專(zhuān)利名稱(chēng)：用于操作包含控制系統(tǒng)的燃料電池組的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作包含控制系統(tǒng)的燃料電池組的方法。還涉及一種具有燃料電池組的設(shè)備，其操作是根據(jù)本發(fā)明的方法而控制的。
背景技術(shù)：
燃料電池，特別是SOFC型(“固體氧化物的燃料電池”)，能夠通過(guò)能量轉(zhuǎn)換利用燃料的能量。在此，可以利用作為電化學(xué)過(guò)程的結(jié)果而產(chǎn)生的電能以及以熱廢氣形式產(chǎn)生的熱能。兩種反應(yīng)氣的氣體流分別通過(guò)該電池。第一種反應(yīng)氣，具體是環(huán)境空氣，包含氧化成份，第二種反應(yīng)氣包含還原成份。包含甲烷(例如，天然氣)被用作為第二種反應(yīng)氣，它在進(jìn)入電池之前通過(guò)一個(gè)重整裝置，例如通過(guò)另外供給水以及通過(guò)提供過(guò)程熱，使該反應(yīng)氣轉(zhuǎn)換為還原成份氫氣和一氧化碳。熱廢氣可以有利地用作為在重整裝置中所需的處理熱的熱源。在下文的描述中不區(qū)分原始反應(yīng)氣和轉(zhuǎn)換反應(yīng)氣的氣流。重整處理通常不再具體地說(shuō)明；而是默認(rèn)為重整裝置也用于重整處理。
該反應(yīng)氣被用控制的方式導(dǎo)入到電池組，并且以滿(mǎn)足安全條件的條件預(yù)定的含量比導(dǎo)入沒(méi)有還原成份，也就是說(shuō)沒(méi)有未燃燒的第二反應(yīng)氣的成份包含在廢氣流中。因此必須提供一種燃?xì)獍踩到y(tǒng)，由此實(shí)現(xiàn)這樣一種狀態(tài)，其中對(duì)于與數(shù)量關(guān)系相關(guān)的空氣指數(shù)(或者空氣比)(滿(mǎn)足(1的條件。在風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器中使用氣動(dòng)混合設(shè)備，其能夠把可變的反應(yīng)氣流提供到燃燒室，并且使(保持恒定。這種設(shè)備用平衡壓力調(diào)節(jié)器或者壓力比調(diào)節(jié)器來(lái)操作。在用于具有燃料電池的設(shè)備的控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)生在要開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)中以適當(dāng)?shù)淖冃涡问綇娘L(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器中獲得利用混合裝置的思想。
消費(fèi)者的電能需求通常是不固定的，從而加在燃料電池組上的負(fù)載相應(yīng)地具有波動(dòng)。這種負(fù)載變化導(dǎo)致電池中溫度波動(dòng)。必須通過(guò)把溫度調(diào)節(jié)到對(duì)于有效處理來(lái)說(shuō)足夠高并且對(duì)于所使用的材料來(lái)說(shuō)足夠低的范圍內(nèi)，而保持反應(yīng)溫度。
通過(guò)控制轉(zhuǎn)速的風(fēng)扇吸走廢氣，而有利地驅(qū)動(dòng)反應(yīng)氣流?？梢酝ㄟ^(guò)改變吹風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。如果采用指定的氣動(dòng)裝置，則產(chǎn)生一個(gè)從風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器得知的問(wèn)題例如如果消費(fèi)者使用較少的電能，則反應(yīng)氣流使得相應(yīng)增加的廢熱產(chǎn)生保持不變。如果現(xiàn)在氣流(第一反應(yīng)氣的氣流)被加強(qiáng)以能夠從電池中除去多余的熱量，則第二反應(yīng)氣的供應(yīng)量也增加。但是，這將導(dǎo)致與減小電能需求相反的加強(qiáng)電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是創(chuàng)造出一種方法，通過(guò)該方法可以在具有燃料電池組的裝置中使用(適當(dāng)?shù)刈冃?具有壓力調(diào)節(jié)器的所述氣動(dòng)裝置，并且其中可以用第一反應(yīng)氣的可變氣流(通常為環(huán)境空氣)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。該目的通過(guò)在權(quán)利要求1中定義的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
用于燃料電池組操作的方法包括一種控制系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)影響電池組的燃料電池中的電化學(xué)反應(yīng)。用一種控制的方式把兩種反應(yīng)氣的氣體流按照條件預(yù)定比例的量導(dǎo)入到該電池組，并且分別通過(guò)電池單元。第一反應(yīng)氣包含氧化成份，第二反應(yīng)氣包含還原成份，并且第一反應(yīng)氣特別是環(huán)境氣體。反應(yīng)氣氣流在通過(guò)電池單元之后被混合，并且進(jìn)一步通過(guò)二次燃燒過(guò)程進(jìn)一步處理，從而以條件預(yù)定的比率產(chǎn)生廢氣流，還原成份被完全氧化。第一反應(yīng)氣流，特別是空氣流，可以被控制系統(tǒng)在限制范圍內(nèi)改變；用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的同時(shí)，第二反應(yīng)氣流保持恒定，即通過(guò)在電池組入口的反應(yīng)氣流上游作用的第二調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
從屬權(quán)利要求2至9與本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例相關(guān)。根據(jù)該方法而工作的具有燃料電池的設(shè)備是權(quán)利要求10的主題。
燃料量可以變化，從而不能用唯一的方式把還原成份的比例的固定值指定給第二反應(yīng)氣的質(zhì)量流。根據(jù)本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步用這樣一種方式來(lái)開(kāi)發(fā)，使得還可以考慮燃料量的波動(dòng)。例如，采用一個(gè)(探測(cè)器或者CO傳感器，這分別用于測(cè)量在廢氣流中的氧氣剩余氧氣比率或者剩余一氧化碳CO。剩余氧氣比率和/或剩余的一氧化碳CO的改變被認(rèn)為是一種用于改變質(zhì)量的方法。如在根據(jù)本發(fā)明的方法中所提供的，第二反應(yīng)氣流的調(diào)節(jié)可以如此擴(kuò)展，從而執(zhí)行該調(diào)節(jié)以使得在廢氣流中的氧氣的剩余比例保持恒定。
第二反應(yīng)氣的質(zhì)量還可以由另一個(gè)參數(shù)所表示，例如用氫氣比例表示。用于測(cè)量該特性參數(shù)的傳感器可以設(shè)置在第二反應(yīng)氣流中，使得該特征參數(shù)的改變可以用于第二調(diào)節(jié)過(guò)程的改變。由此，第二調(diào)節(jié)的執(zhí)行類(lèi)似地可以是第二反應(yīng)氣的質(zhì)量改變的結(jié)果。
附圖簡(jiǎn)述下面將參照附圖描述本發(fā)明。如圖所示

圖1為根據(jù)要使用本發(fā)明的方法的具有燃料電池的裝置的示意圖，圖2為一種氣動(dòng)裝置，例如已經(jīng)用于風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器的氣動(dòng)裝置，圖3為圖2的裝置的示意圖，圖4為采用本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的設(shè)備的方框電路圖，圖5-7為另外三個(gè)實(shí)施例的方框電路圖，以及圖8為本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的方框電路圖，其中通過(guò)設(shè)置部件對(duì)第一反應(yīng)氣流產(chǎn)生作用。
發(fā)明詳述圖1的示意圖示出具有燃料電池組10的設(shè)備，其中設(shè)置有一堆燃料電池單元11，由絕熱封套100所環(huán)繞。在電池單元11中產(chǎn)生的電能被通過(guò)電極12a和12b提供到未示出的用戶(hù)或負(fù)載。在電極12a和12b上產(chǎn)生的電流I和電壓U取決于電池單元11的功率輸出能力和數(shù)目，以及由用戶(hù)所提供的負(fù)載。具有氣體反應(yīng)氣A的流體1(通常為環(huán)境溫度)被通過(guò)入口13a提供到電池10。第二反應(yīng)氣B，即燃料2，通過(guò)入口13b進(jìn)入，反應(yīng)氣B通常用未示出的重整裝置轉(zhuǎn)換為能夠參加反應(yīng)的形式。與電能(＝U×I)同時(shí)產(chǎn)生的廢熱被以熱廢氣C的形式通過(guò)出口13c作為廢氣流3排出電池組10，并且由用戶(hù)15所使用。被用戶(hù)冷卻的廢氣3’被排放到周?chē)h(huán)境中。在電池組10中進(jìn)行的處理需要控制系統(tǒng)，它通過(guò)裝置14所執(zhí)行，該裝置14通過(guò)信息傳輸連接140連接到電池組10。在下文中所述的實(shí)施例中(參見(jiàn)圖4)，裝置14包括監(jiān)視單元14a、自動(dòng)點(diǎn)火單元14b以及控制裝置14c，通過(guò)該裝置控制和/或調(diào)節(jié)整個(gè)設(shè)備。
圖2的氣動(dòng)裝置20(或者電氣動(dòng)裝置)是氣體混合調(diào)節(jié)的一部分，例如已經(jīng)用于風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器中。該裝置20的中心部件是壓力調(diào)節(jié)器4，在此為一個(gè)平衡壓力調(diào)節(jié)器，采用容器形式，該容器由彈性可置換的隔膜40分為兩個(gè)腔體41和42。該隔膜40連接到可控制閥門(mén)22(連接器43、24)，其中作為隔膜40運(yùn)動(dòng)的結(jié)果產(chǎn)生改變通過(guò)流量的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于閥門(mén)22狀態(tài)的改變，在隔膜40閉合側(cè)和開(kāi)口側(cè)之間具有區(qū)別如果在開(kāi)口側(cè)上的壓力，即在腔體41中的壓力升高或降低，則閥門(mén)22分別打開(kāi)或閉合；僅僅在相反情況，對(duì)腔體42的閉合側(cè)保持相應(yīng)效果。開(kāi)口側(cè)可以通過(guò)連接a控制，并且轉(zhuǎn)彎側(cè)可以通過(guò)連接d控制。要被控制的氣流2被送進(jìn)入口b；它通過(guò)出口e離開(kāi)裝置20。氣流2可以通過(guò)閉合部件21所阻擋。(在商用裝置20中，可以一個(gè)接一個(gè)地連接兩個(gè)閉合部件21)。一個(gè)可能的所需閉合信號(hào)通過(guò)連接線140b由自動(dòng)點(diǎn)火單元14b給出。在風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器的混合調(diào)節(jié)中，第二連接器c與連接器d連接到氣流2。通過(guò)連接器a，氣壓可以作用在壓力調(diào)節(jié)器4的開(kāi)口側(cè)的腔體41上。一個(gè)可變節(jié)流隔膜23設(shè)置在閥門(mén)22的下游。通過(guò)它可以改變兩個(gè)氣流1和2的比例，并且當(dāng)需要時(shí)重新調(diào)節(jié)。
可以采用一個(gè)具有衡定壓力比的壓力比調(diào)節(jié)器來(lái)取代平衡壓力調(diào)節(jié)器4。反應(yīng)氣A的壓力pA和反應(yīng)氣B的壓力pB之間的比例例如為2∶1或3∶1。在壓力調(diào)節(jié)器的工作范圍內(nèi)(例如0.4毫巴＜pB＜30毫巴/0.4毫巴＜pA＜10毫巴)，壓力比pB∶pA與pA無(wú)關(guān)。在平衡壓力調(diào)節(jié)器中，pB＝pA。
圖3示出圖2的裝置20的示意圖壓力調(diào)節(jié)器4的連接點(diǎn)a和d；用于反應(yīng)氣B的氣流2的入口b和出口e；調(diào)節(jié)閥門(mén)22的氣流2下游的側(cè)面連接器c。
圖4中所示的方框電路圖表示使用本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的一種設(shè)備。標(biāo)號(hào)1’表示反應(yīng)氣的容器(容器壓力pA)，在此和下面的實(shí)施例中為環(huán)境空氣。氣動(dòng)裝置20連接到氣流1和2，這與已知的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)燃燒器相同(即，在c和d具有相同的氣壓)。連接點(diǎn)a與反應(yīng)氣A的容器1’直接連接；因此作用在壓力調(diào)節(jié)器4的開(kāi)口側(cè)上的壓力基本上與環(huán)境壓力相同。隨著風(fēng)扇16轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，該風(fēng)扇設(shè)置在電池組10的下游，在電池單元11中產(chǎn)生低氣壓(吸氣操作)。吹風(fēng)機(jī)16的推進(jìn)力越大，則氣壓越低(＝pB)，其作用在壓力調(diào)節(jié)器4的閉合側(cè)的入口d上，并且反應(yīng)氣B的質(zhì)量流2越小。17用另外的部件，即比例作用閥門(mén)6和質(zhì)量流傳感器5，可以與電池單元11中的反應(yīng)溫度的調(diào)節(jié)相關(guān)地影響第二氣流2。該狀態(tài)如下作為通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器4控制閥門(mén)22的結(jié)果，設(shè)置容器壓力pA與閥門(mén)22出口上的壓力的恒定比例(在此為1∶1，壓力相同)。監(jiān)視單元14a通過(guò)連接線140a從電池組10接收溫度信號(hào)，其表示關(guān)于反應(yīng)溫度的信息項(xiàng)。該信息的結(jié)果是通過(guò)連接線142調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)16的轉(zhuǎn)速。隨著推進(jìn)力的改變，在電池單元11中的壓力也發(fā)生改變；相應(yīng)地，反應(yīng)氣A和B被或多或少地吸入(比例作用閥門(mén)6的狀態(tài)保持不變)。但是，反應(yīng)氣B的質(zhì)量流保持恒定，從而不造成電化學(xué)反應(yīng)結(jié)果的變化。這是通過(guò)質(zhì)量流傳感器5和調(diào)節(jié)器50而實(shí)現(xiàn)的，它們?cè)O(shè)置在設(shè)備20的出口e與電池組10的入口13b之間。調(diào)節(jié)器50通過(guò)信號(hào)連接65作用在比例作用閥門(mén)6上，用于使傳送量保持恒定。
在圖5的第二實(shí)施例的方框電路圖中，監(jiān)視單元14a和自動(dòng)點(diǎn)火單元14b不再示出，但是，仍然示出連接140a和140b。這還在圖6和7中下面兩個(gè)實(shí)施例中保持。
在第二例子中，在壓力調(diào)節(jié)器連接d處的壓力不直接通過(guò)質(zhì)量流傳感器5和其調(diào)節(jié)器50改變，但是通過(guò)連接a間接地造成壓力變化。產(chǎn)生與容器1’的壓力(環(huán)境壓力)不同的壓力的輔助通風(fēng)器7連接到該連接器a。該壓力差由調(diào)節(jié)器50所控制并且通過(guò)信號(hào)線75，以及用這樣一種方式來(lái)控制，使得在傳感器5的測(cè)量點(diǎn)處的氣流2的通過(guò)流量保持恒定。
在第三實(shí)施例中，圖6，該壓力調(diào)節(jié)器4在兩個(gè)位置31和32連接到廢氣流3，并且通孔薄膜30或者其它適合于產(chǎn)生與質(zhì)量流相關(guān)的壓力差的裝置被設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器4的兩個(gè)連接點(diǎn)31和32之間。側(cè)部連接c關(guān)閉。閥門(mén)8并聯(lián)到連接點(diǎn)31和32，通過(guò)該閥門(mén)可以改變作用在壓力調(diào)節(jié)4上的壓力差。閥門(mén)8可以用質(zhì)量流傳感器5的調(diào)節(jié)器50來(lái)通過(guò)一條信號(hào)線85以這樣一種方式來(lái)控制，使得氣流2保持恒定。僅僅微弱的氣流被允許通到閥門(mén)8，從而采用微比例作用閥門(mén)是有利的。但是，如果用循環(huán)的方式來(lái)工作，則也可以采用一個(gè)定制的閥門(mén)。壓力調(diào)節(jié)膜40的惰性防止振蕩。
在第四實(shí)施例中，圖7，壓力調(diào)節(jié)器4的開(kāi)口側(cè)和連接a連接到廢氣流3，即連接到連接點(diǎn)31，在此由于置于下游的通孔隔膜33而造成壓力增加。如在第一實(shí)施例中，壓力調(diào)節(jié)器4的閉合端連接到閥門(mén)22的出口(c-d的連接)。在連接點(diǎn)31處的壓力必須很大，使得相對(duì)于連接d產(chǎn)生壓力差。一個(gè)放氣閥門(mén)9設(shè)置在廢氣流3的連接點(diǎn)31與壓力調(diào)節(jié)器4之間，通過(guò)該閥門(mén)使得作用在壓力調(diào)節(jié)器上的壓力差可以按照類(lèi)似于另一個(gè)實(shí)施例的方式由質(zhì)量流調(diào)節(jié)器50(信號(hào)線95)所改變。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)例子在圖8中示出，其中第一反應(yīng)氣流1通過(guò)設(shè)置部件19產(chǎn)生作用，而不是第二反應(yīng)氣流產(chǎn)生作用。設(shè)置部件19可以是一個(gè)閥門(mén)、調(diào)節(jié)活片或通風(fēng)器。第一反應(yīng)氣流1被導(dǎo)入到電池入口的上游的兩部分1a和1b。第一反應(yīng)氣流1的一部分1a在下文中簡(jiǎn)單表示為最小氣流1a，另一部分表示為冷卻氣流1b。作為包含壓力調(diào)節(jié)器4的裝置20的結(jié)果，最小氣流1a被按照與第二反應(yīng)氣流2形成固定含量比例地提供到電池入口13a。第一反應(yīng)氣流1的冷卻氣流1b被控制用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。指定的含量比例通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器4用這樣一種方式保持恒定，使得對(duì)于每個(gè)冷卻氣流1b的空氣指數(shù)λ大于1。產(chǎn)生引導(dǎo)壓力的部件17(例如文丘里噴嘴、通孔隔膜、“線性流部件”)而設(shè)置在最小氣流1a中。部件17連接到壓力調(diào)節(jié)器4，從而引導(dǎo)壓力可以通過(guò)連接a影響第二反應(yīng)氣流2。冷卻氣流1b可以由質(zhì)量流傳感器18所測(cè)量，并且相應(yīng)的信號(hào)被發(fā)送到控制設(shè)備14c。用于控制設(shè)備14c的其它信號(hào)由第二反應(yīng)氣流2中的質(zhì)量流傳感器5所產(chǎn)生。兩個(gè)反應(yīng)氣流1和2可以用調(diào)節(jié)器來(lái)設(shè)置，即直接調(diào)節(jié)器或級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器是控制設(shè)備14c的部件。僅僅對(duì)于級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)器才需要質(zhì)量流傳感器18。另外質(zhì)量流傳感器5還可以置于最小氣流1a中。作為恒定比例λ的結(jié)果，可以計(jì)算第二反應(yīng)氣流2。
在用直接調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)的構(gòu)思中，作為反應(yīng)溫度監(jiān)控的結(jié)果，設(shè)置部件19由第一調(diào)節(jié)器所控制。吹風(fēng)機(jī)16由第二調(diào)節(jié)器所控制，其把第二反應(yīng)氣流2的所需數(shù)值與由質(zhì)量流傳感器5測(cè)量的實(shí)際數(shù)值相比較。
在級(jí)聯(lián)傳感器的構(gòu)思中，對(duì)于冷卻氣體1b的所需數(shù)值被確定為用第一調(diào)節(jié)器監(jiān)控反應(yīng)溫度的結(jié)果，它在第二調(diào)節(jié)器中與用所產(chǎn)生的第一輸出信號(hào)由質(zhì)量流傳感器18測(cè)量的實(shí)際數(shù)值相比較。第二輸出信號(hào)用第三調(diào)節(jié)器產(chǎn)生，其把用于第二反應(yīng)氣流2的所需數(shù)值與由傳感器5測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)相比較。用于吹風(fēng)機(jī)16和設(shè)置部件19的控制參數(shù)從兩個(gè)輸出信號(hào)中確定，并且相應(yīng)地控制這些裝置部件。對(duì)于吹風(fēng)機(jī)16的控制，添加兩個(gè)輸出信號(hào)；對(duì)于設(shè)置部件19的控制形成該輸出信號(hào)的系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于操作包含控制系統(tǒng)(14)的燃料電池組(10)的方法，通過(guò)該控制系統(tǒng)影響電池組的電池單元(11)中的電化學(xué)反應(yīng)，其中，用一種控制方式按照條件預(yù)定的含量比把兩種反應(yīng)氣(A，B)的氣流送進(jìn)該電池，并且分別通過(guò)該電池單元，第一反應(yīng)氣(A)包含氧化成份，第二種反應(yīng)氣(B)包含還原成份，并且第一反應(yīng)氣具體為環(huán)境空氣，其中反應(yīng)氣流(1，2)在通過(guò)電池單元之后混合，并且進(jìn)一步通過(guò)二次燃燒過(guò)程進(jìn)一步處理，從而以條件預(yù)定的比率產(chǎn)生廢氣(C)的氣流(3)，使得該還原成份在條件預(yù)定的含量比下被完全氧化，其中第一反應(yīng)氣流，特別是空氣流，可以被控制系統(tǒng)在限制范圍內(nèi)改變，并且用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，其中在調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的同時(shí)，第二反應(yīng)氣流保持恒定，即通過(guò)在電池組入口(13a，13b)的反應(yīng)氣流上游作用的第二調(diào)節(jié)(5，6；18，19)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于通過(guò)控制轉(zhuǎn)速的吹風(fēng)機(jī)(16)把廢氣(C)吸走而驅(qū)動(dòng)反應(yīng)氣流(1，2)；以及反應(yīng)溫度被通過(guò)改變吹風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于第二反應(yīng)氣流(2)通過(guò)閥門(mén)(22)以及其它部件(6；7；8；9)影響電池入口的上游，其中該閥門(mén)被連接到第二反應(yīng)氣(B)的供給線路(c)和/或連接到反應(yīng)氣流(3)，并且其它部件通過(guò)反應(yīng)氣流傳感器(5)和調(diào)節(jié)器(50)所控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于壓力調(diào)節(jié)器(4)連接到第一反應(yīng)氣(A)的容器(1’)，該反應(yīng)氣特別是環(huán)境空氣，以及在閥門(mén)出口(c)連接到第二反應(yīng)氣流(2)，從而作為閥門(mén)(22)控制的結(jié)果，設(shè)置容器壓力(pA)與在閥門(mén)出口的壓力(pB)保持恒定比例；以及設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器的閥門(mén)(22)下游的比例作用閥門(mén)被用作為所述其它部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器(4)在閥門(mén)出口(c)連接到第一反應(yīng)氣(A)的容器以及連接到第二反應(yīng)氣流(2)；以及設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器與容器之間的輔助通風(fēng)器(7)被用作為所述其它部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器(4，a，d)在兩點(diǎn)(31，32)連接到廢氣流(3)；其中用于產(chǎn)生與質(zhì)量流相關(guān)的壓力差的通孔隔膜(30)或者其它裝置被設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器的兩個(gè)連接點(diǎn)(a，d或31，32)之間；以及并聯(lián)到壓力調(diào)節(jié)器的閥門(mén)(8)被用作為所述其它部件，該閥門(mén)可以通過(guò)作用在壓力調(diào)節(jié)器上的壓力差而變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器(4，a，d)的開(kāi)孔側(cè)(a)連接到廢氣流(3，31)，并且閉合側(cè)(d)連接到第二反應(yīng)氣(B)的可調(diào)節(jié)閥門(mén)的輸出端(c)，并且通過(guò)適合的裝置在兩個(gè)連接點(diǎn)(a，d)之間產(chǎn)生壓力差，該裝置特別是通孔隔膜(33)；通過(guò)作用在壓力調(diào)節(jié)器上的可變氣壓差，放氣閥門(mén)(9)可以做為另外的部件用在廢氣流(3)的連接點(diǎn)(31)和壓力調(diào)節(jié)器(4，a)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于作為改變第二反應(yīng)氣(B)的含量的結(jié)果，可以影響用于執(zhí)行第二調(diào)節(jié)的裝置；第二反應(yīng)氣的含量特征在于一個(gè)參數(shù)；其中用于測(cè)量該特征參數(shù)的傳感器置于第二反應(yīng)氣流(2)或廢氣流中；以及該特征參數(shù)的變化被用于影響第二調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于第一反應(yīng)氣流(1)被提供到電池入口(13a)上游的兩個(gè)部分(1a，1b)中，第一反應(yīng)氣流的一部分(1a)-特別是最小氣流-相對(duì)于第二反應(yīng)氣流(2)形成恒定的含量比而提供，并且第一反應(yīng)氣流被控制用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)器(4)使指定含量比保持恒定，并且用這樣一種方式使得空氣指數(shù)λ總是大于1。
10.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任何一項(xiàng)所述的方法的燃料電池組(10)和控制系統(tǒng)(14)的設(shè)備，其特征在于，用于反應(yīng)氣(A，B)的壓力調(diào)節(jié)器(4)和供給線是氣動(dòng)或電氣動(dòng)組合的一部分；其中該壓力調(diào)節(jié)器包括具有由隔膜(40)所分割的兩個(gè)腔體(41，42)的容器，該隔膜連接到要被控制的閥門(mén)(22)，并且壓力調(diào)節(jié)器可以是平衡壓力調(diào)節(jié)器或者壓力比調(diào)節(jié)器。
全文摘要
一種用于包含控制系統(tǒng)(14)的燃料電池組(10)的操作的方法,通過(guò)該控制系統(tǒng)影響該電池組的電池單元(11)中的電化學(xué)反應(yīng)。兩種反應(yīng)氣(A,B)的氣流被以控制的方式按照條件預(yù)定的含量比送進(jìn)該電池組,并且分別通過(guò)電池單元。第一種反應(yīng)氣(A)包含氧化成份,第二種反應(yīng)氣(B)包含還原成份。其中反應(yīng)氣流(1,2)在通過(guò)電池單元之后混合,并且進(jìn)一步通過(guò)二次燃燒過(guò)程進(jìn)一步處理,從而以條件預(yù)定的比率產(chǎn)生廢氣(C)的氣流(3),使得該還原成份在條件預(yù)定的含量比下被完全氧化,其中第一反應(yīng)氣流,特別是空氣流,可以被控制系統(tǒng)在限制范圍內(nèi)改變,并且用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。在調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度的同時(shí),第二反應(yīng)氣流保持恒定,即通過(guò)在電池組入口(13a,13b)的反應(yīng)氣流上游作用的第二調(diào)節(jié)(5,6;18,19)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK1353470SQ0113792
公開(kāi)日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2001年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月7日
發(fā)明者A·呂格, T·甘佩, P·霍洛克 申請(qǐng)人:蘇舍赫克希斯公司