[发明专利]燃料电池装置，具有其的车辆和燃料电池装置的操作方法

说明书

本发明公开了用于车辆的燃料装置、具有燃料电池装置的车辆以及用于燃料电池装置的操作方法。燃料电池装置包括第一管道、第二管道和压力调节器。第一管道将气罐连接到燃料电池。第二管道将燃料电池与第二管道的开口端连接。燃料电池被布置成由包含在气罐中的蒸发的液化气驱动。压力调节器被布置成控制液化气的蒸发。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月21日提交的申请号为102016222935.4的德国专利的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及燃料电池装置、具有这种燃料电池装置的车辆以及燃料电池装置的操作方法。特别地，车辆是由液化气(简称LG)，特别是液化天然气(简称LNG)或液化合成气驱动。

液化天然气是已经被转化成液态的天然气，以便于存储或运输。其占气态天然气体积的1/600左右。天然气通常在接近大气压时通过将其冷却到大约-162℃(-260℉)而被压缩成液体，其中最大输送压力设定在大约25千帕(4psi)。

液化天然气实现比压缩天然气(缩写为CNG)更高的体积减小量，使得LNG的(体积)能量密度是CNG的(体积)能量密度的2.4倍，或者是柴油(体积)能量密度的60％。这使得LNG在不存在管道的长距离输送情况下具有成本效益。

除了上面提到的液化气的特性之外，特别设计的低温海船(LNG运输船)或低温油罐车用于它的运输。LNG主要用于将天然气输送到市场，在那里将天然气再气化并分配为可用于天然气车辆的管道天然气。

其相对较高的生产成本和需要将其存储在昂贵的低温贮罐中阻碍了广泛的商业用途。在能源基础上，预计LNG的产量在不久的将来会增加。

此外，可以获得大量的天然气和合成气(即来自生物质或费-托合成)。这些气体的输送通常需要液化(如上所述的体积效益)。

现有技术中用于运输天然气的应用大多使用压缩天然气。因此，液化气必须从液态转变回气态。此外，为了通过合理的贮罐尺寸达到可接受的操作范围，必须对气体加压。这个过程是非常低效且是耗能的。

为了克服这个瓶颈，比如能源浪费，液化气被直接加注在气罐中。明确并且强制性的是，用于存储液化气的气罐通常要格外进行隔离，以尽量减少液化气的蒸发。

上面详细说明了蒸发过程和相关问题(1升液化气对应于600升天然气以及液化气的存储条件)。通常，在车辆的行驶模式期间，液化气的蒸发不是问题，因为蒸发的液化气在内燃机，例如燃气轮机或活塞发动机中燃烧。当车辆停放在通风不良或没有通风的地方时，就开始有挑战了，并且根据贮罐的压力限制，比如，例如欧洲的“压力设备指令97/23/EC(PED)”，液化气不能存储在专用罐中(也参见上文)。例如，这可能是一个公共场所或私人停车场。在停车模式期间，操作内燃机来燃烧蒸发的气体通常是不可取的。放出蒸发的液化气也是危险的，因为会由于一氧化碳和/或二氧化碳排放，导致车辆周围产生有毒的环境。例如，车库将成为毒气室。

因此，液化气需要上述的专用罐，其中为了提供合理的里程，在对车辆的贮罐，即所谓压缩气罐加注燃料之前，气体必须被高度加压。

另外，液化气需要在液化气罐中被冷却。因此，需要冷却或需要蒸发的液化气的成本密集型气体管理。

因此，需要有效地利用蒸发的液化气。例如，还需要将液化气存储在没有特殊处理的常规的储罐中。也就是说，需要车辆以节能和环保的方式管理例如在车辆中的蒸发的液化气，以广泛地用于商业用途。

US 6798083B2涉及一种用于燃料电池的低温功率调节系统，其通过用于为这些燃料电池供电的液态氢或液态天然气(甲烷)或由高温超导电缆供应的液态氮来进行冷却。

发明内容

本发明涉及燃料电池装置、使用燃料电池装置的车辆以及燃料电池装置的操作方法。