發電的系統技術方案

一種用于燃料電池的過濾器組件，其用來從進入的臟空氣流中去除顆粒污染物和化學污染物。過濾器組件還包括一聲音抑制元件，其減小從諸如壓縮機之類的任何設備中發出的聲波或噪音。過濾器組件可包括一去除物理的或顆粒的污染物的顆粒過濾器部分，一去除化學污染物的化學過濾器部分，或者可兩者兼而有之。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】?用于燃料電池的空氣進氣口的過濾器組件和系統相關申請本申請是2002年4月11日提出的PCT的國際專利申請，其以一美國公司—唐納森公司的名義(申請人針對美國之外的所有國家)，以及以Eivind?Stenersen(居住美國、挪威公民)、William?Michael?Nyman(美國居住、美國公民)和RichardThomas?Canepa(美國公民、美國居住)的名義(所有的申請人只針對美國)提出。
本專利技術涉及用來從空氣入口中去除顆粒和化學污染物的空氣過濾系統。具體來說，本專利技術涉及一過濾器組件，其從燃料電池的空氣入口中去除顆粒和化學污染物，過濾器組件還提供消聲功能。
技術介紹
自從電專利技術以來，人們一直在尋求實用和有效的發電方法。水力發電站、燃煤火力發電廠和核電廠以及電池早就已被用來供應人們對電力的需要。采用燃料電池來發電是相當近期的成果，其迅速地得到商業和居家應用的認可。與傳統的燃煤發電相比，它們相當干凈和有效。燃料電池是電化學裝置，它有效地將燃料的化學能直接地轉換成電能。它們化學地化合燃料和氧化劑而不發生燃燒，由此，消除許多傳統燃燒發電系統中的無效性和大部分的污染。燃料電池的操作原理很象一電池。然而，與電池不同，一燃料電池不會逐漸變弱或要求補充。只要有燃料供應給它，它將連續地產生電能形式的能量和熱量。一般來說，燃料電池包括兩個夾在電解液周圍的電極(一陽極和一陰極)。例如，對于一PEM的燃料電池，氫和氧分別通過陽極和陰極，在兩個電極之間產生一電壓，形成電力和熱量，并產生一次的副產物的水。氫燃料被供應到燃料電池的陽極。有些燃料電池直接消耗氫氣，而其它的燃料電池使用一燃料變換器，以從碳氫化合物的燃料中萃取氫，例如，天然氣、甲醇、乙醇，或汽油。氧在陰極處進入到燃料電池。氧可以純氧形式供應，或可直接來自于大氣中。燃料電池使用催化劑來致使氫原子分裂成一質子和電子，各個質子和電子取不-->同的路徑到陰極。質子穿過電解液。電子產生一可被用作為電源的有用的電流，然后，返回到陽極，它們與氫質子重新結合，與氧一起形成水。燃料電池的特征在于電解液的材料，其夾在陰極和陽極之間，并用作離子交換的橋梁。目前主要有五種已知類型的燃料電池。堿性燃料電池(AFCs)包含液體的堿性電解液，并主要地用于航天飛行任務的應用中。質子交換膜燃料電池(PEMFCs)包含一固體的聚合物電解質。它們在低溫下操作，具有高的功率密度，使其能快速改變其輸出，以滿足切換功率的要求，適合用于移動的和固定的應用中，例如，向車輛或建筑物供電。磷酸燃料電池(PAFCs)利用磷酸電解液，并普遍地用于商業中的發電。碳酸鹽熔鹽燃料電池(MCFCs)包含一碳酸鹽電解質，在約650℃操作溫度下其變得熔化。固體氧化物燃料電池(SOFCs)使用一陶瓷電解質材料，并在高達約1000℃溫度中進行操作。MCFCs和SOFCs可使用一氧化碳作為燃料。燃料電池具有廣泛范圍的潛在的應用。它們通過固定的發電廠可為家庭、商業和工業產生電力。燃料電池產生一直流電(dc)，它必須轉化為交流電，以用于電網的應用或用于大部分消費者的產品中。然而，未來的燃料電池可運行在電網連接和非電網連接的模式中。對于居家的應用，可建立較小的燃料電池發電廠，以生產熱能和電力。它們也可用來向未能利用一次電網電力的遠處的居住實體提供電力，就有可能不必建立與電網的連接。除了較大規模發電用途之外，燃料電池可取代對消費者的電子產品供電的電池，例如，筆記本電腦、移動電話以及諸如此類的電子產品，并甚至可經微加工而直接對計算機芯片供電。燃料電池的其它有前景的商業應用是，它們可能替代車輛和運輸應用中的內燃機。燃料電池的應用實際上是無限的。所有上述的已知燃料電池的結構對作為整體成分的氧具有共同的需要，以執行電池的化學過程。其它的動力源，例如，內燃機，包括柴油機也需要有氧氣。對于大多數的商業應用來說，這樣的氧的供應希望直接來自于大氣。然而，在今日的世界中，人們已公認所有大氣中的空氣均有某種程度的污染物呈現在其中。這樣的污染物可以是相當大，諸如疏松碎片、昆蟲、樹上的開花等，或者可以是類似于懸浮在大氣中的小的顆粒，諸如塵埃、樹上的花粉、煙霧，或煙顆粒。化學污染物也廣泛存在于空氣中，不管是人為污染的結果還是自然發生的污染。典型的化學污染物可包括揮發性的有機化合物，例如，芳烴、甲烷、丁烷、丙烷和其它的碳氫化合物，以及氨，氮的氧化物、臭氧、煙霧、硫的氧化物、一氧化物、硫化氫等。這樣的污染物可有意地(諸如戰爭環境或由恐怖分子制造)或無意地出現。當燃料電池用于-->移動使用中，其使燃料電池承受許多變化的大氣條件時，解決后一種要求變得特別地尖銳。由于有效的燃料電池的操作依賴于精致地平衡的化學反應，被燃料電池采用的空氣中的污染物，可對燃料電池的操作帶來顯著不利的影響，根據其特性，甚至可造成燃料電池中斷操作。因此，重要的是，燃料電池系統包括一過濾系統，其設計來消除有害的污染物，并能使燃料電池在一廣泛范圍的使用環境中使用。重要的是，其它的發電設備也應具有用來消除有害污染物的過濾系統。為了獲得燃料電池和其它設備所必要的氧氣量，以產生要求的能量輸出，要求含有攜帶氧氣的空氣通過空氣移動設備，諸如壓縮機，或位于提供給燃料電池或其它設備的空氣流內的風扇。遺憾的是，通常的壓縮機產生顯著的不理想的且煩人的噪音水平。因此，要求在發電系統中減小并最大程度地降低由壓縮機產生和/或通過壓縮機傳輸的并返回到環境中的噪音。由于通常也要求減小系統的尺寸，所以，系統的過濾和消聲裝置最好在實體上盡可能減少，甚至最好組合在單一的元件和殼體內。本專利技術著力于上述的諸需要和要求，提供一有效和安靜的系統用于廣泛的用途，包括燃料電池系統。因此，需要有一諸如燃料電池的發電器，其能在具有大范圍污染物的環境中發揮功能。
技術實現思路
本專利技術為過濾諸如燃料電池之類的發電系統的入口空氣提供過濾器組件。本專利技術著力于與用于發電的燃料電池技術的具體實施有關的若干個問題，涉及的技術不論是應用于大型固定的發電裝置、車輛、諸如筆記本電腦或移動電話之類的移動輕巧的設備，還是小型的諸如雷達探測器或傳感器之類的固定設備。這些應用可獲取的電力小到1KW，大到幾個兆瓦。本專利技術的過濾器組件著力于所有這些應用中共同的需要，即，對燃料電池提供無污染物的氧化劑的需求，或至少提供具有降低污染物水平的氧化劑。要求從入口空氣中除去污染物的量和類型，取決于最初存在于入口空氣(一般是，燃料電池周圍的大氣或環境)中的污染物的量和類型。在過濾之前，根據燃料電池的位置，或至少空氣入口的位置，呈現在入口氣流中的污染物的量和類型變化很大。例如，某些環境具有大量的諸如塵埃、煙霧、煙氣或花粉之類的顆粒污染物，而其它的一些環境具有大量的諸如氨、一氧化碳、二氧化硫，-->或硅樹脂之類的化學污染物。一般來說，沒有兩個環境具有相同的污染物分布。要求從入口空氣中除去污染物的量和類型，還取決于燃料電池的類型。任何類型的燃料電池或燃料電池的堆疊可采用本專利技術的過濾器組件，例如，PEM燃料電池、固體氧化物燃料電池、磷酸燃料電池，以及碳酸鹽熔鹽燃料電池。通常，諸如固體氧化物燃料電池的較高溫下操作的燃料電池，較之諸如PEM燃料電池的低溫下操作的燃料電池，可允許較高水平的有機污染物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一過濾器組件，包括：　　　　（ａ）一外殼，其具有一入口和一出口，入口構造成接收臟空氣到過濾器組件，而出口構造成從過濾器組件提供干凈空氣；　　　　（ｂ）一在外殼內的過濾器元件，過濾器元件包括一個構造和布置成從臟空氣中去除顆粒污染物的顆粒過濾器部分；以及　　　　（ｃ）一在外殼內的聲音抑制元件，聲音抑制元件構造和布置成對通過過濾器組件的聲音提供在一米內的至少６分貝的寬頻帶的聲音衰減。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2001-4-11 09/832,715;US 2001-6-12 09/879,441;US1.一過濾器組件，包括：(a)一外殼，其具有一入口和一出口，入口構造成接收臟空氣到過濾器組件，而出口構造成從過濾器組件提供干凈空氣；(b)一在外殼內的過濾器元件，過濾器元件包括一個構造和布置成從臟空氣中去除顆粒污染物的顆粒過濾器部分；以及(c)一在外殼內的聲音抑制元件，聲音抑制元件構造和布置成對通過過濾器組件的聲音提供在一米內的至少6分貝的寬頻帶的聲音衰減。2.如權利要求1所述的過濾器組件，其特征在于，過濾器元件還包括一布置來從臟空氣中去除化學污染物的化學過濾器部分。3.如權利要求2所述的過濾器組件，其特征在于，化學過濾器部分包括一吸附材料。4.如權利要求3所述的過濾器組件，其特征在于，吸附材料從包括下列物質的組群中選擇：活性碳、浸漬碳、活性碳纖維、離子交換樹脂、離子交換纖維、氧化鋁、活性氧化鋁、分子篩，以及硅石。5.如權利要求4所述的過濾器組件，其特征在于，吸附材料具有一堿性表面，并構造和布置成去除酸性污染物，酸性污染物至少是下列物質中的一個：硫氧化物、氮氧化物、硫化氫、氯化氫，以及揮發的有機酸和非揮發的有機酸。6.如權利要求4所述的過濾器組件，其特征在于，吸附材料具有一酸性表面，并構造和布置成去除堿性污染物，堿性污染物至少是下列物質中的一個：氨、胺、氨基化合物、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀、揮發的有機堿和不揮發的有機堿。7.如權利要求1-6中任何一項所述的過濾器組件，其特征在于，顆粒過濾器部分定位在徑向地靠近聲音抑制元件。8.如權利要求1-7中任何一項所述的過濾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E斯特納森，WM內曼，RT卡內帕，
申請(專利權)人：唐納森公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]