燃料电池系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池系统(200)和一种用于控制燃料电池系统(200)中传热流体的温度的方法(900)。系统(200)包括至少一个燃料电池堆(205)，燃料电池堆(205)包括至少一个燃料电池且具有阳极入口和用于阳极废气流动的阳极废气出口。系统(200)还包括第一热交换器(215)，第一热交换器(215)被联接以接收从阳极废气出口输出的阳极废气，第一热交换器(215)被配置为在阳极废气与传热流体之间进行热交换，以冷却阳极废气和加热传热流体。系统(200)还包括被配置为向传热流体提供热量的第二热交换器(230)和被配置为从传热流体移除热量的除热区(235)。除热区(235)。除热区(235)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统和方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统和方法。

技术介绍

[0002]关于燃料电池、燃料电池堆、燃料电池堆组件以及热交换器系统、布置和方法的教导是本领域普通技术人员已知的，特别是包括WO2008053213A，此申请的全部内容通过引用并入本文。具体而言，本专利技术旨在改进WO2008053213A所公开的系统和方法。
[0003]典型的燃料电池将燃料和氧化剂形式的化学能转换为电能。燃料电池使用的燃料可以是氢气，且氧化剂是氧气，而排气则仅限于水。优选地是用天然气作为燃料电池系统的燃料，在这种情况下，天然气可以在燃料电池系统中被重整为氢气。这样做需要有水供应，以便将天然气重整为氢气。
[0004]运行中的碳氢化合物为燃料的燃料电池(例如，SOFC(固体氧化物燃料电池))系统，其中燃料电池堆在450
‑
650摄氏度范围内运行(中温固体氧化物燃料电池；IT
‑
SOFC)，特别是在520
‑
620摄氏度温度范围内运行，会遇到一系列具有挑战性的技术问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，包括：至少一个燃料电池堆，所述燃料电池堆包括至少一个燃料电池，且具有阳极入口、用于阳极废气流动的阳极废气出口；第一热交换器，被联接以接收从所述阳极废气出口输出的阳极废气，所述第一热交换器被配置为在所述阳极废气与传热流体之间进行热交换，以冷却所述阳极废气并加热所述传热流体；第二热交换器，被配置为向所述传热流体提供热量；除热区，被配置为从所述传热流体中移除热量；以及泵，被配置为泵送所述传热流体环绕流体回路在移除热能的除热区、添加热能的第二热交换器、添加热能的第一热交换器的流动方向上流动。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，还包括分离器，用于接收来自所述第一热交换器的阳极废气，且被配置为从含有剩余水蒸气的阳极废气中分离出冷凝水。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，还包括燃烧器，所述阳极废气通过所述燃烧器，所述燃烧器在所述分离器之后，且所述阳极废气中的剩余燃料被燃烧，并且其中燃烧产物被输送到所述第二热交换器，以向所述传热流体提供所述热量。4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，还包括被配置为向燃烧器供应燃料的增补线，其中所述燃烧器对燃料的使用可以被控制以增加所述燃烧产物的热含量，从而提高所述传热流体的温度。5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述除热区包括第三热交换器，所述第三热交换器被配置为将热量从所述传热流体移除并传递到另一种介质。6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，所述另一种介质的质量流率可以被控制，以控制所述传热流体的除热速率。7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，所述另一种介质是气体，且其中所述气体由配置为控制所述传热流体的热传递的可控风扇驱动通过所述第三热交换器。8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其中，所述气体是空气，且被所述第三热交换器加热，用于加热封闭的体积。9.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述除热区包括所述流体回路中的第四热交换器，所述第四热交换器被配置为在所述传热流体的温度高于储热器的温度时将热量从所述传热流体移除并传递到所述储热器且在所述传热流体的温度低于所述储热器的温度时从所述储热器向所述传热流体提供热量。10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中，所述储热器包括热水回路，水在其中循环流动。11.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统，还包括第五热交换器，所述第五热交换器在所述流体回路中被置于所述除热区与所述第一热交换器之间，并且所述第五热交换器被配置为向所述传热流体提供热量。12.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述泵可以被控制，以控制传热流体环绕所述流体回路的流率。13.根据前述权利要求中任一项所述的燃料电池系统，其中，所述泵和所述除热区的除热速率中的一者或多者可以由算法控制，以使所述第一热交换器之后的传热流体维持在目
标温度。14.根据权利要求13所述的燃料电池系统，其中，依据所述燃料电池系统的运行状况控制所述目标温度。15.一种用于控制燃料电池系统中传热流体的温度的方法，其中，所述传热流体由速度可控的泵泵送其环绕流体回路流动，且除热区被配置为将热量从所述传热流体移除并传递到另一种介质，其中所述另一种介质的质量流率可以被控制以控制除热速率，所述方法包括以下步骤：在所述传热流体的温度上升时，优先考虑提高泵的速度，而不是提高所述另一种介质的质量流率，以及在所述传热流体的温度下降时，优先考虑降低所述另一种介质的质量流率，而不是降低泵的速度。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述另一种介质的质量流率和泵的速度被控制，以使所述传热流体的温度维持在温度工作范围内。17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，如果所述温度超过了所述工作范围内的最高温度，则将所述泵的速度提高到最大泵速。18.根据权利要求17所述的方法，其中，如果在提高泵速后，所述温度继续超过所述工作范围内的最高温度的时间超过阈值时间，则所述方法还包括使所述另一种介质的质量流率提高。19.根据权利要求15至18中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗，
申请(专利权)人：三浦工业有限公司，
类型：发明
国别省市：