CN101026238A - 用于为多个建筑单元提供能量的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于向多个建筑单元提供能量的系统，包含：多个燃料电池，其安装在多个建筑单元内；公共重整器，其用于通过燃料生成氢气；管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供至所述多个燃料电池中的每个；以及多个转换器，用于将所述多个燃料电池生成的电能转换为被提供至所述多个建筑单元中的每个的电能。

Description

用于为多个建筑单元提供能量的系统

技术领域

本发明涉及一种用于为多个建筑单元提供能量的系统，更具体地讲，涉及一种以最小尺寸和高效率，通过利用燃料电池向多个建筑单元提供电能和热能的系统。

背景技术

当用作一种能源时，石油会污染环境。随着工业发展和路上行驶汽车数量的持续增加，对于石油的需求急剧增长，其结果导致石油价格居高不下。由于地球上的石油量有限，因此为了寻找石油的替代能源而正在进行大量的研究工作。燃料电池技术正是所述研究领域之一。

通过将包含了例如氢气的燃料与氧气进行电化学反应，然后将通过该反应生成的能量转换为电能，从而，燃料电池可以将化学能转换为电能。热和水是该反应生成的副产物。

燃料电池的种类包括但不限于磷酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、以及直接甲醇燃料电池(DMFC)。

燃料电池的应用包括但不限于向家庭、电动车或者便携式电子设备诸如例如便携式终端或者笔记本提供电能。

为家庭提供的燃料电池可用于向例如电器、照明装置及其他电子设备供应电能。燃料电池所生成的电能可以补充，或者利用发电站生成电能进行补充。

通常，燃料电池系统在被停止后需要一定的时间才能正常工作。因此，当在家庭内不使用电能的持续时间增加时，会降低该燃料电池系统的驱动效率。家庭燃料电池系统必须被最小化。如果家庭燃料电池系统的尺寸较大，则势必增加用于该燃料电池系统的安装空间，则因此会减小用于家庭成员的生活空间。

发明内容

本发明的特征是一种以最小尺寸和高效率，通过利用燃料电池为多个建筑单元提供能量的系统。

为至少实现该特征，提供了一种用于为多个建筑单元提供能量的系统，该系统包括：安装在多个建筑单元中的多个燃料电池；公共重整器，用于通过燃料生成氢气；管道系统，用于将所述公共重整器生成的氢气供给给多个燃料电池中的每个；以及多个转换器，用于将通过所述多个燃料电池生成的电能转换为被提供给多个建筑单元中的每个的电能。

所述系统可以包括压力摆动吸收器(PSA)，其用于提高由所述公共重整器生成的氢气的纯度。所述系统还可以包括氢气储罐，其用于存储由所述PSA提纯的氢气。

所述管道系统可以包括连接至所述公共重整器的主管道，以及和所述主管道与所述多个燃料电池连接的分支管道。所述管道系统还可以包括多个控制单元，其用于控制提供给每个所述燃料电池的氢气量。

可以将外部电源线连接至每个转换器，该外部电源线用于提供来自发电站的外部电能。所述每个建筑单元均可以是一个家庭。多个家庭可以均是一个公寓建筑里的各公寓。

还提供一种用于为多个建筑单元提供能量的系统，该系统包括：安装在多个建筑单元内的燃料电池；公共重整器，其用于从燃料中生成氢气；管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气供给给所述多个燃料电池中的每个；多个热水储罐，安装在所述多个建筑单元内，用于为所述多个建筑单元供应热水，即由所述多个燃料电池加热的、存储在所述多个热水储罐内的水；以及多个转换器，安装在所述多个建筑单元内，其用于将由所述多个燃料电池生成的电能转换为提供给所述多个建筑单元的电能。

所述系统还可以包括压力摆动吸收器(PSA)，其用于提高所述公共重整器生成的氢气的纯度。所述系统还可以包括氢气储罐，其用于存储所述PSA提纯的氢气。所述PSA可以将所述氢气的纯度提高至95％以上。

所述管道系统可以包括与所述公共重整器连接的主管道，以及和所述主管道以及所述多个燃料电池连接的分支管道。所述管道系统还可以包括多个控制单元，其用于控制被提供给所述多个燃料电池中的每个的氢气量。

可以将外部电源线连接至每个转换器，该外部电源线用于提供来自发电站的外部电能。所述系统可以包括多个补充加热单元，其用于对存储在所述热水储罐内的水进行快速加热。所述每个补充加热单元可以包括催化剂燃烧器，其用于通过燃烧氢气产生热量。

还提供一种用于为多个建筑单元提供能量的系统，该系统包括：安装在多个建筑单元内的燃料电池；公共重整器，其连接至用于将燃气供给至所述多个建筑单元中的每个的燃气供应管道，该公共重整器根据通过所述燃气供应管道的燃气生成氢气；管道系统，其用于将由所述公共重整器生成的氢气供给至所述多个燃料电池中的每个；多个热水储罐，安装在所述多个建筑单元内，其用于为所述多个建筑单元供应热水，即由所述多个燃料电池加热的、存储在所述多个热水储罐内的水；多个补充加热单元，其利用来自所述燃气供应管道的燃气或者反应后在燃料电池处残余的氢气对存储在所述多个热水储罐内的水进行加热；以及多个转换器，安装在所述多个建筑单元内，其用于将由所述多个燃料电池生成的电能转换为提供给所述多个建筑单元的电能。

供应至所述燃气供应管道的燃气可以是液化天然气(LNG)。所述补充加热单元可以是催化剂燃烧器，其用于燃烧LNG和氢气。

所述系统可以包括：连接管道，其用于将反应后残余在燃料电池的氢气从燃料电池供给至补充加热单元；燃气连接管道，其用于将燃气从所述燃气供应管道供给至补充加热单元；第一流量控制阀，安置在所述连接管道上；以及第二流量控制阀，安置在所述燃气连接管道上。可以将外部电源线连接至每个所述转换器，该外部电源线用于提供来自发电站的外部电能。

所述系统可以包括压力摆动吸收器(PSA)，其用于提高由所述公共重整器生成的氢气的纯度。所述系统还可以包括氢气储罐，其与所述管道系统相连接，用于存储所述PSA提纯的氢气。

通过参考具体说明并结合附图将使得本发明的上述及其他目的、特征、方面和优点更加明显。

附图说明

所述附图被包括用于提供对本发明的进一步地理解，其被并入并构成本说明书的一部分，通过其描述本发明并连同本说明书共同用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1示出了根据本发明第一实施例的利用燃料电池的多家庭能量供应系统的管道图；

图2示出了根据本发明第一实施例的利用燃料电池的所述多家庭能量供应系统的燃料电池系统的管道图；

图3示出了根据本发明第二实施例的利用燃料电池的所述多家庭能量供应系统的燃料电池系统的管道图；

图4示出了根据本发明第三实施例的利用燃料电池的多家庭能量供应系统的燃料电池系统的管道图；

图5和6示出了根据本发明第三实施例的利用燃料电池的所述多家庭能量供应系统的操作的管道图；以及

图7示出了根据本发明第四实施例的利用燃料电池的多家庭能量供应系统的管道图。

具体实施方式

以下将详细参考本发明的优选实施例，通过附图描述该优选实施例的示例。

以下，将参考图1较详细地对根据本发明的一种用于为多个建筑单元提供能量的系统进行说明。

图1示出了根据本发明第一实施例的用于为多个建筑单元提供能量的系统的管道图。

在多个建筑单元处安装燃料电池(FC)。每个建筑单元例如可以是公寓建筑中的公寓家庭、子分区内的房间、办公楼内的办公室等等。虽然本发明不限制用于公寓建筑内，但是仅出于示意性考虑，本发明在下文将被应用于公寓建筑内以做说明。

更具体地讲，在公寓建筑B的每个公寓家庭H内安装了燃料电池FC。优选地，在每个家庭H的阳台或者锅炉房中安装所述FC。

在所述公寓建筑B安装公共重整器RF，其用于生成氢气并将氢气提供至所述公寓建筑B的每个家庭H的所述FC。优选地，所述公共重整器安装在所述公寓建筑B的地下室等。

图2示出了根据本发明第一实施例的利用燃料电池的所述多家庭能量供应系统的燃料电池系统的管道图。如图2所示，所述燃料电池系统由多个燃料电池FC和一个与所述燃料电池连接的公共重整器RF组成。

所述FC包括阳极110和阴极120，将氢气提供至该阳极110，将空气提供至该阴极120。随着提供至所述阳极110的氢气和提供至所述阴极120的氧气彼此进行电化学反应，产生了电能。所述阳极110和所述阴极120实现为电池组。由于多个单元彼此层叠从而相应地形成了所述电池组，所述单元包括两个双极板和位于所述两个双极板之间的膜电极组件(MEA)。

所述公共重整器通过接收燃料生成氢气。所述燃料是碳氢气化合物基燃料，诸如例如液化天然气(LNG)，液化石油气(LPG)，甲醇(CH3OH)等等。所述公共重整器RF通过脱硫工艺、重整工艺和氢气提纯工艺对氢气进行提纯。

优选地，在所述公共重整器处提供压力摆动吸收器(PSA)210，其用于提高氢气纯度。由于所述氢气通常具有低纯度，因此所述PSA210可以提高由所述公共重整器提纯的氢气纯度。

氢气储罐220连接至所述PSA210，其用于存储所述公共重整器RF生成的氢气。提供管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供至安装在每个家庭H处的所述FC。所述管道系统包含与所述公共重整器连接的主管道310，和分别与所述主管道310、以及安装在每个家庭H的所述FC相连接的分支管道320。所述分支管道320与所述FC的所述阳极110连接。

优选地，所述氢气储罐220连接至所述主管道310。

所述管道系统进一步地包含控制单元330，其用于控制提供至所述每个家庭H的所述FC的氢气量。所述控制单元330通过例如安置在所述分支管道320处的流量控制阀来实现。

转换单元410用于将所述公寓建筑B的每个家庭处安装的所述FC生成的直流电能转换为每个家庭H所用的市电(即，提供交流电功率)。所述转换单元410转换的电能提供至所述家庭H的电视、冰箱、空调等。

可以将外部电源线420连接至所述转换单元410，该外部电源线420用于提供来自发电站的外部电源。当所述家庭H的FC的电力供应不稳定时，通过所述外部电源线420向家庭提供外电源，从而总是能稳定地向家庭H供应电能。

主外部电源线430还向每个家庭H供给外电源。

图3示出了根据本发明第二实施例的利用燃料电池的所述多家庭能量供应系统的燃料电池系统的管道图。

如图所示，在公寓建筑B的每个家庭H处安装燃料电池FC。

优选地，在每个家庭H的锅炉房等处安装所述FC。

在所述公寓建筑B处安装公共重整器RF，其用于生成氢气并由此将氢气提供至所述公寓建筑B的每个家庭H的所述FC。优选地，在所述公寓建筑B的地下室等处安装所述公共重整器。

所述燃料电池系统由多个燃料电池FC和一个连接至所述燃料电池的公共重整器RF组成。

所述FC包括阳极110和阴极120，将氢气提供至该阳极110，将空气提供至该阴极120。随着提供至所述阳极110的氢气和提供至所述阴极120的氧气彼此进行电化学反应，产生了电能。所述阳极110和所述阴极120实现为电池组。由于多个单元彼此层叠从而相应地形成了所述电池组，所述单元包括两个双极板和位于所述两个双极板之间的MEA。

所述公共重整器通过接收燃料生成了氢气。所述燃料是碳氢气化合物基燃料，诸如例如LNG、LPG、CH3OH等等，并且所述公共重整器通过脱硫工艺、重整工艺和氢气提纯工艺提纯氢气。

优选地，在所述公共重整器处提供压力摆动吸收器(PSA)210，其用于提高氢气的纯度。由于所述公共重整器提纯的氢气通常具有低纯度，所以需要在所述公共重整器提供所述PSA210。优选地，经过所述PSA210处理的氢气的纯度超过95％。

氢气储罐220连接至所述PSA210，其用于存储所述公共重整器RF生成的氢气。

提供管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供至安装在每个家庭H的所述FC。所述管道系统包含与所述公共重整器连接的主管道310，和分支管道320，其分别与所述主管道310以及安装在每个家庭H的所述FC相连接。所述分支管道320与所述FC的所述阳极110连接。

在所示的实施例中，所述氢气储罐220连接至所述主管道310。然而，在不偏离于本发明的精神和/或保护范围的情况下可以对该结构进行修改。

所述管道系统进一步地包含控制单元330，其用于控制提供至所述每个家庭H的所述FC的氢气量。所述控制单元330由安置在所述分支管道320的流量控制阀组成。

转换单元410用于将在所述公寓建筑B的每个家庭处安装的所述FC生成的电能转换为市电，由此将其提供至每个家庭H。通过所述转换单元410转换的电能被提供至所述家庭H的电视、冰箱、空调等。

可以将外部电源线420连接至所述转换单元410，该外部电源线420用于提供来自发电站的外部电源。当所述家庭H的FC的电力供应不稳定时，通过所述外部电源线420向家庭H提供外部电源，从而总是能稳定地对家庭H供应电能。

提供热水储罐510，其用于存储从所述公寓建筑B的每个家庭H的所述FC生成的热量，进而对所述家庭H提供热水。将所述热水储罐510连接至用于从外部供水的外部供水管道520。与所述热水储罐510连接的热水供应管道530为每个家庭H提供热水。用于加热室内地板的热水供应管道540被连接至所述热水储罐510。

所述热水储罐510装备有补充加热单元610以对存储于其内的水进行迅速加热。优选地，所述补充加热单元610是催化剂燃烧器，用于燃烧LNG或者氢气。所述催化剂燃烧器通过第一连接管道340连接至所述FC，并在反应后通过所述第一连接管道340提供所述FC处残余的氢气。所述第一连接管道340通过第二连接管道350连接至所述分支管道320。所述第二连接管道350连接至所述分支管道320，以使得其一侧被配置于连接部分和安置在所述分支管道320处的所述控制单元330的流量控制阀之间，所述连接部分位于所述主管道310和所述分支管道320之间。在所述第一连接管道340处安置第一开关阀360，在所述第二连接管道350处安置第二开关阀370。

图4示出了根据本发明第三实施例的利用燃料电池的多家庭能量供应系统的燃料电池系统的管道图。

在公寓建筑B的每个家庭H处安装燃料电池FC。优选地，在所述公寓建筑B的每个家庭H的阳台或者锅炉房安装所述FC。

在所述公寓建筑B处安装公共重整器RF，其用于生成氢气并由此将氢气提供至所述公寓建筑B的每个家庭H的所述FC。优选地，在所述公寓建筑B的地下室等处安装所述公共重整器。

将燃气供应管道710连接至所述公共重整器，其用于向所述公寓建筑B提供燃气。所述燃气例如可以LNG或者液态氢气。以下，将假设向所述燃气供应管道710提供液态氢气的情况进行详细说明。

优选地，在所述公共重整器处提供压力摆动吸收器(PSA)210，其用于提高氢气纯度。由于所述公共重整器提纯的氢气通常具有低纯度，所以需要在所述公共重整器处提供所述PSA210。优选地，经过所述PSA210处理的氢气的纯度超过95％。

氢气储罐220连接至所述PSA210，其用于存储所述公共重整器RF生成的氢气。

提供热水储罐510，其用于存储从所述公寓建筑B的每个家庭H的所述FC生成的热量，进而向所述家庭H提供热水。将所述热水储罐510连接至用于从外部供水的外部供水管道520。

所述热水储罐510装备有补充加热单元610，以对存储于其内的水进行迅速加热。优选地，所述补充加热单元610是催化剂燃烧器，用于燃烧氢气和碳氢气化合物基燃料，诸如LNG或者LPG。

提供管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供至安装在每个家庭H的所述FC。

所述管道系统包含与所述公共重整器连接的主管道310，和分支管道320，其分别与所述主管道310、以及安装在每个家庭H的所述FC相连接。

优选地，所述氢气储罐220连接至所述主管道310。

所述管道系统进一步包含控制单元330，其用于控制提供至所述每个家庭H的所述FC的氢气量。所述控制单元330由在所述管道系统的分支管道320处安置的流量控制阀组成。

所述燃气供应管道710和每个家庭H的所述补充加热单元610通过燃气连接管道720彼此连接，因此将提供至所述燃气供应管道710的LNG提供至所述补充加热单元610。在与所述补充加热单元610连接的所述燃气连接管道720处提供流量控制阀V1，其用于控制流量。燃气分支管道730连接至所述燃气连接管道720，并被连接至每个家庭的厨房用具。在所述燃气连接管道720处提供用于控制流量的流量控制阀V5，并在燃气分支730处提供用于控制流量的流量控制阀V2。

所述燃料电池系统由多个燃料电池(FC)和一个连接至所述燃料电池的公共重整器RF组成。

所述FC包括阳极110和阴极120，将氢气提供至该阳极110，将空气提供至该阴极120。随着提供至所述阳极110的氢气和提供至所述阴极120的氧气彼此进行电化学反应，产生了电能。所述阳极110和所述阴极120实现为电池组。由于多个单元彼此层叠从而相应地形成了所述电池组，所述单元包括两个双极板以及位于所述两个双极板之间的MEA。

所述燃料电池的阳极110连接至所述分支管道320从而被提供有氢气，其阴极120被提供有空气。

所述公共重整器通过接收燃料生成氢气。所述燃料是碳氢气化合物基燃料，诸如例如LNG、LPG、CH3OH等，并且所述公共重整器通过脱硫工艺、重整工艺和氢气提纯工艺来提纯氢气。

将反应后残余在所述燃料电池中的氢气通过第一连接管道340提供至所述补充加热单元610。在第一连接管道340处安置流量控制阀V4。

转换单元410用于将在所述公寓建筑B的每个家庭处安装的所述燃料电池FC生成的电能转换为市电，并进而将其供应到每个家庭H。所述转换单元410转换的电能被提供至所述家庭H的照明设备、电视、冰箱、空调等。

可以将外部电源线420连接至所述转换单元410，该外部电源线420用于提供来自发电站的外部电源。当每个家庭H的燃料电池FC供应的电力不稳定时，通过所述外部电源线420向每个家庭H提供外部电源，从而总是能稳定地对家庭H供应电能。

用于向每个家庭H提供热水的热水供应管道530被连接至所述热水储罐510。将用于加热室内地板的热水供应管道540连接至热水储罐510。

以下，将对根据本发明的利用燃料电池的多家庭能量供应系统的燃料电池系统的操作进行说明。

将燃料提供至所述公共重整器从而在其内产生氢气。然后，在所述公共重整器内产生的氢气通过压力摆动吸收器PSA210从而获得高纯度。然后，由所述PSA提纯的氢气被临时存储在氢气储罐220内。然后，将存储在所述氢气储罐220内的氢气顺次经由管道系统的主管道310和与每个家庭H连接的分支管道320被提供至每个家庭H处安装的燃料电池FC。

被提供至每个家庭H的所述燃料电池FC的氢气被送到所述FC的阳极110，并将空气通过空气供应单元送到阴极120。随着提供至所述阳极110的氢气和提供至所述阴极120的氧气彼此进行电化学反应，产生了电能。在这里，反应热和水是生成的副产物。

所述燃料电池FC生成的电能被通过转换单元410提供至所述家庭H的照明装置、电视、冰箱、空调等。可以将外部电源线420连接至所述转换单元410，该外部电源线420用于提供来自发电站的外部电源。当每个家庭H的燃料电池FC供应的电力不稳定时，通过所述外部电源线420向每个家庭H提供外部电源，从而总是能稳定地对家庭H供应电能。

利用所述燃料电池FC生成的热能对每个家庭H安装的热水储罐510内存储的水进加热。

所述热水储罐510内存储的热水不仅被提供至每个家庭H，而且对每个家庭H的室内空间进行加热。通过与从外部提供的水相混合，可以对每个家庭H使用的热水进行温度控制。通过用于加热的热水供应管道540加热室内空间，并且加热温度可以通过控制器(未示出)控制。

当所述热水储罐510内存储的水要被迅速加热或者需要高温水时，操作补充加热单元610。

以下将说明根据本发明第二实施例的所述补充加热单元610的操作。

当要操作作为催化剂燃烧器实现的补充加热单元610时，打开第一开关阀360并且关闭第二开关阀370。因此，将反应后在所述燃料电池FC处残余的氢气提供至所述补充加热单元610。然后，所述补充加热单元610对存储在所述热水储罐510内的水进行迅速加热。反之，当不操作所述补充加热单元610时，关闭所述第一开关阀360并且打开所述第二开关阀370。因此，重新收集在反应后残余在所述燃料电池FC处的氢气，并进而将其提供至正在另一家庭H内操作的另一燃料电池FC。

即使当不操作所述燃料电池FC时，也可以操作所述补充加热单元610。这里，被提供至所述分支管道320的氢气可以通过所述燃料电池FC或第二连接管道350被直接引入所述补充加热单元610。当不对其施加负载时，该燃料电池FC不使用氢气。

参考图5，说明根据第三实施例的补充加热单元610。LNG通过燃气连接管道720被提供至所述补充加热单元610。然后，在所述补充加热单元610内燃烧所述燃气，进而加热在所述热水储罐510内存储的水。将反应后的在所述燃料电池FC处残余的氢气提供至所述补充加热单元610，从而在其内燃烧，从而对所述热水储罐510存储的水进行加热。如图6所示，反应后的残余在所述燃料电池FC处的氢气不通过在所述燃料电池FC和所述补充加热单元610之间的连接管道340提供至所述补充加热单元610，而是通过与所述燃料电池FC连接的另一连接管道380被提供至所述燃料电池FC，或者被提供至另一家庭安装的燃料电池FC。

被提供至所述燃气连接管道720的LNG通过燃气分支管道730被送到厨房用具。

在本发明中，在所述公寓建筑B的每个家庭H处安装所述燃料电池FC，并在所述公寓建筑B的地下室额外地安装用于向所述燃料电池FC提供氢气的所述公共重整器RF。因此，使得公寓建筑B的每个家庭H内部的所述燃料电池FC的安装空间最小化。如果在公寓建筑B的每个家庭H处安装燃料电池FC和所述公共重整器，则会增加用于所述燃料电池FC和所述公共重整器的安装空间，进而减少了每个家庭H的内部生活空间。通常，所述燃料电池和所述公共重整器占用了燃料电池系统内的绝大部分的空间。所述公共重整器占用了大约所述燃料电池系统的整个尺寸的2/5。在本发明中，由于用一个公共重整器代替了在公寓建筑B的每个家庭H处安装的重整器，所以每个家庭H的内部空间得到了最大化。

进一步地，在本发明中，在所述公寓建筑B的每个家庭H处安装所述燃料电池FC，并采用一个公共重整器来向每个燃料电池FC提供氢气，从而形成紧凑的整个系统。因此，降低了造价和安装成本，并且可以较容易地维护该系统。

此外，在本发明中，由于在公寓建筑B的每个家庭H处安装所述燃料电池燃料电池FC而对采用了一个公共重整器来向每个燃料电池FC提供氢气，因此提高了所述燃料电池系统的效率。

通常，燃料电池系统由一个燃料电池和一个用于向所述燃料电池FC提供氢气的重整器组成。当不对所述燃料电池FC施加负载时，所述燃料电池系统不运行。反之，当对所述燃料电池FC施加负载时，运行所述燃料电池系统。由于停止后再正常重新运行所述燃料电池系统需要花费许多时间，所以当将其停止然后再重新运行的次数增加时，会降低所述燃料电池系统的效率。

然而，在本发明中，由于所述公寓建筑B的每个家庭H都安装了所述燃料电池FC，以及采用了向每个燃料电池FC提供氢气的一个公用重整器，所以总是可以将电能提供至每个家庭H。因此，负载总是施加到所述燃料电池FC，进而所述燃料电池系统极少停止，从而提高了所述燃料电池系统的效率。

根据本发明的第二实施例，所述公共重整器生成的氢气具有高纯度。重新收集反应后在所述燃料电池FC处残余的氢气，进而将其提供至需要氢气的另一燃料电池FC，或者将其提供至所述补充加热单元从而对所述热水储罐510内存储的水加热。因此，氢气的使用效率得以最大化。

根据本发明的第三实施例，当在使用电能较多而使用热能较少的夏季时，运行所述燃料电池FC而停止所述补充加热单元610，从而对每个家庭充分提供电能。反之，当在使用电能较少而使用热能较多的冬季时，运行所述燃料电池FC和所述补充加热单元610，从而对每个家庭充分提供热能。因此，在夏季和冬季，均可以稳定地运行所述燃料电池FC，并且可以对每个家庭稳定地提供电能和热能。

根据本发明的第四实施例，如图7所示，将所述燃料电池FC应用于某一地区的而非某一公寓建筑的多家庭(HB)。亦即，在某一地区的HB内部的每个家庭处安装所述燃料电池FC，且在所述地区安装公共重整器。通过利用管道系统将所述公共重整器与每个家庭连接，将所述公共重整器生成的氢气提供至安装在每个家庭处的燃料电池FC。提供热水储罐510，其用于存储所述燃料电池FC提供的热能，并且存储于其内的水被用作热水或者用于加热。所述燃料电池FC、所述公共重整器、所述热水储罐510以及所述管道系统具有与上述各部相同的构造和作用。

如上所述，在根据本发明的利用燃料电池的所述多家庭能量供应系统中，通过利用燃料电池将电能和热能提供至每个家庭，在每个家庭中使用于所述系统安装的空间得以最小化，安装成本得以降低，并且可以容易地维护所述系统。因此，减少了燃油的使用量，进而减少了环境污染，并且提高了所述整个系统的竞争性。

进一步地，由于提高了氢气使用效率，并且提高了所述燃料电池系统的驱动效率，所以减少了被提供至所述燃料电池系统的燃料量。

在不偏离于其精神或者基本特征的情况下，本发明可以以若干形式实施，所以应该认为本发明并非通过上述说明书的任意细节而被限制于上述实施例，除非另作说明，否则应该认为本发明广泛地属于如所附权利要求书所定义的精神和范围之内，因此落入所述权利要求书的边界和界限的、或者该边界和界限的等效物之内的全部变化和修改均被认为包含在所附权利要求书之内。

Claims (24)

1.一种用于向多个建筑单元提供能量的系统，包含：

多个燃料电池，其安装在多个建筑单元中；

公共重整器，其用于通过燃料生成氢气；

管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供至所述多个燃料电池中的每个；以及

多个转换器，其用于将所述多个燃料电池生成的电能转换为被提供至所述多个建筑单元中的每个的电能。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步地包含：压力摆动吸收器(PSA)，其用于提高所述公共重整器生成的氢气的纯度。

3.根据权利要求2所述的系统，进一步地包含氢气储罐，其用于存储由所述PSA提纯的氢气。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管道系统包含：

与所述公共重整器连接的主管道；以及

与所述主管道和所述多个燃料电池连接的分支管道。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管道系统进一步地包含多个控制单元，其用于控制被提供至所述多个燃料电池中的每个燃料电池的氢气量。

6.根据权利要求1所述的系统，其中将外部电源线连接至每个所述转换器，所述外部电源线用于提供来自发电站的外电源。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，每个所述建筑单元是家庭。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述多个家庭是单个公寓建筑内的各公寓。

9.一种用于向多个建筑单元提供能量的系统，包含：

多个燃料电池，其安装在多个建筑单元内；

公共重整器，其用于通过燃料生成氢气；

管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供到所述多个燃料电池中的每个；

多个热水储罐，其安装在所述多个建筑单元内，其用于向所述多个建筑单元供应热水，由所述多个燃料电池加热存储在所述多个热水储罐内的水；以及

多个转换器，其安装在所述多个建筑单元内，其用于将所述多个燃料电池生成的电能转换为被提供至所述多个建筑单元的电能。

10.根据权利要求9所述的系统，进一步地包含压力摆动吸收器(PSA)，其用于提高所述公共重整器生成的氢气的纯度。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步地包含氢气储罐，其用于存储由所述PSA提纯的氢气。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述PSA将所述氢气纯度提高至95％的纯度以上。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述管道系统包含：

与所述公共重整器连接的主管道；以及

与所述主管道和所述多个燃料电池连接的分支管道。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述管道系统进一步地包含多个控制单元，其用于控制被提供至所述多个燃料电池中的每个的氢气量。

15.根据权利要求9所述的系统，其中，将外部电源线连接至每个所述转换器，所述外部电源线用于提供来自发电站的外电源。

16.根据权利要求9所述的系统，进一步地包含多个补充加热单元，其用于对所述热水储罐内存储的水进行迅速加热。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，每个所述补充加热单元包含催化剂燃烧器，其用于通过燃烧氢气产生热量。

18.一种用于向多个建筑单元提供能量的系统，包含：

多个燃料电池，其安装在多个建筑单元内；

公共重整器，其与用于向所述多个建筑单元中的每个建筑单元提供燃气的燃气供应管道相连接，其通过来自所述燃气供应管道的燃气生成氢气；

管道系统，其用于将所述公共重整器生成的氢气提供到所述多个燃料电池中的每个；

多个热水储罐，其安装在所述多个建筑单元内，其用于向所述多个建筑单元供应热水，由所述多个燃料电池加热存储在所述多个热水储罐内的水；

多个补充加热单元，其用于通过利用来自所述燃气供应管道的燃气和反应后在燃料电池处残余的氢气中的至少其中之一对所述多个热水储罐内存储的水进行加热；以及

多个转换器，其安装在所述多个建筑单元内，其用于将通过所述多个燃料电池生成的电能转换为被提供至所述多个建筑单元的电能。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，被提供至所述燃气供应管道的燃气是液化天然气(LNG)。

20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述多个补充加热单元中的每个补充加热单元包含催化剂燃烧器，其用于燃烧LNG和氢气。

21.根据权利要求18所述的系统，进一步地包含：

连接管道，其用于将反应后在燃料电池处残余的氢气从燃料电池提供至补充加热单元；

燃气连接管道，其用于从所述燃气供应管道提供燃气至补充加热单元；

第一流量控制阀，其安置在所述连接管道上；以及

第二流量控制阀，其安置在所述燃气连接管道上。

22.根据权利要求18所述的系统，其中，将外部电源线连接至所述多个转换器中的每个转换器，所述外部电源线用于提供来自发电站的外电源。

23.根据权利要求18所述的系统，进一步地包含压力摆动吸收器(PSA)，其用于提高所述公共重整器生成的氢气的纯度。

24.根据权利要求17所述的系统，进一步地包含氢气储罐，其连接至所述管道系统，用于存储通过所述PSA提纯的氢气。

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