一种燃料电池系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统。

背景技术

固体氧化物燃料电池具有发电效率高，燃料适应性广等优点。除了氢气，还可采用煤气、沼气、天然气、石油气以及醇类燃料发电，可以大大降低运行成本。

在固体氧化物燃料电池系统中，一部分模块在高温运行并产生较大的热量，而还有一部分模块在运行时产生的热量较少。将这些模块集成为发电系统时，由于高温运行模块产生的热量过大，会导致产生热量较少的部分过热，进而导致整体燃料电池系统出现故障，影响燃料电池系统的使用寿命。在现有技术中，往往是在留大量的冗余空间进行分隔，或者将两部分模块彻底分离做成分体设备，使整体系统体积较大、体积功率密度低。

发明内容

本发明的目的包括，提供了一种燃料电池系统，其能够改善现有技术中容易过热导致故障而影响燃料电池系统的使用寿命的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种燃料电池系统，包括：

壳体；

第一模块组和第二模块组，所述第一模块组通过连接管线、信号线或导线与第二模块组连接，且用于处理燃料并进行发电；

隔热件，所述隔热件设于所述壳体内部，且将所述壳体内划分为第一空间和第二空间；所述第一模块组设于所述第一空间，所述第二模块组设于所述第二空间。

所述第一模块组包括燃料处理模块、发电模块、尾气处理模块和换热模块中的一种或多种；和/或，所述第二模块组包括空气泵、燃料泵、流量计、温度采集器、电压采集器、电流采集器、DC/DC模块或工控机中的一种或多种。

可选地，所述壳体上开设有排气孔，所述排气孔位于所述第一空间，所述排气孔用于排出尾气。

可选地，所述第二模块组包括空气泵；所述壳体上开设有与所述第二空间连通的吸气孔；所述空气泵用于从所述吸气孔吸入空气并通过空气输送管道将空气传输至第一模块组。

可选地，所述隔热件包括第一板件、第二板件和保温层；

所述保温层设于所述第一板件和所述第二板件之间；所述第一板件和所述第二板件连接于所述壳体的内部。

可选地，所述第一板件采用金属材料制成；

和/或，所述第二板件采用金属材料制成。

可选地，所述保温层含有无机的多孔或纤维保温材料，厚度为1cm-5cm。

可选地，所述隔热件上开设有通孔；连接所述第一模块组和所述第二模块组的管线、信号线或导线穿过所述通孔。

可选地，所述燃料电池系统还包括过线圈，所述过线圈采用绝缘耐热材料制成；所述过线圈装配于所述通孔，以供连接第一模块组和第二模块组的管线、信号线或导线穿过。

可选地，所述壳体在所述第二空间的一边侧壁上设置有通气孔，在另一侧壁上设有排风扇，系统运行时空气从通气孔进入第二空间，经过第二空间的第二模块组，并经由所述排风扇排出。

可选地，所述燃料电池系统还包括滑轨结构；所述滑轨结构装配于所述隔热件靠近所述第二空间的一侧；所述滑轨结构用于供部分所述第二模块组滑动装配。

本发明提供的燃料电池系统相对于现有技术的有益效果包括：

在该燃料电池系统中，通过在壳体内部设置隔热件，以将壳体的内部划分为第一空间和第二空间，可以将第一模块组合第二模块组分别设置在第一空间和第二空间中，由此可以使得第一模块组在运行产生热量的过程中，热量被隔热件隔离在第一空间中，第二模块组在运行产生热量的过程中，热量被隔热件隔离在第二空间中，便能防止第一空间中的热量传递至第二空间，也可以防止第二空间中的热量传递至第一空间中，便可以将产生热量较多的模块和产生热量较少的模块分别设置在第一空间和第二空间中，防止产生热量较少的模块过热，便能防止燃料电池系统出现过热故障的问题，进而达到改善现有技术中容易过热导致故障而影响燃料电池系统的使用寿命的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中提供的燃料电池系统的结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图。

图标：10-燃料电池系统；100-壳体；110-第一空间；120-第二空间；200-第一模块组；300-第二模块组；400-隔热件；410-第一板件；420-第二板件；430-保温层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1，本申请实施例中提供了一种燃料电池系统10，该燃料电池系统10可以通过处理燃料的方式来产生电能，燃料可以为固体氧化物，换言之，可以将燃烧产生的能量转换为电能。

其中，燃料电池系统10包括壳体100、第一模块组200、第二模块组300和隔热件400。第一模块组200、第二模块组300和隔热件400均设置在壳体100内部。需要说明的是，第一模块组200合第二模块组300相连接，其中第一模块组200通过连接管线、信号线或者导线与第二模块组300连接，并且第一模块组200和第二模块组300可以处理燃料并进行发电。当然，一般地，可以是第一模块组200进行处理热量且进行发电，而第二模块组300可以用于监测发电过程中的温度、电流或电压等各项数据，以方便控制燃料电池系统10稳定地进行发电。当然，第一模块组200和第二模块组300各自的功能可以交换，即，第一模块组200用于监测各项数据，而第二模块组300用于处理燃料且发电。

为了方便描述，在本申请的以下实施例中，以第一模块组200处理燃料且发电，第二模块组300监测各项数据为例进行说明。基于此，可以将第一模块组200和第二模块组300划分为高温模块组和低温模块组。换言之，第一模块组200作为高温模块组，在第一模块组200运行的过程中，第一模块组200产生的热量较多；第二模块组300作为低温模块组，在第二模块组300运行的过程中，第二模块组300产生的热量较少。可选地，第一模块组200可以包括燃料处理模块、发电模块、尾气处理模块和换热模块中的一种或多种。第二模块组300可以包括空气泵、燃料泵、流量计、温度采集器、电压采集器、电流采集器、DC/DC模块或工控机中的一种或多种。应当理解，在其他实施例中，第一模块组200也可以包含其他产生高热的模块，且第二模块组300也可以包含其他产生低热的模块。也就是说，第一模块组200包括燃料处理模块、发电模块、尾气处理模块和换热模块中的一种或多种；和/或，第二模块组300包括空气泵、燃料泵、流量计、温度采集器、电压采集器、电流采集器、DC/DC模块或工控机中的一种或多种。

值得说明的是，和/或表示，可以仅第一模块组200包括燃料处理模块、发电模块、尾气处理模块和换热模块中的一种或多种；也可以仅第二模块组300包括空气泵、燃料泵、流量计、温度采集器、电压采集器、电流采集器、DC/DC模块或工控机中的一种或多种；还可以第一模块组200包括燃料处理模块、发电模块、尾气处理模块和换热模块中的一种或多种，且第二模块组300包括空气泵、燃料泵、流量计、温度采集器、电压采集器、电流采集器、DC/DC模块或工控机中的一种或多种。

一般地，第一模块组200在运行的过程中，该模块组的内部温度不超过85℃，其外部的温度不超过100℃。而第二模块组300在运行的过程中，其温度不超过60℃，当然，第二模块组300运行的温度上限值也可以选取为40℃，换言之，第二模块组300的温度不超过40℃。

在本实施例中，为了改善现有技术中燃料电池系统10容易过热导致故障而影响燃料电池系统10的使用寿命的问题。隔热件400设置在壳体100内部，且将壳体100的内部划分为第一空间110和第二空间120，第一空间110和第二空间120分别位于隔热件400相对设置的两侧，换言之，第一空间110和第二空间120由隔热件400隔开。第一模块组200设于第一空间110中，第二模块组300设于第二空间120中。也就是说，可以将第一空间110看作是高温区，在第一空间110中的第一模块组200在运行的过程中产生大量的热量，以使第一空间110中的温度较高；可以将第二空间120看作是低温区，在第二空间120中的第二模块组300在运行的过程中产生的热量较少，由此使得第二空间120中的温度比第一空间110中的温度低。

以上所述，在该燃料电池系统10中，通过在壳体100内部设置隔热件400，以将壳体100的内部划分为第一空间110和第二空间120，可以将第一模块组200合第二模块组300分别设置在第一空间110和第二空间120中，由此可以使得第一模块组200在运行产生热量的过程中，热量被隔热件400隔离在第一空间110中，第二模块组300在运行产生热量的过程中，热量被隔热件400隔离在第二空间120中，便能防止第一空间110中的热量传递至第二空间120，也可以防止第二空间120中的热量传递至第一空间110中，便可以将产生热量较多的模块和产生热量较少的模块分别设置在第一空间110和第二空间120中，防止产生热量较少的模块过热，便能防止燃料电池系统10出现过热故障的问题，进而达到改善现有技术中容易过热导致故障而影响燃料电池系统10的使用寿命的问题。

可选地，请结合参阅图1和图2，在本申请的实施例中，隔热件400包括第一板件410、第二板件420和保温层430。保温层430设于第一板件410和第二板件420之间；第一板件410和第二板件420连接于壳体100的内部。

换言之，在本实施例中，采用第一板件410和第二板件420夹持保温层430，以确保保温层430的稳定性。将第一板件410和第二板件420装配在壳体100内部，便能使得保温层430设置在壳体100的内部，从而通过保温层430实现将第一空间110中的热量和第二空间120中的热量相互隔离的目的。并且，通过第一板件410和第二板件420对保温层430的夹持作用，可以确保保温层430稳定地设置在壳体100中，提高保温层430的稳定性；与此同时，第一板件410和第二板件420还可以向保温层430提供保护作用，以防止保温层430被损坏。

在本实施例中，第一板件410采用金属材料制成；和/或，第二板件420采用金属材料制成。“和/或”指代的是，可以仅第一板件410采用金属材料制成，也可以仅第二板件420采用金属材料制成，还可以第一板件410和第二板件420均采用金属材料制成。在第一板件410或第二板件420不采用金属板件的情况下，第一板件410和第二板件420可以采用木质材料、熔点较高的塑料材料、陶瓷材料或者玻璃材料等。

采用金属材料制成第一板件410和第二板件420，可以提高第一板件410和第二板件420的强度，进而提高对于保温层430的保护作用。

为了确保保温层430具有较高的隔热性能，可选地，保温层430可以采用无机的多孔或纤维保温材料。保温层430的厚度为1cm-5cm。换言之，保温层430的厚度可以取值为1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、3cm、3.5cm、4cm、4.5cm或5cm等。当然，保温层430的厚度可以根据实际情况进行选择设置，例如，在第一模块组200产生的热量较低时，可以采用厚度较小的保温层430；在第一模块组200产生的热量较高时，可以采用厚度较大的保温层430等。

在本实施例中，第二模块组300中包括空气泵，壳体上开设有与第二空间120连通的吸气孔。空气泵用于从吸气孔吸入空气并通过空气输送管道将空气传输至第一模块组200。另外，燃料通过燃料输送管道传输至燃料处理模块，在燃料处理模块处理燃料之后进入发电模块。发电模块设置于第一空间110中，基于接收到的空气和燃料进行发电，发电产生的电流通过导线传输至第二空间，通过变压或者逆变处理后输出供电。

为了方便第一模块组200和第二模块组300之间走线，在本实施例中，隔热件400上开设有通孔。连接第一模块组200和第二模块组300的管线、信号线或导线穿过通孔。

进一步地，为了确保通孔处的隔热效果，在本实施例中，燃料电池系统10还包括过线圈，过线圈采用绝缘耐热材料制成；过线圈装配于通孔，以供连接第一模块组200和第二模块组300的管线、信号线或导线穿过。换言之，可以通过过线圈来密封连接第一模块组200和第二模块组300的管线、信号线或导线和通孔之间形成的间隙，从而确保第一空间110和第二空间120之间的隔热效果。

应当理解，在本申请的另一些实施例中，若通孔的孔径与连接第一模块组200和第二模块组300的管线、信号线或导线的直径相适应，也可以取消过线圈的设置。

另外，在本申请的实施例中，为了提高第一空间110的散热效果，壳体100上开设有排气孔(图未示)，排气孔连通于第一空间110，并且排气孔用于排出尾气。第一模块组200在第一空间110中产生热量之后，可以通过排气孔将第一空间110中的热量散出，防止第一空间110中的热量过高造成过热的情况。需要说明的是，排气孔可以设置为多个，以提升对第一空间110的散热效果。需要说明的是，排气孔可以用于排出第一空间110中经过换热的尾气，尾气的温度在40℃-100℃，由此可以有效地完成第一空间110中热量的散出。

值得说明的是，第一模块组200中具有尾气处理模块，尾气处理模块包含尾气燃烧催化剂，含有燃料的尾气通过管道从发电模块进入尾气处理模块，在燃料催化燃烧之后，通过排气孔将尾气排出。

同理，为了提高第二空间120的散热效果，壳体100在第二空间120的一边侧壁上设置有通气孔，在另一侧壁上设有排风扇，系统运行时空气从通气孔进入第二空间120，经过第二空间120的第二模块组300，并经由排风扇排出。在第二模块组300产生热量之后，可以通过排风扇将第二空间120中的热量散出，从而快速地完成第二空间120中热量的散出，进而确保第二空间120中的第二模块组300能稳定地运行。

另外，在本申请的实施例中，燃料电池系统10还包括滑轨结构；滑轨结构装配于隔热件400靠近第二空间120的一侧；滑轨结构用于供部分第二模块组300滑动装配。该滑轨结构可以用于适配部分轨道式的电子部件，例如，温度采集器、电压采集器或者电流采集器等。

综上所述，本申请实施例中提供的燃料电池系统10可以通过在壳体100内部设置隔热件400，以将壳体100的内部划分为第一空间110和第二空间120，可以将第一模块组200合第二模块组300分别设置在第一空间110和第二空间120中，由此可以使得第一模块组200在运行产生热量的过程中，热量被隔热件400隔离在第一空间110中，第二模块组300在运行产生热量的过程中，热量被隔热件400隔离在第二空间120中，便能防止第一空间110中的热量传递至第二空间120，也可以防止第二空间120中的热量传递至第一空间110中，便可以将产生热量较多的模块和产生热量较少的模块分别设置在第一空间110和第二空间120中，防止产生热量较少的模块过热，便能防止燃料电池系统10出现过热故障的问题，进而达到改善现有技术中容易过热导致故障而影响燃料电池系统10的使用寿命的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。