发明名称 加压整合式电化学转换器能源系统
摘要 一种电化学转换器置于压力容器内以收集转换器所生热排气供送至共生截底装置,如气体涡轮机。截底装置由转换器所生发热取出能量,如产生电力之燃料电池,提高能源系统效率,截底装置如可包含一气体涡轮机系统或加热、通气或冷排(HVAC)系统,压力容器可包含热交换机,如冷却罩,以冷却压力容器及/或预热输入反应物至电化学转换器,即引入反应物至电化学转换器前。一例中,气体涡轮机系统之压缩机轻压力容器热交换机油引输入反应物并传送加压反应物至其内之燃料电池,以压力容器收集加压受热之燃料电池排气再送至涡轮系统扩张器。燃料电池及压力容器作为气体涡轮机燃烧器,扩张器可作机械功,或接至一发电机与燃料电池提供电能。有一馈入装置可传送流体,如排气或输入反应物,由压力容器外部至压力容器内。
申请公布号 TW355852 申请公布日期 1999.04.11
申请号 TW086120086 申请日期 1997.12.31
申请人 发明人
分类号 H01M8/00 主分类号 H01M8/00
代理机构 代理人
主权项 1一种电化学转换器能源系统,包含:产生动力之电化学转换器阵列,阵列适合承接输入反应物,一压力容器,置于电化学转换器阵列周围,压力容器收集电化学转换器操作时所生排气,及排气机构,供排出自压力容器之所收集排气以便外部使用。2.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含一反应物处理器置于压力容器外部,并与电化学转换器阵列流通。3.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含一反应物处理器置于压力容器外部并与电化学转换器阵列流通。4.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中电化学转换器阵列包含多重燃料电池元件,各燃料电池元件包含间插有导热板之电解板。5.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中电化学转换器阵列包含多数燃料电池元件,各燃料电池元件为管形。6.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器包含多数反应物处理器元件,各反应物处理器元件包含间插导热板之化学处理板。7.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中电化学转换器阵列包含多数堆叠形燃料电池元件,包含间插有导热板之电解板,及其中反应物感应器包含多重反应物感应器元件,反应物感应器元件为堆叠形,具间插有导热板之化学处理板。8.如申请专利范围第7项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器堆叠为柱形,且指状置于燃料电池堆之间。9.如申请专利范围第7项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器元件至少之一包含达到径向等温条件之机构,且其中燃料电池元件至少之一包含达到径向等温条件之机构。10.如申请专利范围第7项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器元件至少之一包含反应物流动机构供达到轴向等温条件,且其中燃料电池元件至少之一包含反应物流动机构供达到轴向等温条件。11.如申请专利范围第7项之电化学转换器能源系统,其中燃料电池元件至少之一包含达到径向等温条件之机构及达到轴向等温条件之机构。12.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器元件指状置于燃料电池元件之间。13.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器元件及燃料电池元件以选定图案指状排列使图案内元件间热量分布相等,该图案选自矩形,六角形及八角形图案。14.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中压力容器包含一壁接合压力容器内部,其中反应物处理器元件包含靠近压力容器壁之处理器元件及远离压力容器壁之元件,且其中燃料电池元件包含靠近壁之燃料电池元件及远离壁之燃料电池元件,远离壁之燃料电池元件及反应物处理器元件操作独立于靠近壁之反应物处理器元件及燃料电池元件,及其中电化学转换器能源系统包含机构操作靠近压力容器壁之燃料电池元件及靠于压力容器壁之反应物处理器元件,温度约相同于远离压力容器壁之燃料电池元件及远离压力容器壁之反应物处理器元件。15.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中电化学转换器包含至少一机构选自预热电化学转换器机构,预热氧化剂输入反应物机构,预热燃料输入反应物机构,预热蒸气输入反应物机构,整型至少一输入反应物而产生生成物之反应物处理器机构,加热电化学转换器阵列保持其稳态操作之机构,冷却电化学转换器阵列以保持其稳态操作之机构,及对电化学转换器调温之机构。16.如申请专利范围第15项之电化学转换器能源系统,包含调温元件供承接合燃料及氧化剂反应物之输入反应物,以燃烧加热电化学转换器。17.如申请专利范围第15项之电化学转换器能源系统,包含调温元件供承接非燃烧输入反应物以冷却电化学转换器。18.如申请专利范围第15项之电化学转换器能源系统,包含机构对电化学转换器之一调温以保持电化学转换器阵列于适当操作温度。19.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器包含燃料整型机构供承接燃料及蒸气输入反应物并由此反应物形成氢及一氧化碳生成物。20.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器包含燃料整型机构供承接燃料及氧化剂输入反应物并由此反应物形成氢及一氧化碳生成物。21.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器包含燃料整型机构供承接燃料,蒸气及二氧化碳输入反应物并由此反应物形成氢及一氧化碳生成物。22.如申请专利范围第2项之电化学转换器能源系统,其中反应物处理器包含燃料整型机构供承接输入反应物而由其形成生成物,反应物处理器包含至少一反应物处理器堆,此堆包含间插有导热板之化学处理器板,反应物处理器堆有一包封供控制输入反应物流动至反应物处理器堆及反应物处理器堆所生生成物之流动。23.如申请专利范围第4项之电化学转换器能源系统,其中燃料电池元件可承接燃料及氧化剂反应物以整型燃料反应物并于燃料电池元件内产生动力。24.如申请专利范围第4项之电化学转换器能源系统,另包含冷却元件供接受燃料电池元件所生热。25.如申请专利范围第4项之电化学转换器能源系统,其中燃料电池元件产生并释放燃料电池排气至压力容器内部。26.如申请专利范围第25项之电化学转换器能源系统,另包含机构收集燃料电池排气以进一步处理,此进一步处理选自再生排气供整型使用及使用排气共生能量。27.如申请专利范围第4项之电化学转换器能源系统,另包含:反向电解模式操作燃料电池元件之机构,其中燃料电池元件消耗电力并产生燃料种类及氧化种类,加热器元件,供热至燃料电池元件,及燃料电池元件包含接受机构供接受加热元件之热。28.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中压力容器可承受至约1,000psi之内压力。29.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中压力容器为圆柱形。30.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含:一热交换元件,与压力容器设置与对其交换热,热交换元件藉热交换流体流过热交换机而与压力容器热交换。31.如申请专利范围第30项之电化学转换器能源系统,其中热交换流体包含至少第一输入反应物,第一输入反应物于引入电化学转换器前流经热交换机。32.如申请专利范围第30项之电化学转换器能源系统,以热交换流体再生冷却压力容器,该热交换流体包含氧化剂输入反应物,故压力容器外壁温度保持于250℉以下。33.如申请专利范围第30项之电化学转换器能源系统,其中热交换元件包含一热交换罩于压力容器周围并具多孔壁,藉包含流经多孔壁之氧化输入反应物之热交换流体蒸发冷却正压力容器。34.如申请专利范围第30项之电化学转换器能源系统,其中以对流水及蒸气流动于热交换元件内而再生冷却压力容器。35.如申请专利范围第30项之电化学转换器能源系统,其中热交换流体包含氧化剂输入反应物,而该热交换流体由压缩机抽引经过热交换元件。36.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含高温隔热物靠近压力容器壁。37.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中输入反应物包含燃料,整型剂及氧化剂。38.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含机构调节燃料输入反应物流至电化学转换器阵列以产生电化学转换器之选定动力输出。39.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含机构调节燃料输入反应物流至电化学转换器以保持电化学转换器之选定操作温度。40.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,其中输入反应物包含整型剂及燃料,能源系统另包含机构调节整型剂流动正比于燃料输入反应物流动。41.如申请专利范围第40项之电化学转换器能源系统,其中整型剂为氧。42.如申请专利范围第40项之电化学转换器能源系统,其中整型剂包含电化学转换器阵列所生燃料排气。43.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含机构收集电化学转换器阵列所生排气,接近阵列操作温度且接近阵列之排气压力。44.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含一回收器,及引入电化学转换器阵列所生排气之机构,引入回收器以预热输入反应物。45.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含热交换机,及引入电化学转换器阵列所生排气之机构,引入热交换机供共生能量。46.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含蒸气锅炉及引入电化学转换器阵列所生排气之机构,引入锅炉供产生蒸气。47.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含气体涡轮机,及引入电化学转换器阵列所生排气之机构,引入气体涡轮机而产生动力。48.如申请专利范围第47项之电化学转换器能源系统,包含一回收器,以电化学转换器阵列所生排气预热输入反应物。49.一种电化学转换器系统,用于一截底装置,包含:一电化学转换器阵列,可承接输入反应物;一正压力容器,置于电化学转换器周围;一热交换元件,相对压力容器设置而与其交换热,热交换元件与燃料电池阵列流通而对其传送输入反应物;及一鼓风机,与热交换元件流通以循环含输入反应物之热传流体经过热交换元件,于传送至电化学转换器前传热于压力容器与热交换机间。50.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中鼓风机抽引热交换流体经过热交换元件。51.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中鼓风机吹送热交换流体经过热交换元件。52.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中电化学转换器阵列包含电解板交互堆叠连接板。53.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中电化学转换器包含一燃料整型器供整型输入反应物。54.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中热交换元件包含一管形线圈圆周地置于压力容器周围。55.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中热交换元件包含一罩置于压力容器周围。56.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中截底装置为一热启动冷却器。57.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中截底装置为一热流体锅炉。58.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中截底装置为一蒸气锅炉。59.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,其中截底装置为一加热、通气,及空调系统,包含热流体锅炉与热启动冷却器至少之一。60.一种电化学转换器能源系统,包含:一电化学转换器,供承接输入反应物,一压力容器,置于电化学转换器附近与其热流通,电化学转换器对包含已用输入反应物之排气通气至压力容器内部,一热交换元件,与压力容器放置而与其交换热,热交换元件藉热交换流体流动而至少与压力容器交换热,热交换流体包含选定输入反应物于引入至电化学转换器前经过热交换机,及共生截底机构,可承接电化学转换器所加受热之排气。61.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,其中共生截底装置选自于热流体锅炉,蒸气锅炉,含蒸气产生器之热启动冷却器及气体涡轮机。62.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,其中截底装置为一燃料电池,选自固态氧化物燃料电池,熔融碳酸盐燃料电池,磷酸燃料电池,硷性燃料电池及中子交换膜燃料电池。63.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,其中系统另包含排气机构供收集电化学转换器所收集之排气,接近电化学转换器操作温度,且接近电化学转换器内已用反应物之压力,排气机构与共生机构流通以对其传送排气。64.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,另包含一回收器供回收排气之热以于引入第一输入反应物至电化学转换器之前预热之,回收器由排气机构承接排气并传送排气至共生截底装置。65.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,另包含一抽引泵供抽引热交换流体经过热交换元件并传送热交换流体至电化学转换器。66.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,其中共生机构为一气体涡轮机,气体涡轮机之压缩区抽引热交换流体经过热交换元件,并传送热交换流体至电化学转换器。67.如申请专利范围第66项之电化学转换器能源系统,另包含发电机接至气体涡轮机。68.如申请专利范围第66项之电化学转换器能源系统,另包含回收器以气体涡轮机所生排气,于第一输入反应物引入电化学转换器前予以预热。69.如申请专利范围第1项之电化学转换器能源系统,另包含:一馈入装置,供传送流体由压力容器内部至其外部,馈入装置包含一本体,于一纵轴延伸,由连至压力容器之第一端至第二端,本体另包含第一区,具一外压力罩置于其间有一内孔之隔绝体附近,第二区,包含一外隔绝罩置于具一内腔之内压力管周围,及其中第一与第二区连接,故内孔与内腔流通以传送流体由馈入装置第一端至第二端。70.如申请专利范围第49项之电化学转换器系统,另包含一馈入装置,供传送流体由压力容器内部至其外部,馈入装置包含一本体,沿一纵轴延伸,由接至压力容器之第一端至第二端,本体另包含第一区,具一外压力罩于其间有一内孔之隔绝体附近,第二区,包含一外隔绝罩置于具内腔之内压力管附近,及其中第一区与第二区连接,故内孔与内腔流通以传送流体由馈入装置第一端至其第二端。71.如申请专利范围第60项之电化学转换器能源系统,另包含一馈入装置,供传送流体由压力容器内部至其外部,馈入装置包含一本体,沿一纵轴延伸,由接至压力容器之第一端至第二端,本体另包含第一区,具一外压力罩置于其间有一内孔之隔绝体附近,第二区,包含一外隔绝罩于有一内腔之内压力管附近,及其中第一与第二区连接,故内孔与内腔流通,以传送流体由馈入装置第一端至第二端。72.如申请专利范围第69项之电化学转换器能源系统,其中馈入装置另包含一压力碟置于第一区与第二区之间并接合至压力罩及压力管,而与其形成压力密封。73.一种馈入装置,用于压力容器,包含一本体,沿一纵轴由第一端延伸至第二端,包含第一区,有一外压力罩置于其间有一内孔之隔绝体周围,第二区,包含一外隔绝缘罩置于有一内腔之内压力管周围,及其中内孔与内腔流通,供传送流体由馈入装置第一端至第二端。74.如申请专利范围第73项之馈入装置,另包含一压力碟置于第一与第二区之间并接合至压力罩及压力管以于其间形成压力密封。75.如申请专利范围第5项之电化学转换器能源系统,其中燃料电池元件可承接燃料及氧化剂反应物以整型燃料反应物并于燃料电池元件内产生动力。76.如申请专利范围第5项之电化学转换器能源系统,另包含冷却元件可承接燃料电池元件所生热。77.如申请专利范围第5项之电化学转换器能源系统,其中燃料电池元件产生并释放燃料电池排气至压力容器内部。78.如申请专利范围第5项之电化学转换器能源系统,另包含操作机构,于反向电解模式操作燃料电池元件,其中燃料电池元件耗电力并产生燃料种类及氧化种类,加热元件,供热至燃料电池元件,及燃料电池元件包含承接机构供承接加热元件之热。图式简单说明:第一图为本发明使用电化学转换器及气体涡轮机之能源系统一例方块图;第二图为一能源系统另例方块图,使用如燃料电池之电化学转换器热耦合HVAC系统之加热或冷却组件;第三图为用于本发明之电化学转换器基本电池单元立体图;第四图为本发明电化学转换器基本电池单元另例立体图;第五图为第三图电池单元截面图;第六图为本发明包围一串电化学转换器之压力容器平视图,部分切开;第七图为用于第六图压力容器之馈入装置截面图;及第八图所示能源系统包含一电化学转换器置于压力容器内,压力容器热交换机,及一气体涡轮机供取出转换器所生排气之能量。
地址