[发明专利]燃料电池系统和燃料电池系统的运行方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统(1)，包括：

-多个燃料电池模块(11-1n)，它们布线连接成燃料电池组(10)，该燃料电池组具有被配置用于连接至负载(2)的第一和第二供电接线端(101,102)，其中，多个燃料电池模块(11-1n)的各个燃料电池模块具有多个运行范围，包括下部分负荷范围(41)、中部分负荷范围(42)和上部分负荷范围(43)；

-测量机构(21-2n)，其连接至所述燃料电池模块(11-1n)并设立用于测量各燃料电池模块(11-1n)的负载电流，

-控制装置(20)，其用于依据由该测量机构(21-2n)测量的各燃料电池模块的负载电流来获知所述燃料电池模块(11-1n)的各自工作状态，该控制装置（20）与所述燃料电池模块(11-1n)相连以控制所述燃料电池模块(11-1n)的运行，

-其中，该控制装置(20)设立用于在满负荷运行中通过所有燃料电池模块(11-1n)以额定功率在满负荷的运行来提供该负载(2)所要求的负载电流I_L，并且在该负载的部分负荷运行中通过所有或一部分的燃料电池模块(11-1n)的运行来提供该负载(2)所要求的负载电流I_L，

-其中，该控制装置(20)设立用于发现所述燃料电池模块(11-1n)的工作状态是否处于各燃料电池模块的各自中部分负荷范围(42)中，该中部分负荷范围是由高于零负载电流的下限和低于满负载电流的上限限定的，

-其中，在负载的第一部分负荷运行中的负载要求低于额定负荷时，该控制装置（20）配置为控制燃料电池模块(11-1n)的化学能量载体的供应使得在该负载的该第一部分负荷运行中通过该燃料电池组(10)的所有燃料电池模块(11-1n)的运行提供该负载(2)所要求的负载电流I_L，所有燃料电池模块(11-1n)处于各燃料电池模块(11-1n)的各自中部分负荷范围(42)中；

其中，在发现该燃料电池模块(11-1n)的工作状态位于相关燃料电池模块的中部分负荷范围(42)之外的情况下，通过该控制装置(20)关断该燃料电池组(10)的其中一个或多个所述燃料电池模块(11-1n)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，各燃料电池模块(11-1n)的各自中部分负荷范围(42)通过高于零负载电流密度的下负载电流密度(421)和低于满负载电流密度的上负载电流密度(422)限定。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，该下负载电流密度(421)为0.35A/cm²，该上负载电流密度(422)为0.75A/cm²。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，该控制装置(20)设立用于在该负载(2)的低于第一部分负荷运行的第二部分负荷运行中通过该燃料电池组(10)的所有燃料电池模块(11-1n)的运行按如下方式提供该负载(2)所要求的负载电流I_L：该燃料电池组(10)的所有燃料电池模块(11-1n)的工作状态处于各燃料电池模块的各自中部分负荷范围(42)的下负载电流密度(421)。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，该控制装置(20)设立用于在该负载的比第二部分负荷运行更低的第三部分负荷运行中通过该燃料电池组(10)的仅一部分燃料电池模块(11-1n)的运行按如下方式提供该负载(2)所要求的负载电流I_L：所运行的一部分燃料电池模块(11-1n)的工作状态处于各自燃料电池模块的各自中部分负荷范围(42)之内并且未运行的那部分燃料电池模块(11-1n)被关断。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，在该控制装置(20)中存有针对各燃料电池模块(11-1n)的燃料电池类型的至少一个负载电流-功率关系(30)，以便发现各燃料电池模块(11-1n)的工作状态。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，在该控制装置(20)中存储呈负载电流-功率特性曲线形式的负载电流-功率关系(30)。