[发明专利]具有阳极未反应气体排放处理装置的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种燃料电池反应气体的技术，特别是关于一种具有阳极未反应气体排放处理装置的燃料电池系统。

背景技术

随着人类文明的进步，传统能量如媒、石油及天然气的消耗量持续的升高，造成地球严重的污染，以及加重温室效应及酸雨等环境恶化的因子。人类已清楚地认识到天然能源的存量有限，如果持续地滥用，在不久的将来便会消耗殆尽。因此，世界先进国家近来无不致力于研发新的替代能源，而燃料电池组便是其中一种重要且具发展潜力及实用价值的选择。与传统的内燃机相较，燃料电池组具有能量转换效率高、排气干净、噪音低、且不使用传统燃油等多项优点。

燃料电池组是由多个燃料电池单体所组成，而各燃料电池单体皆是一种将阳极反应物与阴极反应物通过电化学反应产生电能的发电装置，而其基本上可说是一种电解逆反应，以将其化学能转换成电能。

请参阅图1，其显示一公知燃料电池系统100的示意图。如图所示，一燃料电池系统100包含有一燃料电池组1、一阳极气体管路2及一阴极气体管路3。阳极气体管路2包含有一供应阳极气体予燃料电池组1的阳极气体供应源21、一加压装置22与一阳极气体循环管23。阴极气体管路3包含有一供应阴极气体予燃料电池组1的阴极气体供应源31。

公知的燃料电池系统100作用方式为，将阳极气体与阴极气体分别自阳极气体供应源21与阴极气体供应源31供应予燃料电池组1，而阳极气体即与阴极气体于燃料电池组1内进行化学反应生成热能、电能及生成物。而未反应的阳极气体及阴极气体即分别排出；未反应阴极气体直接排入大气中，而阳极未反应气体则经由加压装置22加压及阳极气体循环管23的导通，而导通至燃料电池组1的阳极气体入口而循环使用。

公知的燃料电池系统是将燃料电池排出的阳极气体再导入燃料电池循环使用，虽然阳极气体供应源含有高纯度的阳极气体，但自燃料电池排出的阳极气体易存有杂质成份，因而，高纯度阳极气体经与循环使用的阳极气体混合会产生纯度降低(即毒化)的问题，导入燃料电池的不纯阳极气体会影响燃料电池整体的效率。

然而自阳极气体出气口排出的阳极气体也不能直接排放至大气中(阳极气体如氢气的局部浓度若超过4％易有爆炸、自燃的情况发生)，故如何解决阳极气体管路的未反应气体即为各界研究的课题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有阳极未反应气体排放处理装置的燃料电池系统，其是以一阳极未反应气体排放管路，将阳极未反应气体于燃料电池系统开机初期或在燃料电池系统运作一预定间隔期间导出并与阴极气体进行燃烧反应。

本发明的另一目的是提供一种可循环利用阳极气体的燃料电池系统，除可将部分的阳极气体导出并与氧气进行燃烧反应，而另一部分的阳极气体导入燃料电池组，并与阳极气体供应源提供的高纯度阳极气体混合而循环使用。

本发明的另一目的是提供一种结合于燃料电池阴极触媒层的阳极未反应气体排放处理装置，通过燃料电池的阴极触媒层进行阳极未反应气体的处理，使阳极未反应气体与阴极气体在燃料电池阴极触媒层反应再将予以排放。

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段是提供一种具有阳极未反应气体排放处理装置的燃料电池系统，包含有一燃料电池组与一阳极未反应气体排放管路，该阳极未反应气体排放管路是连接于燃料电池组的阳极气体出口，用以导通阳极气体出口排出的阳极未反应气体至一触媒转化器、或经由一阴极气体入口导通至燃料电池组的阴极触媒层，以将导通的阳极未反应气体与阴极气体反应，并予以排放。

相较于现有技术，本发明所提供的具有阳极未反应气体排放处理装置的燃料电池系统，不仅能将自阳极气体出气口排出的部分阳极气体导回阳极气体进气口以将阳极气体循环使用，并将部分排出的阳极气体有效处理而解决排出阳极气体的储存及排放问题，更能通过减少排出阳极气体导入阳极气体进气口的量而达到提高输入氢气纯度的目的。

附图说明

图1显示公知的燃料电池系统示意图。

图2显示本发明第一具体实施例的示意图。

图3显示本发明第一具体实施例的气体混合腔室示意图。

图4显示本发明第二具体实施例的示意图。

图5显示本发明第二具体实施例的阳极未反应气体于阴极触媒层反应的示意图。

100           公知燃料电池系统

200、300      具有阳极未反应气体排放处理装置的燃料电池系统

1             燃料电池组

11            阳极气体入口