一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法，包括：检测各进气管道的压力是否均大于0.3MPa、电池反应堆的气密性是否完好；若压力均大于0.3MPa，且所述气密性完好，则启动点火加热装置，使电池反应堆的温度上升；当电池反应堆的温度分别依次到达200℃、450℃和800℃时，SOFC燃料电池热电联供系统分别执行以下步骤，通保护气、空气，启动阴阳极气体预加热装置，和先打开燃料管道阀门、再关闭保护气管道阀门；使得系统能够安全高效地工作，对外输出直流电。

A control method for SOFC fuel cell cogeneration system

The invention discloses a control method for the combined heat and power supply system of SOFC fuel cell, which comprises: detecting whether the pressure of each inlet pipe is greater than 0.3 MPa, and whether the air tightness of the battery reactor is intact; starting the ignition heating device if the pressure is greater than 0.3 MPa and the air tightness is intact, so as to raise the temperature of the battery reactor. When the temperature of the battery reactor reaches 200, 450, and 800 in turn, the SOFC fuel cell cogeneration system performs the following steps: venting the protective gas and air, starting the cathode and anode gas preheating device, opening the fuel pipeline valve first, then closing the protective gas pipeline valve; making the system safe and efficient. To work and export DC power to the outside world.

【技术实现步骤摘要】
一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法。
技术介绍
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料气体和氧气作为发电来源，没有机械传动部件，故没有声污染，且排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。然而，燃料电池热电联供系统中，为了使系统能够安全高效地工作，往往需要一套严格的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法，使得SOFC燃料电池热电联供系统能够安全高效地工作。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法，包括：检测各进气管道的压力是否均大于0.3MPa、电池反应堆的气密性是否完好；若压力均大于0.3MPa，且所述气密性完好，则启动点火加热装置，使电池反应堆的温度上升；当检测到电池反应堆的温度大于等于200℃时，打开保护气管道阀门和空气管道阀门，使得保护气进入电池反应堆的阳极，空气进入电池反应堆的阴极；当检测到电池反应堆的温度大于等于450℃时，启动阴阳极气体预加热装置，使电池反应堆的温度继续上升；当检测到电池反应堆的温度大于等于800℃时，先打开燃料管道阀门，再关闭保护气管道阀门，使得燃料气体进入电池反应堆的阳极；检测燃料电池的开路电压是否大于等于其规定值，检测燃料电池的内阻是否小于等于其规定值；若燃料电池的开路电压和内阻均满足各自规定值的要求，燃料电池对外输出直流电。可选的，所述燃料电池的开路电压的规定值为电池片的数量乘以每片电池片的开路电压的规定值，每片电池片的开路电压的规定值为1V。可选的，当燃料电池的电池片数量为36片时，所述燃料电池的内阻的规定值为200-300mΩ。可选的，该控制方法还包括调节阴、阳极气体的流量，使得燃料电池在功率范围内满足负载的不同功率要求。可选的，该控制方法还包括将电池反应堆产生的余热供给热水箱，以提供热水。可选的，当检测到各进气管道中的任意一处压力小于0.3MPa或者电池反应堆的气密性不好时，系统发出报警提示。可选的，所述燃料电池输出直流电，控制方法还包括该直流电可对蓄电池充电或通过逆变器向负载提供交流电。可选的，所述燃料气体为氢气、天然气、生物质气和合成气中的任意一种，该控制方法还包括阳极未消耗的燃料气体可被回收利用。与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下有益效果：本专利技术实施例中，通气前进行压力和气密性检测，通气后，当电池反应堆的温度分别依次到达200℃、450℃和800℃时，SOFC燃料电池热电联供系统分别执行以下步骤，通保护气、空气，启动阴阳极气体预加热装置，和先打开燃料管道阀门、再关闭保护气管道阀门；使得系统能够安全高效地工作，对外输出直流电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法的流程图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。请参阅图1所示，本实施例提供了一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法，包括：步骤S1：检测各进气管道的压力是否均大于0.3MPa、电池反应堆的气密性是否完好？若各进气管道的压力均大于0.3MPa，且气密性完好，就执行步骤S2；否则执行步骤S8，系统发出报警提示。步骤S2：若压力均大于0.3MPa，且所述气密性完好，则启动点火加热装置，使电池反应堆的温度上升，目的是为系统通空气和保护气做准备。步骤S3：当检测到电池反应堆的温度大于等于200℃时，打开保护气管道阀门和空气管道阀门，使得保护气进入电池反应堆的阳极，空气进入电池反应堆的阴极。具体的，保护气可以是氮气、氮氢混合气、氩气和氦气中的任意一种。从经济上来选，较佳的选择是氮气或者氮氢混合气，其中氮气混合气是95％氮气和5％氢气组成的混合气体。步骤S4：当检测到电池反应堆的温度大于等于450℃时，启动阴阳极气体预加热装置，使电池反应堆的温度继续上升，目的是为系统通燃料气体做准备。步骤S5：当检测到电池反应堆的温度大于等于800℃时，先打开燃料管道阀门，再关闭保护气管道阀门，使得燃料气体进入电池反应堆的阳极，此时燃料电池的阴、阳极气体参与化学反应，燃料电池的两端产生电动势。步骤S6：检测燃料电池的开路电压是否大于等于其规定值，检测燃料电池的内阻是否小于等于其规定值？当燃料电池的开路电压小于其规定值，或者燃料电池的内阻大于其规定值时，既表示该系统还有故障或未完善的地方，此时不能让系统对外供电。步骤S7：若燃料电池的开路电压和内阻均满足各自规定值的要求，燃料电池对外输出直流电。燃料电池的开路电压的规定值为电池片的数量乘以每片电池片的开路电压的规定值，每片电池片的开路电压的规定值为1V。本实施例燃料电池的电池片数量为36片，36片电池片串联连接。燃料电池的内阻的规定值为200-300mΩ。只有当燃料电池的开路电压大于等于36V，且燃料电池的内阻小于等于300mΩ，该系统才能既安全又高效地工作。本专利技术实施例中，通气前进行压力和气密性检测，通气后，当电池反应堆的温度分别依次到达200℃、450℃和800℃时，SOFC燃料电池热电联供系统分别执行以下步骤，通保护气、空气，启动阴阳极气体预加热装置，和先打开燃料管道阀门、再关闭保护气管道阀门；使得系统能够安全高效地工作，对外输出直流电。具体的，该控制方法还包括调节阴、阳极气体的流量，使得燃料电池在功率范围内满足负载的不同功率要求。具体的，该控制方法还包括将电池反应堆产生的余热供给热水箱，以提供热水，实现热电联供，该余热回收有利于节约能源。具体的的，燃料电池输出直流电。控制方法还包括该直流电可对蓄电池充电或通过逆变器向负载提供交流电，使得燃料电池的应用更加广泛。具体的，燃料气体为氢气、天然气、生物质气和合成气中的任意一种。该控制方法还包括阳极未消耗的燃料气体可被回收利用。由于燃料气体参与化学反应后的产物绝大部分是水或者水和二氧化碳，因此，从阳极流出的气体中包括未消耗掉的燃料气体，将该未消耗的燃料气体分离出来，可被回收利用，既节约了能源，也间接提高了该燃料电池的发电效率。以上所述，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，包括：检测各进气管道的压力是否均大于0.3MPa、电池反应堆的气密性是否完好；若压力均大于0.3MPa，且所述气密性完好，则启动点火加热装置，使电池反应堆的温度上升；当检测到电池反应堆的温度大于等于200℃时，打开保护气管道阀门和空气管道阀门，使得保护气进入电池反应堆的阳极，空气进入电池反应堆的阴极；当检测到电池反应堆的温度大于等于450℃时，启动阴阳极气体预加热装置，使电池反应堆的温度继续上升；当检测到电池反应堆的温度大于等于800℃时，先打开燃料管道阀门，再关闭保护气管道阀门，使得燃料气体进入电池反应堆的阳极；检测燃料电池的开路电压是否大于等于其规定值，检测燃料电池的内阻是否小于等于其规定值；若燃料电池的开路电压和内阻均满足各自规定值的要求，燃料电池对外输出直流电。

【技术特征摘要】
1.一种SOFC燃料电池热电联供系统的控制方法，其特征在于，包括：检测各进气管道的压力是否均大于0.3MPa、电池反应堆的气密性是否完好；若压力均大于0.3MPa，且所述气密性完好，则启动点火加热装置，使电池反应堆的温度上升；当检测到电池反应堆的温度大于等于200℃时，打开保护气管道阀门和空气管道阀门，使得保护气进入电池反应堆的阳极，空气进入电池反应堆的阴极；当检测到电池反应堆的温度大于等于450℃时，启动阴阳极气体预加热装置，使电池反应堆的温度继续上升；当检测到电池反应堆的温度大于等于800℃时，先打开燃料管道阀门，再关闭保护气管道阀门，使得燃料气体进入电池反应堆的阳极；检测燃料电池的开路电压是否大于等于其规定值，检测燃料电池的内阻是否小于等于其规定值；若燃料电池的开路电压和内阻均满足各自规定值的要求，燃料电池对外输出直流电。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述燃料电池的开路电压的规定值为电池片的数量乘以每片电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩敏芳，周辉，宋文婉，陈仿林，常杰善，
申请(专利权)人：东莞深圳清华大学研究院创新中心，
类型：发明
国别省市：广东,44