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CN107667446A - 集成循环燃料电池系统 - Google Patents

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CN107667446A
CN107667446A CN201680016241.2A CN201680016241A CN107667446A CN 107667446 A CN107667446 A CN 107667446A CN 201680016241 A CN201680016241 A CN 201680016241A CN 107667446 A CN107667446 A CN 107667446A
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fuel
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shell
entrance
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帕特里克·佩奇
杰森·沃森
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Otaegi Systems Co
Altergy Systems Inc
Original Assignee
Otaegi Systems Co
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Abstract

一种燃料电池密封系统，其中风扇排气以引导空气流流入或者流出氢气存储系统或者其他的燃料电池元件壳体的方式被输送，从而产生存储系统的主动通风。在待机操作期间，也可以引导支撑控制电子设备的冷却空气流入氢气存储系统，从而产生氢气存储系统的主动通风。

Description

集成循环燃料电池系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年3月2日提交的美国临时专利申请序列号62/127,231的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
关于联邦资助的研究人员发展的声明
不适用
计算机程序附录的引用参考
不适用
受版权保护材料的通知
本专利文献中的部分材料受美国和其他国家的版权法律的版权保护。版权所有者不反对任何专利文献或者专利公开的传真复制品，如出现在美国专利商标局中可用的文件或者记录，但是以其他方式保留所有版权。版权所有者并不因此放弃保护本专利文献中的任何权利，包括但不限于根据37C.F.R§1.14的权利。
技术领域
该描述一般涉及一种氢气燃料电池发电系统，并且更具体涉及一种开放式阴极质子交换膜(PEM)系统。
背景技术
目前的燃料电池系统要求外部燃料源，其增加了装置的成本和复杂性，减少了燃料电池适合的应用系统的总容量。此外，典型的燃料电池设计成本较高，因此不能利用成本节约的制造方法。
在典型的现有可用的系统中，叠层风扇用于提供过程氧化剂(空气)，并且还通过叠层的冷却特性吸气并将空气输送到阴极或者通过向用于冷却燃料电池叠层吹气并将空气输送到阴极来执行冷却功能。此外，可能存在导管来协助引导与燃料电池叠层相关联的空气流。在这些系统中，向叠层提供氢气(或者可选地为重整油)燃料源。可以通过压力调节器提供入口燃料压力控制。燃料通过燃料入口阀注入燃料电池叠层并且通过燃料出口阀或者放气阀离开燃料电池叠层。
这些系统中的燃料可以由通过方法或者定期放气方法进行输送。在通过方法中，燃料通过燃料入口阀和燃料出口阀持续地渗透燃料电池叠层，以防止惰性物质(例如阳极室中的氮气和水蒸气)的积累。
在定期放气方法中，当燃料通过燃料入口阀输送到燃料电池叠层时，燃料出口阀保持关闭。经过一段时间，例如氮气和水蒸气的惰性物质在阳极室中积累，并且由于传递到阳极电极的氢气的大量输送的干扰会阻碍电化学反应。这需要燃料出口阀的定期开启以从阳极室中排放惰性物质。
该过程在阳极体积内留下燃料，其允许在燃料电池叠层内继续电化学反应，并且在整个燃料电池叠层中生成电势，其是潜在的不安全状态。使放气阀开启允许阳极体积最终充满空气，从而将整个燃料电池的电势降到0，惰化燃料电池并且消除不安全状态。
然而，启动和停止质子交换膜(PEM)燃料电池通常对于在PEM燃料电池中使用的铂催化剂(未示出)是有害的，因为在启动和停止过程期间的阳极体积中的氧化剂(空气)和氢气的交换期间生成高阴极电位。这些高阴极电位引起在阴极上的碳催化剂支撑材料的腐蚀(氧化)，导致催化剂自身的降解以及性能的合成损失。
此外，当简单地开启放气阀并且允许空气被吸入和通过燃料电池叠层时，在延长的时段将阳极体积放置在混合气体状态，从而导致非常快速的阴极催化剂的降解。
可以看出，需要集成的燃料电池系统，其合并系统特性(即燃料壳体以及分配、发电设备，需要发电的设备...)，其以能够从标准工业制造技术中获益的方式进行构造。
发明内容
本描述的系统是氢气燃料电池电气发电系统，其被构建为利用高容量低成本制造技术的完全包含的和可集成的装置。系统包含适应安装到燃料结构、负载结构或者用于操作的通用元件的任何平面、内部或者外部。本描述的系统在最小化系统的总尺寸的同时，简化了燃料电池系统的操作和制造。
在一些实施例中，燃料电池的壳体安装在设备的壁或者门内或者安装燃料存储柜内，从而利用现有的柜结构；这减少了系统的整体复杂性、尺寸以及成本。该燃料电池的设计还允许直接安装在现有的结构、柱状物或者围栏上。
此外，在一些实施例中，燃料电池系统可以以创建用于燃料存储柜的主动通风系统或者作为提取设备外壳的热量的装置的方式安装。
总的来说，该燃料电池系统的设计已经被简化为允许使用产业标准实践(包括冲压、成型、铆接、焊接、注射成型、自动组装机器人以及其他的低成本实践)的方式来制造系统。
现有技术的系统和方法提供了在减少最终系统的总尺寸和成本的竞争优势。此外，系统和方法允许使用高容量制造技术，进一步扩大了最终装置的竞争优势。
在一个实施例中，在常规操作期间，燃料电池风扇排气以引导空气流流入和通过氢气存储系统的方式输送，从而产生存储系统的主动通风。在待机操作期间，支撑控制电子装置的冷却空气被引导流入氢气存储系统，同样地产生氢气存储系统的主动通风。
虽然现有的应用需要HVAC或者空气处理系统来实施对上面提及的热负荷的提取，但是本描述的系统和方法利用由燃料电池生成的空气运动来排出热负荷。这样做时，简化了总体系统，导致总成本减少，从而给予该系统明显的竞争优势。
该技术的其他方面将在说明书的下面的部分提出，其中详细描述的目的是为了完全公开技术的优选实施例而不是对其进行限制。
附图说明
本文所描述的技术将通过参考以下附图而更全面地理解，这些附图仅用于说明的目的：
图1A和图1B示出了内置在壳体中的燃料电池的示意图，其创建了可以安装到任何足够的结构或者外壳的独立的、完全可集成的系统。图1A示出了处于开放构造的燃料电池，而图1B示出了处于再循环构造的燃料电池。
图2A和图2B示出了安装到固定的或者移动的氢气存储系统的燃料电池的示意图。图2A示出了处于开放构造的燃料电池，而图2B示出了处于再循环构造的燃料电池。
图3A和图3C示出了安装到固定的或者移动的设备柜、遮蔽物、装着轮子的电池(COW)、装着轮子的系统(COS)或者需要提取由内部元件或者其他的外部源产生的热负荷的其他壳体的燃料电池的示意图。图3A示出了处于开放构造的燃料电池，图3B示出了处于再循环构造的燃料电池。
具体实施方式
图1A到图3B示出了燃料电池密封系统10a、10b和10c的各种实施例，其包含单个阻尼器24，其可以是单叶片式或者是多叶片式，并且其伴随集成的导管34。阻尼器24通常包含配置为通过枢轴26在平面旋转的平面薄板。系统10a、10b以及10c的导管34具有组合的进入/再循环空气部分和由导管分隔器35分离的回流/出口空气部分。导管34可以是燃料电池系统10a、10b和10c的结构件，或者可以通过将燃料电池系统放置在柜或者其他的壳体中实现，其中壁、板、分隔器或者柜的其他结构或者外壳用作燃料电池发动机的导管。例如，导管分隔器35和/或导管34可以适应于或者包含硬件，用于安装到燃料结构、负载结构或者用于操作的其他通用元件的任何平面、内部或者外部，或者可选地作为燃料结构、负载结构或者用于操作的其他通用元件的部分被集成。
在图1A到图3B的燃料电池密封系统10a、10b以及10c中，叠层风扇30吸气通过燃料电池叠层18，然后吹相同的空气经过或者通过外部/辅助电力负载32以提供冷却。燃料电池叠层18通常包含多个串联连接的单个燃料电池，并且优选地包含在开放式阴极燃料电池构造中的质子交换膜(PEM)构造。通过燃料入口阀22向燃料电池18提供燃料48。系统10a、10b和10c的配置在单个、旋转的阻尼器24构造中示出；然而应当理解，可以考虑其他的叶片构造，如美国专利No.9029，034中所详细描述的，其全部内容通过引用并入本文。
还可以考虑，替代实施例(未示出)在图1A到图3B示出的空气流的相反流向中，可以采用叠层风扇30吹气通过燃料电池叠层18，并且吸气经过或者通过辅助电力负载32。在未示出的其他的变形中，燃料电池叠层18、叠层风扇30和辅助电力负载32的布置可以位于导管34内的不同位置，使得空气吸取或者吹出通过燃料电池叠层18，或者使用导管34内的不同位置可选地吸取或者吹出经过或者通过辅助电力负载32。
图1A示出了系统10a的第一操作模式，其中单个空气阻尼器24完全开启，并且允许由叠层风扇30提供的动力吸取流入入口38的外部空气40进入燃料电池系统10a。空气40然后吸取通过进入空气部分37作为进入空气42，并且通过燃料电池叠层18，从而冷却燃料电池叠层18的同时向燃料电池叠层18提供过程空气(氧气)。加热空气44被迫使沿着回流空气部分39并且通过开放的空气阻尼器24通过出口36离开燃料电池系统并且作为空气46流入外部环境。根据需要，使加热空气44经过或者通过辅助电力负载32，以促进辅助电力负载32的冷却，比燃料电池叠层18更坚固的辅助负载32可以由加热空气44充分地冷却。辅助或者外部电力负载32用于在燃料电池系统的启动和停止期间减少整个燃料电池叠层18中以及因此在叠层内的整个单个燃料电池中的电位。
此外，入口空气40用于冷却控制系统12(包含控制器14、电源管理电路16以及其他的元件(未示出)以及由电池或者电源20供电)，并且加热空气50被拒绝进入外部环境。可以使用第二风扇28来促进加热空气50的流动。例如流量、压力和/或温度传感器各种传感器(未示出)，可以位于进入空气部分37、回流空气部分39、燃料电池18或者外壳62(参见图2A到图3B)中的一个或者多个内，并且耦合到控制器14用于相对于系统的反馈。
控制器14优选地配置为监视燃料电池叠层18温度、入口/出口空气温度、再循环空气温度、外壳温度、湿度和/或整个燃料电池叠层的压差等。
使用从燃料电池叠层18收集的数据，系统控制器14可以确定并且控制入口阀22的状态以及叠层风扇30的速度、空气阻尼器24的位置，来维持预定的燃料电池叠层18温度或者外壳。空气阻尼器24优选地包括驱动装置，或者配置为根据设定的程序和/或通过来自所监视的参数的反馈与驱动装置(例如，未示出的本领域可用的伺服电机或者其他的驱动装置)一起操作来驱动空气阻尼器的位置(例如，开启、关闭或者中间调整用于空气混合)。
此外，系统控制器14控制电源管理器16的输出电势，并且监视由主电气或者服务负载20吸取的电流。系统控制器14还可以防止超负荷状态，并且命令电源管理器16(或者可替代地为外部开关或者继电器(未示出))将燃料电池叠层电源输送到辅助电力负载32。
图1A的操作模式优选地用于在较高环境温度的操作期间影响燃料电池叠层18的最大冷却，并且尽可能多地将由燃料电池叠层18产生的热量排出到外部环境。还应当理解，空气流42、44可以相反，以使空气吹过燃料电池叠层18(例如，导管34的相反侧成为进气口)。
图1B示出了系统10a的第二操作模式，其中单个空气阻尼器24围绕枢轴26旋转90°，使得阻尼器的平面与导管34气道正交，从而完全关闭来自入口38和出口36的空气。在该操作模式下，由燃料电池叠层18加热的空气44再循环通过再循环回流通道和再循环空气部分45并且返回流入燃料电池叠层18。再循环空气52被重新引入到燃料电池叠层18以加热燃料电池叠层18，来提升在低温下的更高性能的操作和/或使燃料电池叠层18快速地到达期望的工作温度。根据需要，使空气52经过或者通过辅助外部电力负载32，以促进辅助电力负载32的冷却。还应当理解，空气流40/52还可以是相反的，导致空气被吹过燃料电池叠层18。
图2A和图2B示出了替代的燃料电池密封系统10b，其中加热的燃料电池空气44/46和50被排出，以通过正压通风对柜或者外壳62内的附加的系统元件通风，例如固定的或者移动的氢气存储系统。系统元件可以包含氢气燃料存储室60、燃料处理器(未示出)、电池组20或者可以受益于正压通风的其他的封闭系统。图1A示出了开放构造，其中排气的加热空气46从出口36排出流入柜或者外壳62。图2B示出了关闭构造，阻尼器24旋转接近入口38和出口36，使得空气52通过导管45再循环。此外，在系统10b操作期间，控制系统12包含与导管34隔离的通风，来向外壳62提供另外的正压通风。
图3A和图3C示出了安装到固定的或者移动的设备柜或者外壳62、遮蔽物、装着轮子的电池(COW)、装着轮子的系统(SOW)或者期望提取由内部元件或者其他的外部源产生的热负荷的其他的外壳的燃料电池18的燃料电池密封系统10c的示意图。
在图3A示出的开启构造中，来自外壳62内的入口空气70被注入入口86并且沿导管注入通过燃料电池18进行处理。循环风扇30吸气通过燃料电池72，然后加热空气76通过辅助电力负载32，并且最终作为加热空气80通过出口88排出到环境中。此外，在系统10b操作期间，控制系统12包含与外壳62内的空气82隔离的通风(即电信小屋、电子设备或者可受益于负压通风的其他的结构)作为空气84排出到环境中。
在图3B示出的关闭构造中，阻尼器24旋转接近入口86和出口88，使得空气52通过导管再循环。
本领域的技术人员应当理解，较大的系统可以采用多个风扇、辅助负载以及从上述描述中容易看出的其他的附加的元件。本领域的技术人员还应当进一步理解，随着使用空气作为氧化剂，还可以使用例如氢气或者重整油的各种燃料作为氧化剂。
根据本文的描述，应当理解本公开包含多个实施例，其包括但不限于以下内容：
1.一种燃料电池密封系统，包含：燃料电池叠层；空气导管，其连接所述燃料电池叠层；空气导管包含来自入口的进入空气部分和终止于出口的回流空气部分；进入空气部分和回流空气部分由导管分隔器分离；风扇，其设置在空气导管中或者临近空气导管；风扇配置为将空气从入口拉入进入空气部分，通过燃料电池叠层并进入回流空气部分，以冷却燃料电池叠层并同时提供过程空气以向所述燃料电池叠层供应氧化剂；以及阻尼器，其耦合到导管分隔器；阻尼器具有开放构造，允许在回流部分的加热空气从出口排出，以及关闭构造，允许加热空气再循环返回进入空气部分和回流空气部分。
2.任何前述实施例的系统，其中燃料电池叠层包含开放式阴极系统。
3.任何前述实施例的系统：其中阻尼器被配置为从开放构造旋转到关闭构造；其中入口和出口在开放构造下，允许空气流基本上自由地流入和流出进入空气部分和回流空气部分；以及其中入口和出口在开放构造下，基本上与流入和流出进入空气部分和回流空气部分的空气流封闭。
4.任何前述实施例的系统，还包括：辅助电力负载，其耦合到燃料电池叠层；其中辅助电力负载配置为减少燃料电池叠层的电位；以及其中辅助电力负载位于空气导管内来促进辅助电力负载的冷却。
5.任何前述实施例的系统：其中空气导管耦合到容纳一个或者多个元件的外壳或者与容纳一个或者多个元件的外壳集成；以及其中空气导管被配置为使得来自燃料电池的加热空气从出口排出，来通过正压通风对一个或者多个元件进行通风。
6.任何前述实施例的系统，其中一个或者多个元件包含：固定的或者移动的氢气存储设备；燃料处理器；或者电池组。
7.任何前述实施例的系统：其中空气导管耦合到容纳一个或者多个元件的外壳或者与容纳一个或者多个元件的外壳集成；以及其中空气导管被配置为使得入口与外壳客体内的一个或者多个元件流体连通，以提取由一个或者多个元件产生的热负荷和/或向一个或者多个元件提供负压通风。
8.任何前述实施例的系统，其中外壳包含装着轮子的电池(COW)、装着轮子的系统(SOW)或者用于负压通风和/或外壳内一个或者多个元件的热负荷提取的其他的外壳。
9.任何前述实施例的系统，其中空气导管被配置为用于安装到以下的平面：燃料结构、负载结构或者支撑燃料电池叠层的操作的其他的元件。
10.任何前述实施例的系统，其中空气导管安装在设备的壁或者门内或者安装在燃料存储柜内，从而利用柜结构。
11.一种燃料电池密封系统，包含：燃料电池叠层；空气导管，其连接所述燃料电池叠层；空气导管包含来自入口的进入空气部分和终止于出口的回流空气部分；风扇，其设置在空气导管中或者临近空气导管；风扇配置为引导空气从入口流入进入空气部分，通过燃料电池叠层并进入回流空气部分，以提供过程空气来向所述燃料电池叠层供应氧化剂；并且其中入口和出口的一个或者多个耦合到容纳一个或者多个元件的外壳或者与容纳一个或者多个元件的外壳集成来对一个或者多个元件进行通风。
12.任何前述实施例的系统：其中出口与外壳内的一个或者多个元件流体连通；以及其中空气导管被配置为使得来自燃料电池的加热的空气从出口排出，以通过正压换气对一个或者多个元件进行通风。
13.任何前述实施例的系统，其中一个或者多个元件包含：固定的或者移动的氢气存储设备；燃料处理器；或者电池组。
14.任何前述实施例的系统：其中入口与外壳内的一个或者多个元件流体连通；并且其中空气导管被配置为使得风扇将空气拉入入口，以提取由一个或者多个元件产生的热负荷和/或向一个或者多个元件提供负压通风。
15.任何前述实施例的系统，其中外壳包含装着轮子的电池(COW)、装着轮子的系统(COS)或者用于负压通风和/或对外壳内一个或者多个元件的热负荷提取的其他的外壳。
16.任何前述实施例的系统，其中空气导管被配置为安装到以下的平面：燃料结构、负载结构或者支撑燃料电池叠层的操作的其他的元件。
17.任何前述实施例的系统，其中空气导管安装在设备的壁或者门内，或者安装在燃料存储柜内，从而利用柜结构。
18.任何前述实施例的系统，还包含：导管分隔器；进入空气部分和回流空气部分由导管分隔器分离；以及耦合到导管分隔器的阻尼器；阻尼器具有开放构造，允许在回流部分的加热空气从出口排出，以及关闭构造，允许加热空气再循环返回进入空气部分和回流空气部分。
19.任何前述实施例的系统，其中燃料电池叠层包含开放式阴极系统。
20.任何前述实施例的系统：其中阻尼器被配置为从开放构造旋转到关闭构造；其中入口和出口在开放构造下，允许空气流基本上自由地流入和流出进入空气部分和回流空气部分；以及其中入口和出口在开放构造下，基本与流入和流出进入空气部分和回流空气部分的空气流基本关闭。
21.任何前述实施例的系统，还包含：辅助电力负载，其耦合到燃料电池叠层；其中辅助电力负载被配置为减少燃料电池叠层的电位；并且其中辅助电力负载位于空气导管内，以促进辅助电力负载的冷却。
22.一种用于操作燃料电池的方法，包含：将空气导管连接到容纳一个或者多个元件的外壳；其中空气导管与燃料电池叠层流体连通；其中空气导管包含来自入口的进入空气部分和终止于出口的回流空气部分；引导空气从入口流入进入空气部分，通过燃料电池叠层并且流入回流空气部分，以提供过程空气来向所述燃料电池叠层供应氧化剂；并且由于空气通过燃料电池，使外壳内的一个或者多个元件通风。
23.任何前述实施例的方法：其中出口与外壳内的一个或者多个元件流体连通；并且其中使一个或者多个元件通风包含从出口排出来自燃料电池的加热空气，以通过正压通风使一个或者多个元件通风。
24.任何前述实施例的方法，其中一个或者多个元件包含：固定的或者移动的氢气存储设备；燃料处理器；或者电池组。
25.任何前述实施例的方法：其中入口与外壳内的一个或者多个元件流体连通；并且其中使一个或者多个元件通风包含空气流入入口来提取由一个或者多个元件产生的热负荷和/或向一个或者多个元件提供负压通风。
26.任何前述实施例的方法，进入空气部分和回流空气部分由导管分隔器和阻尼器分离，方法还包含：驱动阻尼器在开放构造和关闭构造之间铰接；开放构造允许在回流空气部分中的加热空气从出口排出，以及关闭构造允许加热空气再循环返回进入空气部分和回流空气部分。
27.任何前述实施例的方法，其中燃料电池叠层包含开放式阴极系统。
虽然本文的描述包含许多细节，但是这些描述不应该被解释为限制本公开的范围，而仅是提供一些当前优选实施例的图示。因此，应当理解，本公开的范围完全覆盖对于本领域技术人员来说可能是显而易见的其他的实施例。
在权利要求中，除非明确声明，否则提及单数形式的内容并不意味着“一个且只有一个”，而是“一个或者多个”。本领域普通技术人员已知的公开实施例的元件的所有结构、化学和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且旨在被本权利要求包含。此外，本公开中没有要素、元件或者方法步骤旨在专用于公众，而不管要素、元件或者方法步骤是否在权利要求中被明确地叙述。除非使用短语“装置用于”来明确地列举元素，否则本文的权利要求要素不应被解释为“装置加功能”。除非使用短语“步骤用于”明确地列举元素，否则本文的权利要求元素不应被解释为“步骤加功能”。

Claims (27)

1.一种燃料电池密封系统，包含：
燃料电池叠层；
空气导管，其连接所述燃料电池叠层；
所述空气导管包含来自入口的进入空气部分和终止于出口的回流空气部分；
所述进入空气部分和回流空气部分由导管分隔器分离；
风扇，其设置在所述空气导管中或者临近所述空气导管；
所述风扇被配置为从所述入口将空气拉入所述进入空气部分，通过所述燃料电池叠层并且流入所述回流空气部分，以在冷却燃料电池叠层的同时提供过程空气向所述燃料电池叠层供应氧化剂；以及
阻尼器，其耦合到所述导管分隔器；
所述阻尼器具有开放构造，允许在所述回流部分中的加热空气从所述出口排出，以及关闭构造，允许加热空气再循环返回所述进入空气部分和回流空气部分。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述燃料电池叠层包含开放式阴极系统。
3.如权利要求1所述的系统：
其中所述阻尼器被配置为从所述开放构造旋转到所述关闭构造；
其中所述入口和出口在开放构造下，允许空气流基本上自由地流入和流出所述进入空气部分和回流空气部分；以及
其中所述入口和出口在开放构造下，基本上与流入和流出所述进入空气部分和回流空气部分的空气流封闭。
4.如权利要求1所述的系统，还包含：
辅助电力负载，其耦合到所述燃料电池叠层；
其中所述辅助电力负载被为减少整个燃料电池的电位；以及
其中所述辅助电力负载位于所述空气导管内，以促进所述辅助电力负载的冷却。
5.如权利要求1所述的系统：
其中所述空气导管耦合到容纳一个或者多个元件的外壳或者与容纳一个或者多个元件的外壳集成；以及
其中所述空气导管被配置为使得来自所述燃料电池的加热空气从所述出口排出，以通过正压通风使所述一个或者多个元件通风。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述一个或者多个元件包含：固定的或者移动的氢气存储设备；燃料处理器；或者电池组。
7.如权利要求1所述的系统：
其中所述空气导管耦合到容纳一个或者多个元件的外壳或者与容纳一个或者多个元件的外壳集成；以及
其中所述空气导管被配置为使得入口与所述外壳壳体内的所述一个或者多个元件流体连通，以提取由所述一个或者多个元件产生的热负荷和/或向所述一个或者多个元件提供负压通风。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述外壳包含装着轮子的电池(COW)、装着轮子的系统(SOW)或者用于负压通风和/或在所述外壳内的一个或者多个元件的热负荷提取的其他的外壳。
9.如权利要求1所述的系统，其中空气导管被配置为用于安装到以下的平面：燃料结构、负载结构或者支撑所述燃料电池叠层的操作的其他的元件。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述空气导管安装在设备的壁或者门内，或者安装在燃料存储柜内，从而利用柜结构。
11.一种燃料电池密封系统，包含：
燃料电池叠层；
空气导管，其连接所述燃料电池叠层；
所述空气导管包含来自入口的进入空气部分和终止于出口的回流空气部分；
风扇，其设置在所述空气导管中或者临近所述空气导管；
所述风扇被配置为引导空气从所述入口流入进入空气部分，通过所述燃料电池叠层并流入回流空气部分，以提供过程空气来向所述燃料电池叠层供应氧化剂；以及
其中所述入口和出口的一个或者多个耦合到容纳一个或者多个元件的外壳或者与容纳一个或者多个元件的外壳集成，以使所述一个或者多个元件通风。
12.如权利要求11所述的系统：
其中所述出口与所述外壳内的所述一个或者多个元件流体连通；以及
其中所述空气导管被配置为使得来自所述燃料电池的加热空气从所述出口排出，以通过正压通风使所述一个或者多个元件通风。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述一个或者多个元件包含：固定的或者移动的氢气存储设备；燃料处理器；或者电池组。
14.如权利要求11所述的系统：
其中所述入口与所述外壳内的所述一个或者多个元件流体连通；并且
其中所述空气导管被配置为使得风扇将空气拉入所述入口，以提取由所述一个或者多个元件产生的热负荷和/或向所述一个或者多个元件提供负压通风。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述外壳包含装着轮子的电池(COW)、装着轮子的系统(COS)或者用于负压通风和/或对所述外壳内一个或者多个元件的热负荷提取的其他的外壳。
16.如权利要求11所述的系统，其中空气导管被配置为安装到以下的平面：燃料结构、负载结构或者支撑所述燃料电池叠层的操作的其他的元件。
17.如权利要求11所述的系统，其中所述空气导管安装在设备的壁或者门内，或者安装在燃料存储柜内，从而利用柜结构。
18.如权利要求11所述的系统，还包含：
导管分隔器；
所述进入空气部分和回流空气部分由导管分隔器分离；以及
阻尼器，其耦合到所述导管分隔器；
所述阻尼器具有开放构造，允许在所述回流部分的加热空气从所述出口排出，以及关闭构造，允许加热空气再循环返回到所述进入空气部分和回流空气部分。
19.如权利要求11所述的系统，其中所述燃料电池叠层包含开放式阴极系统。
20.如权利要求18所述的系统：
其中所述阻尼器被配置为从所述开放构造旋转到所述关闭构造；
其中所述入口和出口在所述开放构造下，允许空气流基本上自由地流入和流出所述进入空气部分和回流空气部分；以及
其中所述入口和出口在所述开放构造下，基本与流入和流出所述进入空气部分和回流空气部分的空气流基本关闭。
21.如权利要求11所述的系统，还包含：
辅助电力负载，其耦合到所述燃料电池叠层；
其中所述辅助电力负载被配置为减少整个所述燃料电池叠层的电位；以及
其中所述辅助电力负载位于所述空气导管内，以促进所述辅助电力负载的冷却。
22.一种用于操作燃料电池的方法，包含：
将空气导管耦合到容纳一个或者多个元件的外壳；
其中所述空气导管与所述燃料电池叠层流体连通；
其中所述空气导管包含来自入口的进入空气部分和终止于出口的回流空气部分；
引导空气从所述入口流入所述进入空气部分，通过所述燃料电池叠层并流入所述回流空气部分，以提供过程空气来向所述燃料电池叠层供应氧化剂；以及
由于所述空气通过燃料电池，使所述外壳内的所述一个或者多个元件通风。
23.如权利要求22所述的方法：
其中所述出口与所述外壳内的所述一个或者多个元件流体连通；以及
其中使所述一个或者多个元件通风包含从所述出口排出来自所述燃料电池的加热的空气，以通过正压通气使所述一个或者多个元件通风。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述一个或者多个元件包含：固定的或者移动的氢气存储设备；燃料处理器；或者电池组。
25.如权利要求22所述的方法：
其中所述入口与所述外壳内的所述一个或者多个元件流体连通；以及
其中使所述一个或者多个元件通风包含空气流入所述入口来提取由所述一个或者多个元件产生的热负荷和/或向所述一个或者多个元件提供负压通风。
26.如权利要求22所述的方法，所述进入空气部分和回流空气部分由导管分隔器和阻尼器分离，所述方法还包含：
驱动所述阻尼器在开放构造和关闭构造之间铰接；
所述开放构造允许在所述回流空气部分中的加热空气从所述出口排出，以及所述关闭构造允许加热空气再循环返回到所述进入空气部分和回流空气部分。
27.如权利要求22所述的方法，其中所述燃料电池叠层包含开放式阴极系统。
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