[發明專利]包括燃料電池和可再充電電池的能量產生系統及實現這種系統的方法

有效

• 申請號: 201580050910.3
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN106716698B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 路易斯·戈蘭坦;朱利安·韋雷;唐吉·萊韋德爾
• 申請（專利權）人: 能源集團
• 主分類號: H01M8/06
• 分類號: H01M8/06;H01M8/243;H01M16/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;陳鵬

本發明涉及一種用于產生低功率能量的系統(1)，包括：由燃氣管網(2)供應的燃料電池(71)和可再充電的能量存儲系統(72)。本發明還涉及實現這樣的能量產生系統的能量產生方法以及能量管理方法。

技術領域

本發明涉及利用電能向電子系統供電的能量收集系統的領域。

更具體地，本發明涉及包括燃料電池的能量產生系統。本發明還涉及實現這樣的裝置的能量產生方法和能量管理方法。

背景技術

存在于工業環境中的電子系統(具體地，測量系統(或傳感器))正逐漸變成較低的能量消耗裝置并且越來越多地通過射頻系統進行通信。考慮到這些因素，這些電子系統的能量自給是越來越受關注的一個問題。目前，通過輸電干線或電化學電池(氧化-還原反應)確保它們的電力供應。這些供電方案具有成本有限的能量水平和技術部署限制。

現在的目的是給予電子系統功能持續幾年的能力且不用人工干預。所安裝的產品全部傾向于同一基本原理(由表述“即裝即棄”表示)，其等同于多媒體外圍設備中的“即插即用”。從通信和供電的角度來看，這些系統從她們安裝開始就與集成于它們的環境中。

除了它們的主要功能(傳感器、致動器)之外，電子系統的問題是如何通過尋找存在于它們的環境中的能量使與它們的供電相關的成本最小化。

現在，電子系統的環境并不總是能量充足并且能量源的這種限制限制了它們的功能。

目前，存在三種為電子系統提供能量的解決方案：

-當在物理上和財政上可以將電纜帶到待供電的系統時，由輸電干線(mains)供電；

-通過氧化-還原電池供電；

-通過收集存在于環境中的能量的能量收集系統供電。該能源可以是輻射的、熱的、機械的、或化學的。為了增大兩個維修周期之間的時間間隔，可以考慮由借助于經由換能器從周圍環境收集能量再充電的電池進行供電的解決方案。

在由輸電干線供電的電子系統的情況下，這種解決方案存在以下缺點：

-物理缺點：被放入難以接近的位置中的系統使得不能安裝電纜為其充電。

-財政缺點：當系統遠離電力網時，這樣供電的成本變得過高。

通過電池為電子系統供電的解決方案還存在一些缺點，具體地：

-在沒有保養的情況下系統的壽命取決于與它們的技術相關的電池的壽命，它們的容量與電子系統的消耗、它們的體積、以及它們的重量有關，它們的體積在可用空間減小時防止它們被安裝；

-在電子系統的生命周期期間迫使進行反復更換電池的維護成本。

收集輻射能、機械能及熱能的這種類型的能量收集方案還存在一些缺點，并且具體地：

-可用能量取決于環境；

-存在于環境中的能量并不總是充足的；

-在最大功率方面，能量的數量會受到限制；

-可用能量的評估和預測有時會是復雜的。

燃氣供應網絡通過他們運輸的燃氣表示安裝在這些網絡上的傳感器的無限能源。確實存在通過天然氣的燃料電池解決方案。它們不適于為小電子系統供電的解決方案并且時常在高溫下操作并具有有限的操作壽命。這里的困難在于三點：

-困難在于具有利用所有這些部件通過天然氣操作的燃料電池，

-燃料電池的壽命，值得注意的是固體氧化物燃料電池(通常被認為是縮略詞SOFC)，現如今在技術上并不能足以通過燃氣管網連續操作，

-與天然氣中存在硫磺元素有關的SOFC型燃料電池的操作問題。