공급구조

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees