氢品质监测器制造技术

一对燃料电池，其被配置为氢气纯度监测器。起到参比电池作用的第一电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电流，并且具有第一燃料入口，所述第一燃料入口被配置为从第一氢气源接收氢气。起到试验电池作用的第二燃料电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电流，并且具有第二燃料入口，所述第二燃料入口被配置为从第二氢气源接收氢气。控制系统被配置为向每个燃料电池施加电负荷并且确定每个燃料电池的电输出。控制系统具有用于比较所述第一和第二燃料电池的电输出的比较器以及纯度监测器输出设备，所述纯度监测器输出设备被配置为基于所述比较器的输出提供氢气纯度的指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一对燃料电池，其被配置为氢气纯度监测器。起到参比电池作用的第一电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电流，并且具有第一燃料入口，所述第一燃料入口被配置为从第一氢气源接收氢气。起到试验电池作用的第二燃料电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电流，并且具有第二燃料入口，所述第二燃料入口被配置为从第二氢气源接收氢气。控制系统被配置为向每个燃料电池施加电负荷并且确定每个燃料电池的电输出。控制系统具有用于比较所述第一和第二燃料电池的电输出的比较器以及纯度监测器输出设备，所述纯度监测器输出设备被配置为基于所述比较器的输出提供氢气纯度的指示。【专利说明】氢品质监测器 本专利技术涉及用于监测氢气供应的品质的装置和方法。 在燃料电池中将氢气作为用于发电的燃料的用途正变得越来越重要。对于最优发 电来说以及对于将使用该氢气的燃料电池维持在最优条件下来说，氢气供应的纯度是重要 的。 目前，通常通过天然甲烷气体的蒸汽转化来合成用于燃料电池系统的氢气。即使 在使用最优质量的实施的情况下，在氢气燃料中也可能存在许多对燃料电池运行有害的污 染物。尽管危害通常是可逆的，在最差的情况下，可能会存在高程度的污染，包括一些可以 导致对燃料电池的不可逆危害的化合物。 本专利技术的目标是提供方便的氢气质量监测器，所述氢气质量监测器尤其但不限于 适用于监测向燃料电池的燃料供应。 根据一个方面，本专利技术提供一种氢气纯度监测器，所述氢气纯度监测器包括： 第一燃料电池，所述第一燃料电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电 流，所述第一燃料电池具有第一燃料入口，所述第一燃料入口被配置为从第一氢气源接收 氢气； 第二燃料电池，所述第二燃料电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电 流，所述第二燃料电池具有第二燃料入口，所述第二燃料入口被配置为从第二氢气源接收 氢气； 控制系统，所述控制系统被配置为向每个燃料电池施加电负荷并且确定每个燃料 电池的电输出，所述控制系统包括用于比较所述第一和第二燃料电池的电输出的比较器； 和 纯度监测器输出设备，所述纯度监测器输出设备被配置为基于所述比较器的输出 提供氧气纯度的指不。 所述氢气纯度监测器可以包括包含已知纯度的氢气源的第一氢气源。所述已知纯 度的氢气源可以是含有参比气体的氢气箱。所述氢气纯度监测器可以包括氢气纯化装置， 所述氢气纯化装置偶联在所述第一燃料入口和所述第二燃料入口之间，以从所述第二氢气 源接收氢气，并且将氢气从所述第二氢气源经由作为所述第一氢气源的所述纯化装置提供 至所述第一燃料入口。所述氢气纯化装置可以包括催化纯化器。所述氢气纯化装置可以包 括钯膜。所述比较器可以被配置为在一段时间上确定所述第一和第二燃料电池中的每一个 的电压和/或电流的变化率。所述第二氢气源可以是蒸汽转化器。所述第一燃料电池可以 包括在电池组中的多个串联的燃料电池和/或所述第二燃料电池可以包括在电池组中的 多个串联的燃料电池。所述第一燃料电池和所述第二燃料电池可以形成单个燃料电池组的 一部分。所述第一燃料电池和所述第二燃料电池可以各自为质子交换膜型。所述氢气纯度 监测器被集成为更大的一次燃料电池组。 根据另一个方面，本专利技术提供一种监测氢气纯度的方法，所述方法包括： 将氢气燃料从第一氢气源供应至第一燃料电池，所述第一燃料电池被配置为由氢 气和氧化剂的电化学反应产生电流； 将氢气燃料从第二氢气源供应至第二燃料电池，所述第二燃料电池被配置为由氢 气和氧化剂的电化学反应产生电流； 向每个燃料电池施加电负荷，并且确定每个燃料电池的电输出； 比较所述第一和第二燃料电池的电输出；以及 基于比较器的输出，提供所述第一和第二氢气源中的一个的氢气纯度的指示。 现在将通过实例和参照附图来描述本专利技术的实施方案，在附图中： 图1示出了基于燃料电池的氢气质量监测器的示意图； 图2示出了备选的基于燃料电池的氢气质量监测器的示意图； 图3示出了备选的基于燃料电池的氢气质量监测器的示意图。 在此描述的方便的氢气纯度监测系统使用燃料电池技术以便监测氢气质量。纯度 监测系统提供污染检测并且可以在氢气燃料添加站使用以便在将其交付给消费者之前评 估燃料纯度。纯度监测系统还可以用于监测供给至运行的燃料电池的氢气供应，所述燃料 电池被用作，例如用于建筑或交通工具的电源（在本文中被称为一次燃料电池）。纯度监测 系统可以被用作周期性测试系统或用作"在线（in-line) "连续运行燃料监测器。 纯度监测系统使用至少两个燃料电池的构造以便监测氢气纯度。使用燃料电池进 行氢气纯度监测的优点是，与现有的元素分析装置和方法相比，其相对廉价。基于燃料电池 的纯度监测系统的另一个优点是，进行纯度监测的燃料电池根据它们特有的性质可以容易 地被配置为对完全相同的污染物敏感，所述污染物对可以与纯度监测器结合的一次燃料电 池组的运行有害。 图1示出了说明氢气纯度监测器10的第一构造的运行原理的示意图。纯度监测 器10包括第一燃料电池11和第二燃料电池12。第一燃料电池11是参比燃料电池，并且还 可以包括许多设置在串联构造中的单个燃料电池作为参比燃料电池组1。第二燃料电池12 是试验燃料电池，并且还可以包括许多设置在串联构造中的单个燃料电池作为试验燃料电 池组2。参比电池11具有燃料入口 13,并且试验电池12具有燃料入口 14。在这种布置中， 燃料入口 13、14二者均由共用氢气源5供应。氢气源5可以是任何形式的氢气源，包括但 不限于，任何形式的储存箱或容器、连续的管道供应物、或氢气发生器如蒸汽转化系统。燃 料入口 13通过纯化器16连接至氢气源5。纯化器16可以是任何形式的能够移除会降低参 比燃料电池11和试验燃料电池12的电学性能的污染物的过滤器。例如，可以使用任何形 式的催化剂活化的纯化器。优选的纯化器是钯膜。纯化器优选位于入口 13与入口 14和氢 气源5之间。可以使用任何适合的纯化器或在线气体纯化方法，如基于使用多孔介质或变 压吸附的吸附方法的那些。许多可用的氢气纯化器是可商购的，如来自SAES Pure Gas Inc 的 MicroTorr? 〇 氢气源5还可以包括输出6,所述输出6与被供应至燃料入口 14的输出是相同的 并且偶联到用于发电的一次燃料电池组电源（未示出）。 参比燃料电池11具有电输出17,并且试验燃料电池12具有电输出18。电输出 17、18二者均连接至控制器20。控制器20被配置为向燃料电池11、12中的每一个施加电 负荷（未示出），并且监测燃料电池11、12的电输出17、18。控制器20还包括比较燃料电 池11、12的电输出17、18的比较器（未示出）。控制器20还提供纯度监测器输出设备22， 所述纯度监测器输出设备22被配置为基于比较器的输出提供氢气源5的氢气纯度的指示。 在使用中，氢气源5将氢气燃料经由纯化器16供应至参比燃料电池11，但是将氢 气燃料在不纯化的情况下直接供应至试验燃料电池12。通过比较来自参比燃料电池11和 来自试验燃料电池12的性能测量，可以测试被供给至试验燃料电池的氢气中的对燃料电 池运行特别有害并且降低试验燃料电池的电学性能的污染物的存在。 控制器20可以被配置为连续地、周期地或间歇地进行性能测量。性能测量可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气纯度监测器，所述氢气纯度监测器包括：第一燃料电池，所述第一燃料电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电流，所述第一燃料电池具有第一燃料入口，所述第一燃料入口被配置为从第一氢气源接收氢气；第二燃料电池，所述第二燃料电池被配置为由氢气和氧化剂的电化学反应产生电流，所述第二燃料电池具有第二燃料入口，所述第二燃料入口被配置为从第二氢气源接收氢气；控制系统，所述控制系统被配置为向每个燃料电池施加电负荷并且确定每个燃料电池的电输出，所述控制系统包括用于比较所述第一和第二燃料电池的电输出的比较器；和纯度监测器输出设备，所述纯度监测器输出设备被配置为基于所述比较器的输出提供氢气纯度的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·詹姆斯·科尔克，西蒙·爱德华·福斯特，
申请(专利权)人：智慧能量有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB