用于燃料电池中热控制的方法和设备技术

公开了用于控制燃料电池系统的内部温度的方法和设备。该方法和系统包括测量高温燃料电池系统的燃烧器温度，所述高温燃料电池系统包括燃料电池堆叠和燃烧器，燃料电池堆叠包含至少一个燃料电池。该方法还包括将测量的燃烧器温度与预先确定的燃烧器温度设定点比较以确定在测量的燃烧器温度和预先确定的燃烧器温度设定点之间的燃烧器温度差，以及控制被供应至燃烧器的氧化剂的量以减少或增加被供应至燃烧器的氧化剂的量，以从而减小燃烧器温度差并且控制燃料电池堆叠入口温度。

Method and apparatus for thermal control in a fuel cell

Methods and apparatus for controlling the internal temperature of a fuel cell system are disclosed. The method and system includes measuring a burner temperature of a high temperature fuel cell system comprising a fuel cell stack and a burner, the fuel cell stack comprising at least one fuel cell. The method also includes the burner and burner temperature measurement temperature predetermined set point determined by the set point temperature difference between the burner in the burner temperature measurement and predetermined burner temperature, and oxidation control is supplied to the burner agent amount to reduce or increase the amount of oxidant is supplied to the burner. In order to reduce the temperature difference and burner control of fuel cell stack entrance temperature.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池中热控制的方法和设备专利
公开了用于控制燃料电池系统的内部温度的方法和设备。特别地，公开了用于控制高温燃料电池系统的内部温度的方法和设备。背景燃料电池是直接从将燃料氧化产生电力的电化学转化装置。包括固体氧化物燃料电池(SOFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的高温燃料电池系统(high-temperaturefuelcellsystem)在非常高的温度下操作，并且可以在实际的烃(practicalhydrocarbon)上直接运行，而不需要在低温燃料电池中必要的复杂且昂贵的外部燃料重整器(fuelreformer)。某些高温燃料电池可以在足够高的温度下操作使得燃料可以在燃料电池中内部地重整。本专利技术将参考固体氧化物燃料电池来描述，但是将理解，本专利技术适用于依赖于内部重整的任何高温燃料电池技术，并且还适用于不依赖于内部重整的氢作为燃料的系统(hydrogenfuelledsystem)。SOFC具有阳极和阴极，阳极供应有燃料(通常为甲烷)的流，而阴极供应有氧化剂(通常为空气)的流。SOFC在相对较高的温度典型地约1000℃下操作以维持低的内部电阻。维持这样高的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制高温燃料电池系统的内部温度的方法，包括：测量所述高温燃料电池系统的燃烧器温度，所述高温燃料电池系统包括燃料电池堆叠和燃烧器，所述燃料电池堆叠包括至少一个燃料电池；将测量的燃烧器温度与预先确定的燃烧器温度设定点比较，以确定在所述测量的燃烧器温度和所述预先确定的燃烧器温度设定点之间的燃烧器温度差；控制被供应至所述燃烧器的氧化剂的量以减少或增加被供应至所述燃烧器的所述氧化剂的量，以从而减小所述燃烧器温度差并且控制燃料电池堆叠入口温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.29 GB 1501491.31.一种用于控制高温燃料电池系统的内部温度的方法，包括：测量所述高温燃料电池系统的燃烧器温度，所述高温燃料电池系统包括燃料电池堆叠和燃烧器，所述燃料电池堆叠包括至少一个燃料电池；将测量的燃烧器温度与预先确定的燃烧器温度设定点比较，以确定在所述测量的燃烧器温度和所述预先确定的燃烧器温度设定点之间的燃烧器温度差；控制被供应至所述燃烧器的氧化剂的量以减少或增加被供应至所述燃烧器的所述氧化剂的量，以从而减小所述燃烧器温度差并且控制燃料电池堆叠入口温度。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：确定预先确定的燃料电池堆叠电流设定点；以及基于所述预先确定的燃料电池堆叠电流设定点来确定改变所述预先确定的燃烧器温度设定点的校正功能，以减小所述燃烧器温度差并且控制所述燃料电池堆叠入口温度。3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：通过测量在所述固体氧化物燃料电池系统中的所述至少一个燃料电池的温度，确定所述燃料电池堆叠温度；将测量的堆叠温度与预先确定的堆叠入口温度比较以确定堆叠温度差；以及确定改变所述预先确定的燃烧器温度设定点的校正功能以减小所述堆叠温度差。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中被供应至所述燃烧器的所述氧化剂的量通过控制阀来控制。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中被供应至所述燃烧器的所述氧化剂的量通过控制涡轮发电机的旋转速度来控制。6.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括通过计算从接收自被定位在所述燃烧器处的温度传感器的测量结果计算的平均值燃烧器温度差、众数燃烧器温度差或中位数燃烧器温度差，来确定平均燃烧器温度差。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述平均燃烧器温度差经由比例积分微分控制器来确定。8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，还包括基于所述平均燃烧器温度差来控制被供应至所述燃烧器的所述氧化剂的量。9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其中所述方法包括设定在其下操作所述涡轮发电机的预先确定的发电机设定点。10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中所述发电机设定点在从约每分钟60,000转至约每分钟100,000转的范围内、或在从约每分钟72,000转至约每分钟96,000转的范围内或是约每分钟84,000转。11.一种高温燃料电池系统，包括：燃料电池堆叠、压缩机和阀，所述燃料电池堆叠包括至少一个燃料电池，每个燃料电池包括电解质、阳极和阴极，所述压缩机被布置成将所述氧化剂的至少一部分供应至所述至少一个燃料电池的所述阴极，燃料供应部被布置成供应至所述至少一个燃料电池的所述阳极，所述燃料电池被布置成将来自所述至少一个燃料电池的所述阳极的未使用的燃料的一部分供应至燃烧器，氧化剂供应部被布置成供应所述燃烧器，所述燃烧器被布置成将所述燃烧器的废气供应至热交换器的第一入口至所述阀，来自所述压缩机的所述氧化剂的所述至少一部分和来自所述至少一个燃料电池的所述阴极的所述未使用的氧化剂被布置成被供应至所述热交换器的第二入口以预热被供应至所述至少一个燃料电池的所述阴极的所述氧化剂，所述热交换器包括温度传感器，所述温度传感器被配置成测量在所述热交换器的所述第二入口处的温度，所述热交换器被布置成将来自所述压缩机的所述氧化剂的所述至少一部分和来自所述至少一个燃料电池的所述阴极的所述未使用的氧化剂从所述热交换器的第二出口供应至所述至少一个燃料电池的所述阴极；以及控制器，所述控制器被配置成确定所述高温燃料电池的燃烧器温度，所述高温燃料电池包括燃料电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：米凯莱·博佐洛，阿尔贝托·特拉韦尔索，亚当·皮尔斯，
申请(专利权)人：LG燃料电池系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US