提供一种模块组件，其包括燃料电池堆组件、热交换器和封装燃料电池堆组件和热交换器的壳体。该热交换器构造成能从外部源接收工艺气体并将所述工艺气体输出到燃料电池堆组件，并且构造成能从燃料电池堆组件接收工艺气体并输出所述工艺气体。提供一种燃料电池发电设备系统，其包括具有第一端的模块组件、构造成能保持所述模块组件的支架结构、设备配套设施和管道，所述管道构造成能提供所述设备配套设施与所述模块组件的第一端之间的流体连通。所述模块组件和所述支架结构构造成能使得所述模块组件沿远离所述模块组件的第一端的方向从所述支架结构移除。从所述支架结构移除。从所述支架结构移除。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池模块组件和使用该燃料电池模块组件的系统
[0001]本申请总体上涉及燃料电池模块组件和使用这些模块组件的系统的领域，更具体地，涉及具有可以成组地形成集群的集成有热部件的燃料电池模块组件，以及使用这些集群的系统。
技术介绍
[0002]燃料电池单体是一种利用电化学反应将储存在燃料如氢气或甲烷中的化学能转化为电能的装置。通常，燃料电池单体包括与燃料进行催化反应的阳极和与氧化剂如空气或从燃烧源输出的烟道气流体连通的阴极。
[0003]燃料电池单体通常以层叠关系排列。一个燃料电池堆结构包括外部带有歧管的堆，其中燃料电池堆在其侧面开口，并且诸如燃料或氧化剂的流体通过密封到燃料电池堆相应侧面的外周部分的歧管输送。因此，歧管提供了用于将燃料和氧化剂气体输送到燃料电池单体并引导这些气体在电池堆中的流动的密封通道，从而防止这些气体泄漏到环境中或其它歧管中。这种歧管通常用于在大约650℃下运行的熔融碳酸盐燃料电池单体(MCFC)。
[0004]为了增加功率输出而不必过度增加单个燃料电池单体的尺寸(即表面积)或燃料电池堆中单个燃料电池单体的数量，多个燃料电池堆被电连接和流体连接。对于包括大量燃料电池堆的大模块外壳概念(其可在最终发电设备现场之外构造和调节)，由于尺寸和成本的考虑，很难或不可能运输这种模块。发电设备可能包括几个这样的大型模块外壳，这带来了至少两个挑战。首先，合适的管道(例如，不锈钢的、绝缘的管等)是向模块提供热工艺气体(～650℃)所必需的。第二，在修理或更换大模块外壳中的单个燃料电池堆的过程中，所有的燃料电池堆都需要离线(即关闭)，因为当包含燃料电池堆的“热区”打开时，该区域会被冷却。结果，剩余的燃料电池堆可能无法在较低的温度下运行。
[0005]将有利的是：提供一种能够接收和输出较低温度的工艺气体的燃料电池模块组件，并提供能够在对发电设备中剩余燃料电池堆的干扰最小的情况下更换燃料电池堆的系统。
技术实现思路
[0006]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种燃料电池模块组件，其包括燃料电池堆组件、热交换器和封装燃料电池堆组件和热交换器的壳体。该燃料电池堆组件具有构造成能接收和输出第一工艺气体的燃料电池堆和多个歧管，该多个歧管包括构造成能向燃料电池堆提供第一工艺气体的第一歧管和构造成能接收从燃料电池堆输出的第一工艺气体的第二歧管。热交换器构造成能从外部源接收第一工艺气体并将第一工艺气体输出到第一歧管，并且构造成能从第二歧管接收第一工艺气体并输出第一工艺气体。
[0007]根据本专利技术的实施例，提供一种燃料电池发电设备系统，其包括：具有第一端并容纳燃料电池堆的模块组件；支架结构，其构造成能在已安装模式期间保持所述模块组件；设备配套设施；以及管道，其构造成能在所述已安装模式期间提供所述设备配套设施与所述
模块组件的第一端之间的流体连通。所述模块组件和所述支架结构构造成能使得所述模块组件在移除模式期间沿远离所述模块组件的第一端的方向从所述支架结构移除。
附图说明
[0008]图1是根据本专利技术实施例的燃料电池模块组件的透视图。
[0009]图2是根据一个实施例的模块集群的透视图。
[0010]图3是根据一个实施例的包括多个支架结构的集群组的透视图。
[0011]图4是根据一个实施例的包括多个集群组的发电设备系统的透视图。
[0012]图5是根据一个实施例的在移除模式或安装模式期间的燃料电池模块组件和支架结构的透视图。
[0013]图6是根据一个实施例的连接到管道的燃料电池模块组件的特写透视图。
[0014]图7是图4的发电设备系统的剖面侧视图。
具体实施方式
[0015]本专利技术提供了一种燃料电池模块组件，该燃料电池模块组件可以与其它燃料电池模块组件相层叠地例如位于支架结构中，并且可以被水平地取出(或安装)，从而形成比传统的燃料电池发电设备功率密度(例如MW/acre)更高的设备。本专利技术的燃料电池模块组件可以实现发电设备的模块化构造，这可以增加发电设备的发电能力的灵活性，同时减少构建的时间和成本并减小设备的尺寸。本专利技术的燃料电池模块组件还可以包括热交换器(或热回收器等)，与传统的燃料电池模块相比，该热交换器可以允许本专利技术的燃料电池模块接收和输出更冷的工艺气体，这又可以允许构建与传统的燃料电池发电设备相比具有更小、更便宜的管道(例如，更小直径的管道、更便宜的管道材料)的发电设备。本专利技术的燃料电池模块组件可用于模块组件的可控单元(例如模块集群)。当特定模块组件被维修时，具有多个可控单元的发电设备可以保持运行(即，产生电力)，因为只有用于该特定模块组件的可控单元需要离线，而剩余的可控单元可以保持在线并可用于产生电力。
[0016]本专利技术提供了一种燃料电池模块组件，包括一个或多个燃料电池堆和一个或多个热交换器。燃料电池模块组件可包括外部的壳体，该壳体封装所述一个或多个燃料电池堆和所述一个或多个热交换器。下面描述图1所示的本专利技术的实施例。然而，应当理解，本专利技术不限于图1中的特定描述。
[0017]图1示出了根据本专利技术的实施例的燃料电池模块组件(模块组件)100的透视图。模块组件100可以包括多个燃料电池堆组件(堆组件)101、热交换器102、第一围壁103和第二围壁104。在一个实施例中，外部纵向围壁(未示出)连接第一和第二围壁，以形成模块组件100的密封外壳(例如，壳体)。在另一个实施例中，外部纵向围壁(未示出)形成围绕包含在模块组件100内的部件和组件的外壳。外壳可以具有任何适合于封装燃料电池模块组件的子组件和/或允许燃料电池模块被安装到支架结构上或从支架结构上移除的形状，该支架结构构造成保持一个或多个燃料电池模块组件。例如，外壳可以具有正方形、长方形或经倒圆的/圆形的覆盖区，可以具有长方体或圆柱形的形状。尽管图1中描绘的第一和第二围壁103、104具有圆形外周，但是本专利技术不限于此。第一和第二围壁103、104的外周可以具有正方形、长方形或其他形状，并且可以彼此相同或不同。模块组件100还可以具有多个纵向围
壁，这与在圆柱形或管状壳体的情况下的单个圆筒形壁相反。例如，模块组件100可以具有矩形的长方体形状或其他形状。
[0018]位于模块组件100的第一端A(也称为“处理端”)的第一围壁103可以包括开口或通道(例如端口、管、管道)，用于接收和输出工艺气体，例如燃料进料气体、燃料排气、氧化剂进料气体和氧化剂排气。工艺气体也可以指进入燃料电池系统、在燃料电池系统内被处理并离开燃料电池系统的气体流。例如，阳极工艺气体作为阳极进料气体进入燃料电池系统，在燃料电池单体的阳极进行电化学处理，并作为阳极排气离开燃料电池系统。同样，阴极工艺气体作为阴极进料气体进入燃料电池系统，在燃料电池单体的阴极进行电化学处理，并作为阴极排气离开燃料电池系统。如图1所示，第一围壁103包括用于接收阳极工艺气体(进料)的阳极输入端口110、用于输出阳极工艺气体(排气)的阳极输出端口111、用于接收阴极工艺气体(进料)的阴极输入端口12本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池模块组件，其包括：燃料电池堆组件，该燃料电池堆组件包括构造成能接收和输出第一工艺气体的燃料电池堆和多个歧管，所述多个歧管包括第一歧管和第二歧管，其中所述第一歧管构造成能向所述燃料电池堆提供所述第一工艺气体，所述第二歧管构造成能接收从所述燃料电池堆输出的所述第一工艺气体；热交换器，其构造成能从外部源接收所述第一工艺气体并将所述第一工艺气体输出到所述第一歧管，并且构造成能从所述第二歧管接收所述第一工艺气体并输出所述第一工艺气体；以及壳体，其封装所述燃料电池堆组件和所述热交换器。2.根据权利要求1所述的燃料电池模块组件，其中，所述燃料电池堆还构造成能接收和输出第二工艺气体，其中所述多个歧管包括第三歧管和第四歧管，其中所述第三歧管构造成能向燃料电池堆提供所述第二工艺气体，所述第四歧管构造成能接收从所述燃料电池堆输出的所述第二工艺气体，其中所述热交换器还构造成能从第二外部源接收所述第二工艺气体并将所述第二工艺气体输出到所述第三歧管，并且构造成能从所述第四歧管接收所述第二工艺气体并输出所述第二工艺气体。3.根据权利要求2所述的燃料电池模块组件，其中，所述壳体包括位于所述壳体的第一端的多个端口，其中所述多个端口流体连接到所述热交换器并且包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，其中所述第一端口构造成能从所述外部源接收所述第一工艺气体，所述第二端口构造成能从所述壳体输出所述第一工艺气体，所述第三端口构造成能从所述第二外部源接收所述第二工艺气体，所述第四端口构造成能从所述壳体输出所述第二工艺气体。4.根据权利要求2所述的燃料电池模块组件，其中，所述热交换器还构造成能在第一温度下从外部源接收所述第一工艺气体，并且在第二温度下将所述第一工艺气体输出到所述燃料电池堆组件，其中所述第一温度比所述第二温度低约85％至约95％，其中，所述热交换器还构造成能在第三温度下从所述燃料电池堆组件接收所述第一工艺气体，并且在第四温度下输出所述第一工艺气体，其中所述第四温度比所述第三温度低约70％至约80％。5.根据权利要求4所述的燃料电池模块组件，其中，所述热交换器还构造成能在第五温度下从所述第二外部源接收所述第二工艺气体，并且在第六温度下将所述第二工艺气体输出到所述燃料电池堆组件，其中，所述第五温度比所述第六温度低约75％至约85％，其中，所述热交换器还构造成能在第七温度下从所述燃料电池堆组件接收所述第二工艺气体，并且在第八温度下输出所述第二工艺气体，其中所述第八温度比所述第七温度低约70％至约80％。6.一种燃料电池发电设备系统，其包括：具有第一端并包括燃料电池堆的模块组件；支架结构，所述支架结构构造成能在已安装模式期间保持所述模块组件；设备配套设施；以及管道，所述管道构造成能在所述已安装模式期间提供所述设备配套设施与所述模块组件的第一端之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：燃料电池能源公司，
类型：发明
国别省市：
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