公开了能量产生系统和方法。一种能量产生系统包括被配置为存储液体形式的燃料的燃料箱和发电装置，发电装置包括被配置为接收燃料并利用燃料生成电能的燃料电池或内燃机。能量产生系统还包括连接在燃料箱和发电装置之间的膨胀器，该膨胀器配置成接收作为气体的燃料；以及连接到膨胀器的发电机，以便当燃料通过膨胀器时产生电能。过膨胀器时产生电能。过膨胀器时产生电能。
【技术实现步骤摘要】
用于在氢气再气化期间产生能量的系统和方法
[0001]本专利技术总体上涉及用于燃料电池系统的方法和系统，更具体地，涉及用于在液体燃料气化期间产生能量的系统和方法。
技术介绍
[0002]燃烧汽油或柴油燃料的内燃机在各种应用中用作主动力源或备用动力源以产生动力。虽然这些发动机在各种应用中是有用的，但是各种能量产生方法是有益的，包括从可再生燃料源产生能量。这些燃料源，有时称为“替代”燃料，可以减少对诸如汽油和柴油燃料的化石燃料的依赖。还希望增加能够减少烃和氮氧化物排放的能量产生系统的可用性。考虑到这一点，燃料电池和内燃机已经被设计成与可再生的并且可以减少或甚至消除碳氢化合物排放的替代燃料一起使用。一种示例性的替代燃料氢已被开发用于各种潜在的应用，包括公共运输和客运交通工具。
[0003]尽管氢燃料确实具有有利的质量，但是适量氢的储存带来了挑战。例如，当作为气体储存时，氢气可以被加压，但是由于氢气的相对低的体积能量密度，加压的氢气仍然提供相对低的能量。这可能会对氢作为燃料的许多应用产生特别的挑战，例如将氢燃料用作备用能源，或在具有高功率需求的系统中用作主要能源，例如数据中心和移动或固定机械。虽然以液体形式储存氢增加了包含在特定体积中的能量的量，但是以液体形式储存氢涉及使用大量的能量来加压和降低氢的温度。事实上，液化氢气所需的能量的量可以等于储存在氢气本身中的能量的约30％。
[0004]在Budnevich等人的SU1020685(“'685公开文献”)中描述了液态氢再气化的方法。在'685公开文献中描述的方法使用液态氢和工作流体之间的热交换以促进另一液化产物(液化氧)的生产。虽然该方法可有助于形成诸如气态氮和液态氧的产物，但它不能从以气态形式供应到内燃机或燃料电池的液态氢中捕获能量。
[0005]本专利技术的系统和方法可以解决上述一个或多个问题和/或本领域中的其他问题。然而，本专利技术的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何具体问题的能力限定。
技术实现思路
[0006]在一个方面，能量产生系统可包括配置成存储液体形式的燃料的燃料箱和包括配置成接收燃料并利用燃料产生电能的燃料电池或内燃机的发电装置。能量产生系统还可以包括：连接在燃料箱与发电装置之间的膨胀器，膨胀器被配置成用于接收作为气体的燃料；以及连接到膨胀器上以便在燃料穿过膨胀器时产生电能的发电机。
[0007]在另一方面，开环兰金(Rankine)循环系统可包括：液态氢存储装置、连接到液态氢存储装置并配置成将液态氢转换成气态氢的热交换器；以及配置成将液态氢从存储装置泵送到热交换器的泵。开环兰金循环系统还可包括配置成接收气态氢的膨胀装置和从中排出气态氢的出口。
[0008]在又一方面中，一种能量产生方法可包括：将液体燃料从存储装置泵送到热交换
器；将热量添加到液体燃料以将液体燃料改变成气体燃料；以及用膨胀器接收气体燃料并用连接到膨胀器的发电机产生电能。该方法还可包括将气体燃料供应到燃料电池以产生额外的电能或供应到内燃机以燃烧气体燃料。
附图说明
[0009]图1A是根据本专利技术的方面的与数据中心一起使用的能量产生系统的示意图。
[0010]图1B是根据本专利技术的方面的与移动式机械或车辆一起使用的能量产生系统的示意图。
[0011]图1C是根据本专利技术的方面的与土方机械一起使用的能量产生系统的示意图。
[0012]图2是根据本专利技术的方面的能量产生系统的图。
[0013]图3是描绘根据本专利技术的方面的用于控制内燃机或燃料电池的冷却系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0014]前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和说明性的，并不限制所要求保护的特征。如在此所使用的，术语“包含(comprises/comprising)”、“具有”、“包括”或其其他变体，旨在涵盖非排他的内含物，使得包含一系列要素的方法、或设备不仅包括这些要素，而且可以包括未明确列出的或这种方法、或设备所固有的其他要素。在本专利技术中，相对术语，例如“大约”、“大致”、“一般”和“近似”用于指示所述值或特性的
±
10％的可能变化。如本文所用，除非另有说明，否则“空气”和“氧气”应广义地解释为各自包括从环境中抽出的空气，并且还包括从储罐供应的含氧气体，而不管储罐中的氧气浓度是否与环境空气中的氧气浓度相同或更高。
[0015]图1A
‑
1C示出了根据本专利技术的方面的用于利用燃料产生电能的示例性能量产生系统12。系统12可用于例如数据中心(图1A)，诸如矿用卡车20(图1B)的移动式机械，土方机械(图1C)和/或其他类型的固定式或移动式机械。系统12可以包括能够处理燃料并为电气系统50发电的发电装置，例如通过催化化学反应发电的燃料电池64(例如质子交换膜燃料电池)。
[0016]如图1A所示，能量产生系统12可以与固定系统一起使用，例如数据中心、加氢站或其他位置，其中液态氢被用于燃料(例如，产生主要或备用电力)、存储和/或传输。当存在于固定位置时，能量产生系统12可以是副或备用电能源，其在诸如电网14的主电能源失效或以其他方式不能始终如一地提供所需量的电时产生电力。系统12可以连接到与数据中心系统18相关联的电力输送系统16。电力输送系统16可包括例如开关装置(选择性地连接和断开用于控制电能输送的电路的装置)，转换开关(检测电网14的故障并在主电源故障时发出指令以启动备用电力的产生的装置)，不间断电源和用于分配电能的其他设备。数据中心系统18可以包括由电力输送系统16供电的数据存储系统、通信系统、计算系统、服务器系统、数据库等。
[0017]如图1B所示，能量产生系统12可以与诸如采矿或拖运卡车20的移动系统或移动车辆一起使用。当在移动应用中使用时，能量产生系统12可包括主动力源(例如，用于推进的主能源，电力主电源和/或用于操作一个或多个液压系统的主能源)。而卡车20可以是如图
1B所示的采矿或拖运卡车。系统12可以产生用于推进卡车20(例如，经由一个或多个电动机)和/或用于操作卡车20的一个或多个系统(例如，用于通过给液压泵和/或液压阀提供动力来改变卡车的床的位置的系统)的动力。当在移动系统或移动车辆中使用时，系统12可以是用于推进机械20和/或用于操作机械20的液压系统的主动力源。
[0018]如图1C所示，能量产生系统12可以与用于执行工作的机械(例如土方机械22)一起使用。虽然机械22可以是如图1C所示的挖掘机，但系统12可以用于其他类型的机械，例如推土机、摊铺机、压实机、钻机、机动平地机、铺管机、装载机、牵引绳等。系统12可以产生用于推进机械22和/或操作机械22的一个或多个地面接合工具系统的动力。例如，系统12可产生用于推进机械22和用于操作机械22的一个或多个机具23(例如，允许机械22接合并运输材料的机械22的吊杆、杆和铲斗23)的动力。
[0019]图2是示出能量产生系统12的示图，其可以与如上所述的数据中心、车辆或土方或其他类本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能量产生系统，其包括：燃料箱，其被配置为存储液体形式的燃料；发电装置，其包括燃料电池或内燃机，所述燃料电池或内燃机被配置成接收所述燃料并利用所述燃料产生电能；膨胀器，其连接在所述燃料箱和所述发电装置之间，所述膨胀器配置为接收所述燃料作为气体；以及发电机，其连接到所述膨胀器上以便在燃料穿过所述膨胀器时产生电能。2.根据权利要求1所述的能量产生系统，进一步包括连接在所述燃料箱和所述膨胀器之间的热交换器，所述热交换器配置成用冷却剂加热所述燃料，所述热交换器连接到所述发电装置以将所述冷却剂供应到所述发电装置。3.根据权利要求2所述的能量产生系统，其中所述热交换器包括预热器、蒸发器或过热器中的一个或多个。4.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生系统，进一步包括连接在所述燃料箱和所述能量产生装置之间的空气－液体热交换器。5.根据前述权利要求中任一项所述的能量产生系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：
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