[发明专利]包括串联电连接的多个燃料电池且并联供气的电化学系统

说明书

电化学系统包括串联电连接的多个相同的燃料电池(4)以及空气供应系统(18)，所述空气供应系统(18)被配置成并联地向所述燃料电池(4)供应空气并从所述燃料电池(4)回收空气，所述空气供应系统(18)包括进气歧管(22)和出气歧管(24)以及单个空气压缩机(26)，进气歧管(22)和出气歧管(24)各自包括公共导管(36、56)和个体导管(38、58)，所述进气歧管(22)的每个个体导管(38)连接到相应燃料电池(4)的进气口(4C)，所述出气歧管的每个个体导管(58)连接到相应燃料电池(4)的出气口(4D)，所述单个空气压缩机(26)用于推送空气流过所述进气歧管(22)、所述燃料电池(4)和所述出气歧管(24)。

技术领域

本发明涉及包括使用空气作为氧化剂的多个燃料电池的电化学系统的领域，所述燃料电池串联电连接并且被并联地供应空气。

背景技术

燃料电池被配置成执行包含在燃料流体中的燃料和包含在氧化剂流体中的氧化剂之间的氧化还原反应，以产生电能。

该燃料例如为氢分子，该燃料流体为氢气，并且氧化剂例如为氧分子，该氧化剂流体例如为氧气或空气。

燃料电池包括至少一个电化学电池，并且优选地包括多个叠加的电化学电池的堆叠结构，每个电化学电池被配置成执行燃料和氧化剂之间的氧化还原反应。

针对需要高电能的应用，可能提供包括串联电连接的多个相同的燃料电池的电化学系统，所述燃料电池被并联地供应燃料和氧化剂。

在操作此类电化学系统期间，串联电连接的燃料电池具有流过它们的相同的电流。因此，必须确保向燃料电池均匀且持续地供应氧化剂和燃料，以使得所述燃料电池各自生成相同量的电能。

这可通过装备具有复杂的流动控制设备和/或压力控制设备的燃料供应系统和氧化剂供应系统来实现，以确保向燃料电池的均匀供应。

然而，这是以增加电化学系统的复杂性为代价的，这可导致相对较高的设计成本、制造成本和操作成本。

发明内容

本发明的目的之一是提供包括使用空气作为氧化剂的多个燃料电池的电化学系统，所述燃料电池串联电连接并且被并联地供应空气，该电化学系统设计简单。

为此，本发明提供用于生成电力的电化学系统，该电化学系统包括串联电连接的多个相同的燃料电池以及空气供应系统，所述空气供应系统被配置成并联地向燃料电池供应空气并从燃料电池回收空气，每个燃料电池具有进气口和出气口，该空气供应系统包括进气歧管和出气歧管以及单个空气压缩机，进气歧管和出气歧管各自包括公共导管和连接到公共导管的个体导管，进气歧管的每个个体导管连接到相应燃料电池的进气口，出气歧管的每个个体导管连接到相应燃料电池的出气口，单个空气压缩机用于推送空气流过进气歧管、燃料电池和出气歧管。

提供进气歧管和出气歧管以及单个空气压缩机以推送空气流过进气歧管、燃料电池和出气歧管，从而提供简单的电化学系统。

进气歧管和出气歧管允许以被动方式在燃料电池之间均匀分布空气，而无需燃料电池之间的用于主动地均匀分布空气的主动系统。

根据具体实施方案，该电化学系统包括以下特征中的一个或多个，以下特征可以单独实施或以技术上可能的任何组合实施：

-进气歧管和出气歧管中的至少一个围绕其公共导管的延伸轴线为旋转对称的；

-进气歧管和出气歧管中的至少一个相对于包含其公共导管的延伸轴线的至少一个对称平面为正交对称的；

-进气歧管和出气歧管中的至少一个相对于包含其公共导管的延伸轴线的两个不同对称平面为正交对称的；

-两个对称平面彼此垂直；

-进气歧管和出气歧管中的至少一个被配置成使得其个体导管中的每个的延伸轴线平行于其公共导管的延伸轴线；