[发明专利]燃料电池单元系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多住宅能量供应系统，这种多住宅能量供应系统具有安装在各住宅中的燃料电池单元系统以及用于给燃料电池单元系统供应氢的的一个公用重整单元，更具体地，涉及一种燃料电池单元系统，这种燃料电池单元系统在每个住宅中的占用空间可最小化，并且在所有季节中均能稳定地向每个住宅供应电能和热能。

背景技术

近来，普遍将燃油用作能源。然而，燃油可导致环境污染。随着工业的发展以及汽车数量的爆炸性增长，油价迅速攀升，并且燃油储藏量正在耗尽。为此，需要进行有关于能够替代燃油的新能源的研究。相应于对新能源的研究，开发出了燃料电池。

燃料电池是一种能将化学能直接转换成电能的能量转换装置。随着持续地将含有氢的燃料和含有氧的空气提供给燃料电池，所供应的氢与氧之间产生电化学反应，然后能量差被直接转换成电能。因此，燃料电池通过所供应的燃料和氧持续地产生电能，并且还产生反应热和水作为副产品。

可提供各种燃料电池，例如磷酸燃料电池、碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池，等等。

燃料电池可分为：住宅燃料电池，供应电力至住宅；车辆燃料电池，用于电动车辆；以及小型燃料电池，用于移动终端或笔记本电脑。

特别地，为了向家用电器和照明设备稳定地供应电能，开发了住宅燃料电池。如果将使用住宅燃料电池的住宅燃料电池系统安装在住宅或餐馆中，就能够以发电厂所产生的外部电能以及燃料电池所产生的电能来稳定地供应住宅或餐馆。

如果有四个季节，如同在韩国，那么冬季需要大量电能用于加热房间，而夏季则需要大量电能用于冷却房间。特别地，如果使用燃气，例如LNG来加热房间，那么在冬季就要大量消耗燃气能量用于加热房间，而在夏季则因空调和冰箱的使用而加大了电能消耗。因此，在夏季会发生电能供应短缺，而在冬季则会因燃气能量的过度使用而导致燃气价格上涨。因此，解决关于电能供应短缺和燃气价格上涨的问题很重要。

并且，必须将住宅燃料电池系统的尺寸最小化。如果住宅燃料电池系统的尺寸大，那么每个住宅的居住空间会由于住宅燃料电池系统的占用空间大而相对减少，因此令住宅成员感觉不适。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种燃料电池单元系统，能高效率地给每个住宅供应电能和热能，并能在夏季和冬季对每个住宅实现稳定的能量供应。

本发明的另一目的是提供一种燃料电池单元系统，具有小尺寸从而增加每个住宅的居住空间。

本发明的另一目的是提供一种燃料电池单元系统，能通过将热量传送给穿过住宅中每个房间的所有部分的地板、墙壁或天花板的加热管道来加热房间。

本发明的另一目的是提供一种燃料电池单元系统，能重新利用辅助热供应单元在催化反应之后排放的高温废气。

本发明的另一目的是提供一种燃料电池单元系统，能将堆单元在发电之后排放的剩余氢再供应和再循环至堆单元。

本发明的另一目的是提供一种燃料电池单元系统，其中可冷却堆单元而不需大量热交换器，同时提高供应至堆单元的燃料极的氢的温度，提高供应至堆单元的空气极的空气的温度，并加热储存在热水储槽中的热水。

为了获得根据本发明目的的这些和其它优点，如在此具体实施并广泛描述的，提供一种设置在多住宅能量供应系统中的燃料电池单元系统，其中所述多住宅能量供应系统包括为各个住宅设置的多个所述燃料电池单元系统以及用以将氢供应至多个燃料电池单元系统的一个公用重整单元，上述燃料电池单元系统包括：堆单元，通过所供应的空气与所述公用重整单元所供应的氢之间的电化学反应产生电力；空气供应单元，供应空气至所述堆单元；整体式热交换单元，通过从所述堆单元回收热量来冷却该堆单元，并储存回收的热量；热水供应单元，接收储存在所述整体式热交换单元中的热量，并提供热量和热水；辅助热供应单元，通过接收所述空气供应单元所供应的空气以及从所述公用重整单元直接供应的氢或从所述堆单元在电化学反应之后排放的氢，来产生热量，并选择性地将所产生的热量供应至所述热水供应单元；以及电输出单元，将所述堆单元产生的电力转换成市电，并将所产生的市电供应至各个住宅。

上述燃料电池单元系统无需单独的重整器来提供氢，因此能减小燃料电池单元系统的尺寸，也就是说，减少了对于燃料电池单元系统的安装空间的限制。并且，燃料电池单元系统设置有辅助热供应单元。因此，在夏季和冬季电能和热能均稳定地供应至多个住宅，从而提高了可靠性。此外，因为减少了用于产生电能的燃油量，所以能够防止环境污染。