本发明专利技术涉及一种用于在经由风道系统(2)供给热空气的高温电池(5)或经由风道系统(2)供给热空气的高温电解槽(5)中控制温度的控制系统(1)。所述控制系统包括至少两个温度探针(10,11)，其被设计用于检测所述风道系统(2)中的两个不同位置(O1,O2)处的温度；用于物理调节空气的至少一个空气调节单元(20)，其被连接至所述高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的风道系统(2)中；以及回流管道(30)，其将由所述高温电池(5)或高温电解槽(5)排出热空气回流至所述风道系统(2)的设置在所述高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的位置，并将热空气输送进所述风道系统。所述控制系统(1)根据由所述温度探针(10,11)测得的温度控制第一空气调节单元(20)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于控制经由管道系统供给热空气的高温电池或经由管道系统供给热空气的高温电解槽中的温度的控制系统。为了提供合适的工作温度，必须向高温电池以及高温电解槽供给足够的热量。因此，在如DE 10 2009 057 720.3所述的高温电池中，例如须将电池单元加热至至少700℃的温度水平以确保有效的操作。同样，如EP12163588所述，例如向高温电解槽供热以便于能够操作高效的电化学气体分离设备。这两种装置的效率受到例如确定该装置中必须的离子通量(ion fluxes)的工作温度的显著影响。在这种情况下，所须热量可至少部分地由向高温电池或高温电解槽输送的热空气流产生。然而，这样的热空气的温度水平不必达到所述高温电池或高温电解槽的工作温度的水平，但其应足够高以便于能够作出显著的热量贡献。因此，在目前的情况下热空气被理解成温度水平高于环境温度的经热调节的空气。在本专利技术的范围内，高温电池以及高温电解槽具有至少300℃，优选至少650℃的工作温度。特别地，该温度要足够高，以便于能够根据设计操作至少部分地基于固体电解质型燃料电池(solid electrolyte fuel cell)(SOFC)工作的高温电池或高温电解槽。在这种情况下，一般需要至少650℃的温度。由被设计成固体电解质型燃料电池(SOFC)的高温燃料电池的技术范围已知了可比较的操作的前提条件。因此，在US 2004/0013913 A1中描述了，r>例如借由空气管道系统将经加热的空气供给高温燃料电池。在这种情况下进行加热以通过热交换器和合适的加热装置来调节输送至高温燃料电池的空气。从回流管道中部分提取由热交换器释放至空气的能量，该回流管道从高温燃料电池中排出使用后的空气并将其输送至热交换器。因此，根据从高温燃料电池中排出的热空气的量，可借助于热交换器在热循环回路中将较多或较少量的热量再次输送至高温燃料电池，从而可最小化整体的热损失。此外，伴随回流的增加，贯穿燃料电池的温度梯度可被降低。由控制系统来进行输送至空气流的热能的总量的控制，所述控制系统确定了额外的外部热量的输入以便于能够将足够的总热量最终供给高温燃料电池。但是，不同于高温燃料电池的情况，由于通常在不同的且时间性变化(temporally variable)的负载和工作条件下进行高温电池或高温电解槽的操作，必须将热量以时间性变化的方式供给所述高温电池或高温电解槽。在高温电解槽的情况下，通常以吸热的方式(endothermally)地进行吸收电能的过程步骤，其须要热量的供给。与此相反，通常以放热的方式进行释放化学能的过程步骤。如果不以交替进行这两种操作类型的方式来运行高温电解槽，那么就必须变化性地供给热量。类似地，可以在两种不同的工作状态下运行高温电池，吸收电能且吸热的冲电状态以及释放电能且放热的放电状态。因此，如果彼此交替地选择这两种工作状态，那么这种情况下也必须变化性地供给热量。此外，可提供高温电池或高温电解槽以吸收来自于可再生的波动能源(fluctuating energy sources)(风能、太阳能)的多余能量。这导致待吸收的功率的连续变化并从而导致其工作状态的变化。但是，不同的工作状态通常还需要空气供给中彼此不同的质量流。然而其结果是，原则上高温电池或高温电解槽的操作不同于通常仅具有单个经限定的工作状态的高温燃料电池的操作。如果向高温电池或高温电解槽供给时间性变化的空气质量流，那么如US 2004/0013913 A1所述，并不能以足够的效率运转热调节。在这种情况下，可能会特别需要将更高的热量输入空气流，这仅可借助于由外部热源提供的大量热能来满足。在这种情况下，来自于回流管道的专门(exclusively)的热输入被证明是不够积极有利的。此外，控制速度被证明是不足以快速加热大量的空气流的。因此，有必要在技术方面提出一种用于控制经由管道系统供给热空气的高温电池或经由管道系统热空气的高温电解槽的温度的控制系统，其避免了现有技术的不足之处。特别地，还能在空气供给中的质量流变化的情况下能够有能效地操作。此外，能够向高温电池或高温电解槽供给时间性变化的质量流，其中以较为高能效的方式进行该质量流的热调节。本专利技术的目的是通过根据权利要求1的控制系统来实现的。特别地，本专利技术的目的通过一种用于控制经由空气管道系统供给热空气的高温电池或经由空气管道系统供给热空气的高温电解槽的温度的控制系统来实现，所述控制系统包括至少两个温度探针，其被设计用来检测所述空气管道系统中的两个不同地方的温度；用于物理调节空气的至少一个第一调节单元，其被连接至所述高温电池或高温电解槽上游的空气管道系统中；以及回流管道，其将由所述高温电池或高温电解槽排出的热空气回流至所述空气管道系统的设置在所述高温电池或高温电解槽上游的位置，并将热空气再次输送进所述空气管道系统，其中所述控制系统根据由所述温度探针测得的温度控制所述第一调节单元。在这一点上，可以注意到，根据本专利技术的空气管道系统包括空气供给管道的所有部分和空气排出管道。该空气管道系统还包括适用于高温电池内部或高温电解槽内部的热空气管道的部分。因此，这样来设计根据本专利技术权利要求1的控制系统使得至少一些由高温电池或高温电解槽排出的热空气回流至所述空气管道系统并将所述热空气再次输送进该空气管道系统，其中于布置在所述高温电池或高温电解槽上游的位置处进行输送。由此，不仅将热能传递至供给高温电池或高温电解槽的空气流而且还对热空气进行了温度控制。其结果是，不仅在其热含量方面而且还在其质量流方面改变了空气流。同时，由于可以在组成方面，即各个分压方面改变从高温电池或高温电解槽排出的热空气，因此还可在其化学组成方面改变所述空气流。因此，例如从高温电池或高温电解槽排出的热空气可具有增高或有时甚至降低的氧气水平。例如通过混合经再循环的热空气和新鲜的空气可调节被再次输送至高温电池或高温电解槽的空气中的氧含量。由此，还可以影响高温电池或高温电解槽中的电化学过程的效率，因为这些均取决于浓度。此外，根据本专利技术的控制系统具有至少一个调节单元，其根据由温度探针测得的温度来控制。所述调节单元可适用于在热含量以及质量流方面调节空气流。同样地，还可以同时调节热含量以及质量流。这种情况下，温度探针在空气管道系统中不同的地方检测空气的温度，以便于可以通过比较这两个温度来对调节单元进行合适的操作变化。由此，通过控制系统来启动操作<本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在经由空气管道系统(2)供给热空气的高温电池(5)或经由空气管道系统(2)供给热空气的高温电解槽(5)中控制温度的控制系统(1)，所述控制系统包括至少两个温度探针(10,11)，其被设计用于检测所述空气管道系统(2)中的两个不同位置(01,02)处的温度；用于物理调节空气的至少一个第一调节单元(20)，其被连接至所述高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的空气管道系统(2)中；以及回流管道(30)，其将由所述高温电池(5)或高温电解槽(5)排出的热空气回流至所述空气管道系统(2)的设置在所述高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的位置，并将热空气再次输送进所述空气管道系统(2)，其中所述控制系统(1)根据由所述温度探针(10,11)测得的温度控制所述第一调节单元(20)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.11 DE 102012209698.11.一种用于在经由空气管道系统(2)供给热空气的高温电池(5)或经由空
气管道系统(2)供给热空气的高温电解槽(5)中控制温度的控制系统(1)，所述
控制系统包括至少两个温度探针(10,11)，其被设计用于检测所述空气管道系
统(2)中的两个不同位置(01,02)处的温度；用于物理调节空气的至少一个第一
调节单元(20)，其被连接至所述高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的空气管道
系统(2)中；以及回流管道(30)，其将由所述高温电池(5)或高温电解槽(5)排出
的热空气回流至所述空气管道系统(2)的设置在所述高温电池(5)或高温电解
槽(5)上游的位置，并将热空气再次输送进所述空气管道系统(2)，其中所述
控制系统(1)根据由所述温度探针(10,11)测得的温度控制所述第一调节单元
(20)。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统(1)还具
有连接至所述回流管道(30)的第二调节单元(21)，将所述第二调节单元(21)
设计成流量发生器并且适用于将流施加至所述回流管道(30)中存在的热空
气，其中所述控制系统(1)还根据由所述温度探针(10,11)测得的温度来控制
所述第二调节单元(21)。
3.如前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，于所述空
气管道系统(2)中在所述高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的第一位置(01)处
设置第一温度探针(10)，并且于所述空气管道系统(2)中在所述高温电池(5)
或高温电解槽(5)下游的第二位置(02)处设置另外的第二温度探针(11)。
4.如前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，于所述空
气管道系统(2)中在高温电池(5)或高温电解槽(5)上游的第一位置(01)处设置
第一温度探针(10)，并且在高温电池(5)或高温电解槽(5)中设置另外的第二温
度探针(11)。
5.如前述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，提供至少
三个温度探针(10,11,12)，其中于所述空气管道系统(2)中在所述高温电池(5)
或高温电解槽(5)上游的...
【专利技术属性】
技术研发人员：U伦克，A特里梅尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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