一种固体氧化物燃料电池热休眠及热启动方法技术

本发明专利技术公开了一种固体氧化物燃料电池热休眠及热启动方法，其中热休眠方法包括如下步骤：通过热传感器检测固体氧化物燃料电池的温度并生成温度信号；处理器接收温度信号，根据固体氧化物燃料电池的温度控制热执行器的功率。其中热启动方法，为从热休眠状态进行固体氧化物燃料电池的启动，逐步降低热执行器的功率，直至固体氧化物燃料电池工作放热可以维持工作温度。基于本发明专利技术，固体氧化物燃料电池在待机时采取热休眠的工作模式，关闭气体供给系统，利用电池管理系统提供小功率电能，维持设备600度以上高温；在需要燃料电池输出功率时采取热启动模式，避免冷启动造成的启动时间长和寿命衰减等问题。

A thermal dormancy and hot start method for solid oxide fuel cells

The invention discloses a method for thermal dormancy and thermal start-up of solid oxide fuel cells, in which the thermal dormancy method comprises the following steps: detecting the temperature of solid oxide fuel cells by thermal sensors and generating temperature signals; the processor receives temperature signals and controls the thermal actuator according to the temperature of solid oxide fuel cells. Power. Thermal starting method is to start solid oxide fuel cell from thermal dormancy state, gradually reduce the power of thermal actuator until the working temperature of solid oxide fuel cell can be maintained. Based on the present invention, solid oxide fuel cell adopts thermal dormancy mode when standby, closes gas supply system, uses battery management system to provide low-power electric energy, maintains high temperature of equipment above 600 degrees, and adopts thermal start mode when the output power of fuel cell is needed to avoid long start-up time caused by cold start-up. And life attenuation.

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池热休眠及热启动方法
本专利技术涉及新能源技术，具体涉及一种固体氧化物燃料电池热休眠及热启动方法。
技术介绍
固体氧化物燃料电池技术有诸多优点，例如：高达60％以上的发电效率，无运动部件无噪音，清洁能源低污染等等。但固体氧化燃料电池与常温燃料电池或内燃机相比，存在启动时间长达数小时和启动次数受限等缺点，尤其是应用于车船等交通工具时，启动慢的问题将更加突出。固体氧化物然燃料电池正常工作温度在600℃以上，冷启动时需要从常温升高到正常工作温度，由于材料限制和燃料系统较大的热惯性系数，冷启动升温速率小于5℃/min，导致固体氧化物燃料电冷启动需要数小时。同时，固体氧化物燃料电池热循环次数有限，冷启动将大大减少固体氧化物燃料电池寿命，不利于系统运行。
技术实现思路
为克服现有技术中的不足，第一方面本专利技术目的是提供一种固体氧化物燃料电池保温结构。本专利技术解决上述技术问题的技术手段如下：一种固体氧化物燃料电池保温结构，包括处理器、电池管理系统、中空封闭结构的隔热保护盒、高温设备以及设置在所述隔热保护盒内的固体氧化物燃料电池；所述固体氧化物燃料电池的功率输出端通过穿过所述隔热保护盒的电导线与所述电池管理系统电连接；所述固体氧化物燃料电池与所述高温设备连接；所述隔热保护盒内设置有分别与所述处理器电连接的热执行器、热传感器；所述热执行器用于为所述隔热保护盒内环境供热，所述热传感器用于检测所述隔热保护盒内温度。进一步地，所述高温设备设置在所述隔热保护盒内；所述高温设备的燃料输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的燃料进气管与外部燃料源相连接；所述高温设备的空气输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的空气进气管与外部空气连通；所述高温设备的废气输出端通过穿过所述隔热保护盒下端面的尾气排放管与外部空气连通。同理还可采用所述高温设备设置在所述隔热保护盒外的方案；这样方案下：所述固体氧化物燃料电池的燃料输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的燃料进气管以及所述高温设备与外部燃料源相连接；所述固体氧化物燃料电池的空气输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的空气进气管以及所述高温设备与外部空气连通；所述固体氧化物燃料电池的废气输出端通过穿过所述隔热保护盒下端面的尾气排放管以及所述高温设备与外部空气连通。进一步地，所述隔热保护盒为多层复合结构，由外至内依次为不锈钢外壳、真空层、热箱外壳以及保温材料层。通过多层结构，提高所述隔热保护盒的隔热性能。进一步地，所述热执行器为电热设备；所述电池管理系统的功率输出端与负载以及辅助负载电连接。第二方面，本专利技术提出了一种固体氧化物燃料电池热休眠方法，包括如下步骤：当所述固体氧化物燃料电池待机休眠时，通过所述热执行器工作供热维持所述固体氧化物燃料电池的温度在其工作温度的范围内。进一步地，所述热执行器为电热设备；将所述热执行器与所述电池管理系统电连接，通过所述热执行器工作供热维持所述固体氧化物燃料电池的温度在最低工作温度以上。进一步地，所述通过所述高温设备的电热设备供热维持所述固体氧化物燃料电池的温度在最低工作温度以上具体包括：通过所述热传感器检测所述固体氧化物燃料电池的温度并生成温度信号；所述处理器接收所述温度信号，根据所述固体氧化物燃料电池的温度控制所述热执行器的功率。进一步地，所述根据所述温度信号控制所述热执行器的功率具体包括：设置最低安全温度，所述最低安全温度大于最低工作温度；当所述固体氧化物燃料电池的温度低于所述最低安全温度时，提高所述热执行器的功率直至所述固体氧化物燃料电池的温度不低于所述最低安全温度。第三方面，本专利技术提出了一种固体氧化物燃料电池热启动方法，包括如下步骤：开启所述固体氧化物燃料电池空气及燃料供给，启动所述固体氧化物燃料电池；所述固体氧化物燃料电池发电并发热；通过所述热传感器检测所述固体氧化物燃料电池的温度并生成温度信号；所述处理器接收所述温度信号，并根据所述温度信号控制所述热执行器的功率保持所述固体氧化物燃料电池的温度在其工作温度的范围内。即在所述固体氧化物燃料电池开始工作放热时，在监控下逐步地平稳降低所述热执行器的功率，使得所述固体氧化物燃料电池实行平稳的热启动。基于本专利技术，固体氧化物燃料电池在待机时采取热休眠的工作模式，关闭气体供给系统，利用电池管理系统提供小功率电能，维持设备600度以上高温；在需要燃料电池输出功率时采取热启动模式，避免冷启动造成的启动时间长和寿命衰减等问题。附图说明图1是一实施例中本专利技术的整体结构示意图；图2为另一实施例中本专利技术的整体结构示意图；附图说明：1不锈钢外壳；2真空层；3热箱外壳；4保温材料层；5燃料进气管；6空气进气管；7尾气排放管；8固体氧化物燃料电池；9高温设备；10热执行器；11热传感器；12固体氧化物燃料电池功率总线；13热传感器连接线；14执行器连接线；15负载；16辅助负载；17电池管理系统。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种固体氧化物燃料电池保温结构，包括处理器、电池管理系统17、中空封闭结构的隔热保护盒、高温设备9以及设置在隔热保护盒内的固体氧化物燃料电池8；固体氧化物燃料电池8的功率输出端通过穿过隔热保护盒的电导线与电池管理系统17电连接；固体氧化物燃料电池8与高温设备9连接；隔热保护盒内设置有分别与处理器电连接的热执行器10、热传感器11；热执行器10用于为隔热保护盒内环境供热，热传感器11用于检测隔热保护盒内温度。如图1所述，基于高温设备9设置在隔热保护盒内的情况下:高温设备9的燃料输入端通过穿过隔热保护盒下端面的燃料进气管5与外部燃料源相连接；高温设备9的空气输入端通过穿过隔热保护盒下端面的空气进气管6与外部空气连通；高温设备9的废气输出端通过穿过隔热保护盒下端面的尾气排放管7与外部空气连通。如图2所示，相应地，还可采用高温设备9设置在隔热保护盒外的方案；固体氧化物燃料电池8的燃料输入端通过穿过隔热保护盒下端面的燃料进气管5以及高温设备9与外部燃料源相连接；固体氧化物燃料电池8的空气输入端通过穿过隔热保护盒下端面的空气进气管6以及高温设备9与外部空气连通；固体氧化物燃料电池8的废气输出端通过穿过隔热保护盒下端面的尾气排放管7以及高温设备9与外部空气连通。无论采用高温设备9设置在隔热保护盒外还是内的方案，其宗旨均为通过穿过隔热保护盒的管道将隔热保护盒内外的设备连接，提高隔热性能。将隔热保护盒的下端面设为设置管道的位置，这样泄漏的热量产生的热空气会上升，将一部分热量回流至隔热保护盒，进一步减少热量的散失。高温设备9与固体氧化物燃料电池8通过多条管道连通，其中高温设备9将燃料预处理，将空气升温并利用尾气的热量等均为现有技术，此处不作赘述。优选地，隔热保护盒为多层复合结构，由外至内依次为不锈钢外壳1、真空层2、热箱外壳3以及保温材料层4。优选地，热执行器10为电热设备；优选地，电池管理系统17的功率输出端与负载15以及辅助负载16电连接。实际工作中，处理器、热执行器10、以及热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体氧化物燃料电池保温结构，其特征在于：包括处理器、电池管理系统(17)、中空封闭结构的隔热保护盒、高温设备(9)以及设置在所述隔热保护盒内的固体氧化物燃料电池(8)；所述固体氧化物燃料电池(8)的功率输出端通过穿过所述隔热保护盒的电导线与所述电池管理系统(17)电连接；所述固体氧化物燃料电池(8)与所述高温设备(9)连接；所述隔热保护盒内设置有分别与所述处理器电连接的热执行器(10)、热传感器(11)；所述热执行器(10)用于为所述隔热保护盒内环境供热，所述热传感器(11)用于检测所述隔热保护盒内温度。

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池保温结构，其特征在于：包括处理器、电池管理系统(17)、中空封闭结构的隔热保护盒、高温设备(9)以及设置在所述隔热保护盒内的固体氧化物燃料电池(8)；所述固体氧化物燃料电池(8)的功率输出端通过穿过所述隔热保护盒的电导线与所述电池管理系统(17)电连接；所述固体氧化物燃料电池(8)与所述高温设备(9)连接；所述隔热保护盒内设置有分别与所述处理器电连接的热执行器(10)、热传感器(11)；所述热执行器(10)用于为所述隔热保护盒内环境供热，所述热传感器(11)用于检测所述隔热保护盒内温度。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池保温结构，其特征在于：所述高温设备(9)设置在所述隔热保护盒内；所述高温设备(9)的燃料输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的燃料进气管(5)与外部燃料源相连接；所述高温设备(9)的空气输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的空气进气管(6)与外部空气连通；所述高温设备(9)的废气输出端通过穿过所述隔热保护盒下端面的尾气排放管(7)与外部空气连通。3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池保温结构，其特征在于：所述高温设备(9)设置在所述隔热保护盒外；所述固体氧化物燃料电池(8)的燃料输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的燃料进气管(5)以及所述高温设备(9)与外部燃料源相连接；所述固体氧化物燃料电池(8)的空气输入端通过穿过所述隔热保护盒下端面的空气进气管(6)以及所述高温设备(9)与外部空气连通；所述固体氧化物燃料电池(8)的废气输出端通过穿过所述隔热保护盒下端面的尾气排放管(7)以及所述高温设备(9)与外部空气连通。4.根据权利要求1-3任一所述的固体氧化物燃料电池保温结构，其特征在于：所述隔热保护盒为多层复合结构，由外至内依次为不锈钢外壳(1)、真空层(2)、热箱外壳(3)以及保温材料层(4)。5.根据权利要求4所述的的固体氧化物燃料电池保温结构，其特征在于：所述热执行器(10)为电热设备；所述电池管理系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李箭，张凯，李曦，池波，蒲健，蒋建华，贾礼超，颜冬，
申请(专利权)人：武汉华科福赛新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42