[发明专利]结合加湿装置于未反应气体排放管路的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种燃料电池组未反应气体排放处理的技术，特别是关于一种结合加湿装置于燃料电池未反应气体排放管路的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)为一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空气产生电力的装置。由于燃料电池具有低污染、高效率、高能量密度等优点，故成为近年来各国研发和推广的对象。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的操作温度较低、起动迅速、体积与重量的能量密度较高，因而最具产业价值。

燃料电池在反应时依赖氢离子的传输以完成电化学反应，其电池性能与各项操作条件，例如温度、湿度、氢气流量、空气流量...等皆息息相关。就湿度而言，即必需使该燃料电池的高分子质子交换膜维持在合适的操作湿度下才能使该燃料电池保持较高的效能，而对于温度而言，同样必须维持在合适的操作温度下。

综观目前的技术，为了维持燃料电池操作在适当的操作湿度与温度，现有的作法已有在反应气体供应管路中配置一结合有冷却水系统的加湿装置，其是导通该冷却水系统冷却该燃料电池后所排放出的高温冷却水(温度约为摄氏60～70度)至该加湿装置中，以使该反应气体在经过该加湿装置时提高其相对湿度及温度，然后再供应至该燃料电池中。例如以空气(氧气)的供应而言，一般作法即是在鼓风机之后配置该加湿装置，然后再连接至燃料电池中的阴极气体入口，以使该空气在进入至燃料电池中时能得到适当的相对湿度。

另外，由于燃料电池所排放的未反应阳极气体具高度危险性(局部浓度高于4％时易自燃、爆炸)，不如未反应阴极气体可直接排放于大气中，故需针对燃料电池所排放的未反应阳极气体做适当的处理。已有的作法是将该未反应阳极气体导回该燃料电池做循环利用，然此做法易发生阳极气体纯度下降的问题(即毒化)；亦有针对上述作法的改良作法，即是仅导回部分的未反应阳极气体予燃料电池，而导通其余部分的未反应阳极气体予一触媒转化器进行处理再行排放至大气中。

然而，导回部分的未反应阳极气体予燃料电池并导通其余部分的未反应阳极气体予一触媒转化器进行处理再行排放至大气中的作法，虽可解决阳极气体排放的问题并可有效回收利用部分阳极气体，但需花费额外的成本建置昂贵的触媒转化器。另外，以一加湿装置调节提供予该燃料电池反应气体的湿度的作法虽已成熟，却未有出现加湿装置与燃料电池未反应气体相结合的技术。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结合加湿装置于燃料电池未反应气体排放管路的燃料电池系统，是以一加湿装置处理燃料电池组排放的未反应气体，以排放具危险性的未反应阳极气体。

本发明的另一目的即是提供一种具有未反应阳极气体导出管的燃料电池系统，以取代现有用以处理未反应气体的触媒转化器，以降低处理燃料电池组所排放的未反应气体的成本。

本发明的一种结合加湿装置于燃料电池未反应气体排放管路的燃料电池系统，是以一加湿装置的一未反应气体入口连接于一未反应阳极气体导出管，以将由燃料电池组的一阳极气体出口所排放的未反应阳极气体导通予该加湿装置；该加湿装置调节该未反应阳极气体的湿度及浓度，并排放经调节后的未反应阳极气体。

所述加湿装置更具有一阴极气体源入口，其是以一阴极气体供应管导通一阴极气体供应源供应予该加湿装置进行湿度调节的阴极气体以及一加湿阴极气体出口，其是以一阴极气体导入管连接燃料电池组的阴极气体入口，以导通该加湿阴极气体予燃料电池组；该加湿装置调节阴极气体供应源供应的阴极气体的湿度，以及混合未反应阳极气体与未反应阴极气体成一混合气体并调节其湿度，并经由该未反应气体出口排放混合气体；其中，更包括一气体混合装置，连接于未反应阳极气体导出管、未反应阴极气体出口与加湿装置的未反应气体入口，用以混合未反应阳极气体与未反应阴极气体再导入加湿装置。

另外，本发明更结合一水冷系统，以将低温冷却水导入燃料电池组以冷却燃料电池组，并将排放的高温冷却水导入加湿装置，以提供该加湿装置高温的水源，以提升阴极气体源的湿度及温度。

相较于现有技术，本发明的结合加湿装置于燃料电池未反应气体排放管路的燃料电池系统，可使反应气体在经过加湿装置时提高其相对湿度及温度再供应至燃料电池中，以维持燃料电池在适当的操作湿度与温度。并且可导通部分的未反应阳极气体予燃料电池而循环利用，更具有导通其余部分的未反应阳极气体予加湿装置进行湿度调节及稀释处理后，再行安全地排放至大气中的功能，以降低处理燃料电池组所排放的未反应气体的成本。

附图说明

图1显示本发明第一具体实施例的示意图。

图2显示本发明第二具体实施例的示意图。