[发明专利]处置可变且不可预测的气体组成改变以使燃料电池系统的健康和性能最大化

说明书

本申请涉及处置可变且不可预测的气体组成改变以使燃料电池系统的健康和性能最大化。一种所公开的燃料电池系统包含：燃料入口，其从燃料源接收燃气；气体分析器，其确定由所述燃料入口接收的所述燃气的组成；以及堆叠，其包含使用从所述燃料源接收的所述燃气发电的燃料电池。所述燃料电池系统进一步包含控制器，其基于由所述气体分析器确定的所述原生燃气的所述组成控制所述堆叠的燃料利用率、由所述堆叠生成的电流，或由所述堆叠生成的电压中的至少一个。所述控制器可通过基于组成增加或减小燃料流率以借此增加或减小由所述堆叠生成的所述电压从而维持预定目标电压或维持可用燃料被供应到所述堆叠的预定速率，来控制所述燃料电池系统。

技术领域

本公开的各方面涉及燃料电池系统和方法，且更明确地说涉及一种燃料电池系统和控制所述燃料电池系统的方法。

背景技术

例如固体氧化物燃料电池等燃料电池是可将储存在燃料中的能量高效地转换为电能的电化学装置。高温燃料电池包含固体氧化物和熔融碳酸盐燃料电池。这些燃料电池可使用氢气和/或烃类燃料操作。存在各种燃料电池，例如固体氧化物再生型燃料电池，其还允许反转操作，使得氧化燃料可使用电能作为输入还原成未氧化燃料。

发明内容

一种实施例燃料电池系统包含：燃料入口，其从燃料源接收燃气；气体分析器，其确定由燃料入口接收的燃气的组成；以及堆叠，其包含使用从燃料源接收的燃气发电的燃料电池。所述燃料电池系统进一步包含控制器，其基于由气体分析器确定的原生燃气的组成控制堆叠的燃料利用率、由堆叠生成的电流，或由堆叠生成的电压中的至少一个。所述控制器可通过基于组成增加或减小燃料流率以借此增加或减小由堆叠生成的电压从而维持预定目标电压或维持可用燃料被供应到堆叠的预定速率，来控制燃料电池系统。

一种实施例方法可包含从第一燃料源接收原生燃气；以及使用气体分析器确定原生燃气的组成。所述方法可包含将原生燃气提供到包含燃料电池的堆叠以借此使用原生燃气发电。所述方法可进一步包含基于由气体分析器确定的原生燃气的组成控制堆叠的燃料利用率、由堆叠生成的电流，或由堆叠生成的电压中的至少一个。

另一种所公开的方法可包含从燃料源接收燃气；以及将燃气提供到包含燃料电池的堆叠以借此使用燃气发电。所述方法可包含确定由堆叠生成的电压；以及确定电压改变的频率和/或振幅超出一或多个相应阈值。所述方法可进一步包含根据电压控制模式控制由燃料电池系统生成的电压。电压控制模式可包含执行闭环控制方法以维持由堆叠生成的预定目标电压。

附图说明

并入本文并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实例实施例，并且与上文给出的总体描述和下文给出的详细描述一起用于阐释本公开的特征。

图1是根据各种实施例的固体氧化物燃料电池系统的示意性图示。

图2是展示根据各种实施例的经过图1的燃料电池系统的燃料流的示意图。

图3A是根据各种实施例的图1的燃料电池系统的中心塔柱的截面透视图。

图3B示出根据各种实施例的连接到图3A的塔柱的阳极轮毂结构。

图4A-4C是根据各种实施例的图3A的中心塔柱的组件的透视及截面视图。

图5是根据各种实施例的燃料电池系统的中心塔柱的截面视图。

图6是根据各种实施例的模块化燃料电池系统罩壳的等距视图。

图7是展示根据各种实施例移除了罩壳门的模块罩壳内部的热箱的位置的等距视图。

图8A是根据各种实施例的模块化燃料电池系统罩壳的等距视图。图8B是根据各种实施例的图8A中示出的实施例的示意图。

图9是示出根据各种实施例的控制燃料电池系统的方法的各种操作的流程图。

图10是示出根据各种实施例的控制燃料电池系统的方法的各种操作的流程图。