基于燃料电池的多电源系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于燃料电池的多电源系统，更详细地，涉及如下基于燃料电池的多电源系统，即，一方面，根据所要求的情况交替地运行提供快速的启动和迅速的响应力的高分子电解质燃料电池和提供较高的效率的固体氧化物燃料电池，另一方面，通过诸如ESS或蓄电池的二次电池补充一些不足的电力，从而能够灵活地应对单一燃料电池难以应对的情况。单一燃料电池难以应对的情况。单一燃料电池难以应对的情况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于燃料电池的多电源系统


[0001]本专利技术涉及一种基于燃料电池的多电源系统，更详细地，涉及如下基于燃料电池的多电源系统，即，一方面，根据所要求的情况交替地运行提供快速的启动和迅速的响应力的高分子电解质燃料电池和提供较高的发电效率的固体氧化物燃料电池，另一方面，通过诸如储能系统或蓄电池的二次电池补充一些不足的电力，从而能够灵活地应对单一燃料电池难以应对的情况。

技术介绍

[0002]自2000年代初以来，全球变暖作为一个国际问题受到关注，国际海事组织(International Maritime Organization，IMO)设定了用于减少船舶排放的二氧化碳的各阶段的目标值(Energy Efficiency Design Index，EEDI)，并规制要从船舶的设计阶段起满足EEDI。根据该规制，2013年以后建造的船舶必须遵守EEDI，国际海事组织正在推行一项将船舶排放的温室气体排放量截至2030年缩减到40％，截至2050年缩减到50％的方案。
[0003]可以减少船舶二氧化碳排放的最佳方法之一是利用从根本上不会排放二氧化碳的氢气或氨燃料，但将氨气用作燃料会产生有毒气体，因此按照船级规定不能用作燃料。
[0004]将氢气用作燃料的燃料电池是一种将燃料通过化学反应产生的化学能转换为电能的发电装置，由于其没有爆炸过程，振动少，能量转换步骤简单，因而发电效率相对高，并且几乎没有污染物质排放的优点，作为船舶用下一代能源供应手段备受瞩目。
[0005]作为用于将燃料电池搭载在船舶上的现有技术，曾提出韩国专利公开第10
‑
2009
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0019466号(2009.02.25公开)(现有技术1)。现有技术1涉及一种船舶用固体氧化物燃料电池发电系统的运营方法，提出了一种利用固体氧化物燃料电池生成船舶所需的推进发电力，利用钻探的天然气和固体氧化物燃料电池的发电过程中产生的热对海水进行电解，并利用这样生成的氢气再运行固体氧化物燃料电池的技术。
[0006]就固体氧化物燃料电池而言，燃料的灵活性高，可以进行高效率的发电，但存在燃料电池的启动和停止需要耗费不少的时间，并且在系统的需要可变时难以进行输出的快速响应的缺点。
[0007]因此，当船舶在航海区间航行中时，固体氧化物燃料电池是可胜任的，但当要使船舶动态地航行时，例如从港口出航或向港口入航时，短时间内要求爆发性的输出或要求的输出的变动，因而出现仅靠固体氧化物燃料电池难以应对的问题。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]本专利技术所要解决的课题之一在于，提供一种同时满足要短时间内启动输出波动较大的负载的情况和优先考虑发电效率的情况的能源供应技术。
[0010]本专利技术所要解决的课题之一在于，提供一种防备在运营所述能源供应技术的过程中可能会发生的紧急情况的补充性能源供应技术。
[0011]技术方案
[0012]为了解决上述课题，作为一实施例，本专利技术提出一种基于燃料电池的多电源系统，包括：高分子电解质燃料电池(PEMFC)；固体氧化物燃料电池(SOFC)；以及驱动控制系统，其在第一动作区间运行所述PEMFC并利用所述PEMFC产生的电驱动负载(load)，并且在第二动作区间停止所述PEMFC的运行，并利用所述SOFC产生的电驱动所述负载。
[0013]所述PEMFC可以被供应氢气罐的氢气作为燃料，所述SOFC被供应通过重整液化石油气、液化天然气、甲烷气中的某一个而获得的氢气作为燃料。
[0014]所述SOFC可以由多个单位电池模块(unit cell modules)组成，以将整个所述单位电池模块用作燃料电池的燃料电池模式、以及将所述多个单位电池模块中的一部分用作燃料电池，将另一部分用作水电解电池的双模式中的一个运行，所述驱动控制系统在所述第一动作区间以燃料电池模式运行所述SOFC。
[0015]此外，所述驱动控制系统可以在第三动作区间以双模式运行所述SOFC，并且用由所述SOFC产生的氢气填充所述氢气罐。
[0016]在所述双模式下，储能系统(Energy Storage System，ESS)或超级电容器(super capacitor)的电可以被输入到作为水电解电池进行动作的单位电池模块。
[0017]所述驱动控制系统可以在所述第一动作区间同时利用所述PEMFC产生的电和储能系统(Energy Storage System，ESS)的电来驱动所述负载。
[0018]可以是，所述SOFC以燃料电池模式和水电解电池模式中的一个运行，并且所述驱动控制系统在所述第一动作区间以燃料电池模式运行所述SOFC。
[0019]所述驱动控制系统可以在第三动作区间以水电解电池模式运行所述SOFC，并用由所述SOFC产生的氢气填充所述氢气罐。
[0020]所述驱动控制系统可以在所述第三动作区间利用储能系统(Energy Storage System，ESS)的电驱动所述负载。
[0021]专利技术的效果
[0022]根据本专利技术的实施例，提供一种同时满足要短时间内启动输出波动较大的负载的情况和优先考虑发电效率的情况的能源供应技术。
[0023]根据本专利技术的实施例，提供一种防备在运营所述能源供应技术的过程中可能会发生的紧急情况的补充性能源供应技术。
[0024]本专利技术的效果不限于上文中提及的事项，本领域技术人员将从下面的记载中清楚地理解未提及的其他效果。
附图说明
[0025]图1是一实施例的多电源系统的结构图。
[0026]图2是从多种观点分析图1的实施例的船舶用多电源系统的动作过程的流程图。
[0027]图3是另一实施例的多电源系统的结构图。
[0028]图4是从多种观点分析图3的实施例的船舶用多电源系统的动作过程的流程图。
[0029]图5是另一实施例的多电源系统的结构图。
[0030]图6是从多种观点分析图5的实施例的船舶用多电源系统的动作过程的流程图。
具体实施方式
[0031]下面参考附图详细描述用于实施专利技术的具体内容。
[0032]本专利技术的实施例涉及一种同时具备高分子电解质燃料电池和固体氧化物燃料电池的多电源系统。
[0033]高分子电解质燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，PEMFC)启动时间较短，并对负载的输出变化提供较快的响应速度，但催化剂和电解质的价格贵，并且，由于氢气中含有的CO，长期运转时，活性可能会降低，并且由于运转速度相对低，因而无法利用废热。
[0034]固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)在尚存的燃料电池中具有最高的发电效率，且催化剂和电解质的价格低廉，并且可以直接使用碳氢化作为燃料，因此没有CO的危险，且由于在月600～1000℃的高温下进行动作，因此可以利用废热。但是，当工作温度较低时，无法获得充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于燃料电池的多电源系统，其特征在于，包括：高分子电解质燃料电池；固体氧化物燃料电池；以及驱动控制系统，其在第一动作区间运行所述高分子电解质燃料电池并利用所述高分子电解质燃料电池产生的电驱动负载，并且在第二动作区间停止所述高分子电解质燃料电池的运行，并利用所述固体氧化物燃料电池产生的电驱动所述负载。2.根据权利要求1所述的基于燃料电池的多电源系统，其特征在于，所述高分子电解质燃料电池被供应氢气罐的氢气作为燃料，所述固体氧化物燃料电池被供应通过重整液化石油气、液化天然气、甲烷气中的某一个而获得的氢气作为燃料。3.根据权利要求2所述的基于燃料电池的多电源系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池由多个单位电池模块组成，以将整个所述单位电池模块用作燃料电池的燃料电池模式、以及将所述多个单位电池模块中的一部分用作燃料电池，将另一部分用作水电解电池的双模式中的一个运行，并且所述驱动控制系统在所述第一动作区间以燃料电池模式运行所述固体氧化物燃料电池。4.根据权利要求3所述的基于燃料电池的多电源系统，其特征在于，所述驱动控制系统在第三动作区间以双模式运行所述固体氧化物燃料电池，并且用由所述固体氧化物燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泰远，柳保贤，张寅甲，
申请(专利权)人：FCI株式会社，
类型：发明
国别省市：