[發明專利]用于燃料電池裝置的方法和控制結構

有效

• 申請號: 200980126468.2
• 申請日: 2009-06-11
• 公開（公告）號: CN102089913A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 特羅·霍蒂寧;蒂莫·萊赫蒂寧
• 申請（專利權）人: 瓦錫蘭芬蘭有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/12
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;張旭東

1.一種用于產生電能的燃料電池裝置結構，其包括至少一個燃料電池陽極(100)和陰極(102)、用于在所述陽極和所述陰極之間傳送離子的電解質(104)以及與所述電解質分開并用于電子從所述陽極行進至所述陰極的通路(108)，其特征在于，針對所述燃料電池裝置，實現了用于防止形成積碳的控制結構，該控制結構包括：

針對燃料的反饋(109)循環計算基于化學反應熱力學平衡的一個或更多個熱力學平衡模型的計算裝置(110)；和

裝置(110、112)，其用于執行以下操作：通過使燃料經由所述燃料電池陽極(100)在反饋結構中循環而實現循環；至少根據電流和燃料流速產生循環中的測量值；通過計算來確定所述燃料的組成；利用所述測量值和燃料組成，基于將要循環的所述燃料的所述熱力學平衡模型來計算設定的轉換值；以及在必要的情況下，重復所述計算以產生所述轉換值，依靠所述轉換值，能夠確定所述燃料組成的計算將會以足夠的精度收斂，并且通過利用所述轉換值，能夠將所述燃料電池裝置的操作設定為保持在根據所述熱力學平衡模型的安全限度內。

2.根據權利要求1所述的燃料電池裝置結構，其特征在于，所述控制結構包括計算裝置(110)，該計算裝置(110)用于將熱力學平衡模型計算為通過提前計算產生的熱力學平衡曲線。

3.根據權利要求1所述的燃料電池裝置結構，其特征在于，所述燃料由包含碳氫化合物的化合物組成。

4.根據權利要求2所述的燃料電池裝置結構，其特征在于，所述控制結構包括計算裝置(110)，該計算裝置(110)用于基于碳和氧之間的最優含量比來計算熱力學平衡曲線，以防止在燃料電池過程的一個或更多個溫度處形成積碳。

5.根據權利要求2所述的燃料電池裝置結構，其特征在于，所述控制結構包括計算裝置(110)，該計算裝置(110)用于形成三維矩陣，其中，水的供應流、燃料的供應流和電流是x軸、y軸和z軸，并且在化學反應中產生的組分的質量百分比是所述矩陣中的x軸、y軸和z軸的元素。

6.一種利用燃料電池技術來產生電能的方法，在該方法中，通過位于所述燃料電池的陽極(100)和陰極(102)之間的電解質(104)來傳送離子，并且經由與所述電解質分開的通路(108)從所述陽極向所述陰極傳送電子，其特征在于，在該方法中，執行以下階段以防止積碳形成：

針對燃料的反饋(109)循環計算基于化學反應熱力學平衡的一個或更多個熱力學平衡模型；和

利用如下步驟經由所述燃料電池陽極(100)在反饋結構中執行燃料的循環：至少根據電流和燃料流速產生循環中的測量值；通過計算來確定所述燃料的組成；利用所述測量值和燃料組成，基于將要循環的所述燃料的所述熱力學平衡模型來計算設定的轉換值；以及在必要的情況下，重復所述計算以產生所述轉換值，依靠所述轉換值，能夠確定所述燃料組成的計算將會以足夠的精度收斂，并且通過利用所述轉換值，能夠將所述燃料電池裝置的操作設定為保持在根據所述熱力學平衡模型的安全限度內。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，利用通過提前計算產生的熱力學平衡曲線來計算熱力學平衡模型。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述燃料由包含碳氫化合物的化合物組成。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，基于碳和氧之間的最優含量比來計算所述熱力學平衡曲線，以防止在燃料電池過程的一個或更多個溫度處形成積碳。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，通過計算形成三維矩陣，其中，水的供應流、燃料的供應流和電流是x軸、y軸和z軸，并且在化學反應中產生的組分的質量百分比是所述矩陣中的x軸、y軸和z軸的元素。