專利名稱：用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，尤其涉及一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，該方法能夠在燃料電池系統(tǒng)停止時將燃料電池系統(tǒng)中殘留的可燃氣體向外散出。
背景技術：
圖1是示出使用質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)方法的傳統(tǒng)燃料電池系統(tǒng)的示意圖，其中將諸如LNG、LPG、CH3OH、汽油等之類的烴基燃料作為燃料，并通過脫硫過程、重整過程以及加氫精制過程來僅提煉出氫。
如圖所示，傳統(tǒng)燃料電池系統(tǒng)包括燃料供應單元10，其僅將從LNG提取出的氫供應至堆單元30；空氣供應單元20，其將空氣供應至堆單元30和燃料供應單元10；以及堆單元30，其通過所供應的氫和空氣來發(fā)電。
當燃料和蒸汽在燃料供應單元10中進行重整過程時產(chǎn)生氫。為了產(chǎn)生蒸汽，燃料供應單元10設有蒸汽發(fā)生器10b以及將熱量供應至該蒸汽發(fā)生器10b的燃燒器10a。
為了驅(qū)動燃燒器10a，將燃料供應至燃燒器10a，然后將發(fā)電之后在堆單元30中殘留的廢氣供應至燃燒器10a。
當用于停止燃料電池系統(tǒng)運行的信號施加至燃料電池系統(tǒng)時，燃料供應單元10和堆單元30中殘留的可燃氣體(甲烷、城市煤氣、氫等)通過使用氮來被凈化，然后被向外排出。
但是，在通過使用氮來凈化可燃氣體的情況下，需要額外的容器來儲存氮，從而生產(chǎn)成本提高。而且，當?shù)帽M時，必須定時地將新的氮裝入容器中。另外，當在家中使用燃料電池系統(tǒng)時，難以獲得用于安裝儲存氮的容器的額外空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，該方法能夠在不使用氮的情況下凈化燃料電池系統(tǒng)。
為了達到這些和其它優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體實施并廣泛描述的，提供一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，其包括檢測用于停止該燃料電池系統(tǒng)運行的信號；切斷該燃料電池系統(tǒng)的電力輸出；驅(qū)動該燃料電池系統(tǒng)的燃料供應單元的蒸汽發(fā)生器一定時間，從而產(chǎn)生蒸汽；確認該燃料電池系統(tǒng)的凈化操作是否已完成；以及停止該燃料電池系統(tǒng)，其中該燃料電池系統(tǒng)通過使用由該蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽進行凈化。
從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方案以及優(yōu)點將變得更為清晰。


所包含的附圖提供了對本發(fā)明的進一步理解，其被并入到本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的實施例并與文字描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
其中圖1是示出根據(jù)傳統(tǒng)技術的燃料電池系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的圖；以及圖3是示出用于凈化圖2的燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其實例在附圖中示出。
以下將參考所附

根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的圖，以及圖3是示出用于凈化圖2的燃料電池系統(tǒng)的方法的流程圖。
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括燃料供應單元110、空氣供應單元120、堆單元(stack unit)130、電力輸出單元140以及水供應單元150。
用于將從LNG提煉出的氫供應至堆單元130的燃料供應單元110包括重整器111和燃料供應管路112。
重整器111包括脫硫反應器111a，其去除燃料中含有的硫；蒸汽重整器111b，通過重整燃料和蒸汽而產(chǎn)生氫；高溫蒸汽重整器111c和低溫蒸汽重整器111d，其通過使經(jīng)由蒸汽重整器111b之后產(chǎn)生的一氧化碳起反應而分別額外地產(chǎn)生氫；半氧化反應器(partial oxidation reactor)111e，其通過使用空氣作為催化劑來去除燃料中含有的一氧化碳，從而提煉出氫；蒸汽發(fā)生器111f，其將蒸汽供應至蒸汽重整器111b；以及燃燒器111g，其將熱量供應至蒸汽發(fā)生器111f。
燃料供應管路112設置有第一閥V1，其將燃料供應至脫硫反應器111a或切斷燃料供應；以及第二閥V2，其將燃料供應至燃燒器111g或切斷燃料供應。
用于將空氣供應至燃料供應單元110和堆單元130的空氣供應單元120包括第一壓縮機C1、第一供應管路121、第二壓縮機C2以及第二供應管路122。第一壓縮機C1通過第一供應管路121連接至燃燒器111g，并將周圍的空氣供應至燃燒器111g。第二壓縮機C2通過第二供應管路122經(jīng)由第二預加熱器162連接至堆單元130的陰極132，并將周圍的空氣供應至堆單元130的陰極132。
堆單元130包括陽極131和陰極132，從而可通過由燃料供應單元110供應至陽極131的氫與由空氣供應單元120供應至陰極132的氧之間的電化學反應而同時產(chǎn)生電能和熱能。
電力輸出單元140將由堆單元130產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為交流電，然后將交流電供應至負載。
水供應單元150冷卻重整器111和堆單元130，并將水供應至蒸汽發(fā)生器111f。水供應單元150包括水供應容器151，其容納一定量的水；水循環(huán)管路152，其通過循環(huán)方式(circulation method)連接堆單元130和水供應容器151；水循環(huán)泵153，其安裝在水循環(huán)管路152的中間，并抽吸水供應容器151中的水；熱交換器154和鼓風機155，安裝在水循環(huán)管路152的中間，并冷卻待供應的水；以及自來水供應管路156，其將水供應容器151中的水或自來水供應至蒸汽發(fā)生器111f。
自來水供應管路156設有用于將自來水供應至蒸汽發(fā)生器111f或切斷自來水供應的第三閥V3。
以下將參考圖2和圖3說明用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法。
用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法包括檢測用于停止燃料電池系統(tǒng)運行的信號(S10)；切斷燃料電池系統(tǒng)的電力輸出(S20)；驅(qū)動燃料供應單元110的蒸汽發(fā)生器111f一定時間，從而產(chǎn)生蒸汽(S30)；確認燃料電池系統(tǒng)的凈化操作是否已完成(S40)；以及停止燃料電池系統(tǒng)(S50)。根據(jù)本方法，可在不使用氮的情況下通過使用由蒸汽發(fā)生器111f產(chǎn)生的蒸汽來凈化燃料電池系統(tǒng)。
驅(qū)動燃料供應單元110的蒸汽發(fā)生器111f一定時間的步驟包括通過關閉第一閥V1來切斷對燃料供應單元110的脫硫反應器111a的燃料供應(S31)；通過打開第二閥V2來將燃料供應至燃料供應單元110的燃燒器111g(S32)；通過打開第三閥V3來將自來水供應至蒸汽發(fā)生器111f(S33)；通過關閉第二閥V2來切斷對燃料供應單元110的燃燒器111g的燃料供應(S34)；通過關閉第三閥V3來切斷對蒸汽發(fā)生器111f的自來水供應(S35)；通過運行空氣供應單元120的第一壓縮機C1和第二壓縮機C2分別將空氣供應至燃燒器111g和堆單元130(S36)；以及通過停止第二壓縮機C2來切斷對堆單元130的空氣供應(S37)。
為了提高凈化操作的效率，并縮短在檢測到用于停止燃料電池系統(tǒng)的信號之后驅(qū)動燃料電池系統(tǒng)的時間，優(yōu)選為向蒸汽發(fā)生器111f供應1～3分鐘的自來水。另外，優(yōu)選為向燃燒器111g和堆單元130供應1～3分鐘的空氣。
確認燃料電池系統(tǒng)的凈化操作是否已完成的步驟(S40)包括比較燃料電池系統(tǒng)的凈化完成設定時間(Tset)與蒸汽發(fā)生器111f的運行時間(T)(S41)；當運行時間(T)小于凈化完成設定時間(Tset)時，驅(qū)動第一壓縮機C1以持續(xù)將空氣供應至燃燒器111g(S42)；以及當運行時間(T)大于凈化完成設定時間(Tset)時，停止第一壓縮機C1以切斷對燃燒器111g的空氣供應(S43)。
根據(jù)依照本發(fā)明第一實施例用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，可在沒有使用氮的情況下通過使用蒸汽來凈化燃料電池系統(tǒng)。因此，不需要額外的容器來存儲氮，從而可降低生產(chǎn)成本。而且，還解決了在氮用盡時需要定時在容器中裝入氮所導致的不便。另外，當在家中使用燃料電池系統(tǒng)時，不需要額外的空間來安裝氮容器，并且燃料電池系統(tǒng)易于安裝。
由于本發(fā)明可體現(xiàn)為多種形式而不脫離其精神或?qū)嵸|(zhì)特點，因此應當理解，除非另有規(guī)定，上述實施例并不受限于前述的任何細節(jié)，而應在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求和等同范圍內(nèi)的全部變化和改型都應包含于隨附權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，其包括檢測用于停止該燃料電池系統(tǒng)運行的信號；驅(qū)動該燃料電池系統(tǒng)的燃料供應單元的蒸汽發(fā)生器一定時間，從而產(chǎn)生蒸汽；通過使用由該蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽來凈化該燃料電池系統(tǒng)；以及停止該燃料電池系統(tǒng)。
2.一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，其包括檢測用于停止該燃料電池系統(tǒng)運行的信號；切斷該燃料電池系統(tǒng)的電力輸出；驅(qū)動該燃料電池系統(tǒng)的燃料供應單元的蒸汽發(fā)生器一定時間，從而產(chǎn)生蒸汽；確認該燃料電池系統(tǒng)的凈化操作是否已完成；以及停止該燃料電池系統(tǒng)；其中該燃料電池系統(tǒng)通過使用由該蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽進行凈化。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中驅(qū)動該蒸汽發(fā)生器一定時間從而產(chǎn)生蒸汽的步驟包括將燃料供應至該燃料供應單元的燃燒器；將自來水供應至該蒸汽產(chǎn)生器；切斷對該燃燒器的燃料供應；以及切斷對該蒸汽產(chǎn)生器的自來水供應。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中將自來水供應至該蒸汽產(chǎn)生器的時間在1～3分鐘范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中確認該燃料電池系統(tǒng)的凈化操作是否已完成的步驟包括比較該燃料電池系統(tǒng)的凈化完成設定時間與該蒸汽產(chǎn)生器的運行時間；當該運行時間小于該凈化完成設定時間時，持續(xù)將空氣供應至該燃燒器；以及當該運行時間大于該凈化完成設定時間時，切斷對該燃燒器的空氣供應。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中將空氣供應至該燃燒器的時間在1～3分鐘范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用于凈化燃料電池系統(tǒng)的方法，其包括檢測用于停止該燃料電池系統(tǒng)運行的信號；切斷該燃料電池系統(tǒng)的電力輸出；驅(qū)動該燃料電池系統(tǒng)的燃料供應單元的蒸汽發(fā)生器一定時間，從而產(chǎn)生蒸汽；確認該燃料電池系統(tǒng)的凈化操作是否已完成；以及停止該燃料電池系統(tǒng)，其中該燃料電池系統(tǒng)通過使用由該蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽進行凈化。由于不需要額外的容器來存儲氮，因此可降低生產(chǎn)成本。而且，還解決了因定時在容器中裝入氮所導致的不便。另外，當在家中使用燃料電池系統(tǒng)時，不需要額外的空間來安裝儲存氮的容器，并且燃料電池系統(tǒng)易于安裝。
文檔編號H01M8/00GK1929174SQ20061007989
公開日2007年3月14日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者黃龍俊, 樸明碩 申請人:Lg電子株式會社