[發明專利]燃料電池及其控制方法

在審

• 申請號: 202011003900.3
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN114256479A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 姚金松;張國民;王曉歡;喬魁;王喜;李初福;劉智恩;楊瑞寧
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;國家能源集團寧夏煤業有限責任公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0432;H01M8/04664;H01M8/04746;H01M8/04955;H01M8/2484;H01M8/249
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發明提供一種燃料電池及其控制方法，屬于燃料電池技術領域。所述燃料電池包括：熱箱，內部設置有加熱模塊；至少兩個電堆，設置在所述熱箱內部，所述至少兩個電堆并聯連接；以及總管和支管，所述支管的一端與電堆的接口連接，另一端與所述總管的一端相連連接，所述總管的遠離所述支管的一端伸出所述熱箱的外部，其中，所述總管包括陽極進氣總管、陽極出氣總管、陰極進氣總管和陰極出氣總管中的至少一個，并且所述支管相應連接至所述電堆的陽極進氣口、陽極出氣口、陰極進氣口和陰極出氣口中的至少一個。上述方案通過位于燃料電池的熱箱內部的總管和支管提供燃料電池工作所需氣體，減少了熱箱上的通口數量，使熱箱具有良好的加熱效果和保溫效果。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體地涉及一種燃料電池及其控制方法。

背景技術

燃料電池是一種將燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，主要由陽極、陰極、電解質和外部電路這四部分組成。

燃料電池的單體電池功率有限，為了提高燃料電池的功率，通常將若干個單體電池組裝成電堆，再將多個電堆組成集成發電系統。對于固體氧化物燃料電池疊層串聯的電堆來說，當燃料電池中的一個電堆損壞，整個電堆系統就會處于癱瘓狀態，因而導致固體氧化物燃料的故障率較高。

電堆發電的同時會產生大量的熱量，這些熱量需要及時的導出，而新鮮的氣體又需要加熱到一定溫度時燃料電池才會發生電化學反應。對于現有燃料電池的電堆來說，其采用的換熱器的氣量小，換熱效果不理想，且換熱氣體所需溫度高，因而在選材和成本上都有一定的局限性，如果焊點較多又會存在泄漏的風險。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種燃料電池及其控制方法，用于解決上述技術問題中的一者或多者。

為了實現上述目的，本發明實施例提供一種燃料電池，所述燃料電池包括：熱箱，內部設置有加熱模塊；至少兩個電堆，設置在所述熱箱內部，所述至少兩個電堆并聯連接；以及總管和支管，所述支管的一端與電堆的接口連接，另一端與所述總管的一端相連連接，所述總管的遠離所述支管的一端伸出所述熱箱的外部，其中，所述總管包括陽極進氣總管、陽極出氣總管、陰極進氣總管和陰極出氣總管中的至少一個，并且所述支管相應連接至所述電堆的陽極進氣口、陽極出氣口、陰極進氣口和陰極出氣口中的至少一個。

可選的，所述陽極進氣口與所述陰極出氣口位于所述電堆的第一側，所述陽極出氣口與所述陰極進氣口位于所述電堆的第二側，且所述第一側與所述第二側相對，所述陰極出氣總管在所述第一側為環形結構，所述陰極進氣總管在所述第一側被布置在所述環形結構的內部，并采用螺旋結構或者垂直結構延伸至所述第二側。

可選的，所述陰極進氣總管在所述第二側為環形結構，所述陽極出氣總管在所述第二側被布置在所述環形結構的內部。

可選的，所述陽極進氣總管的進氣端套設在所述陰極出氣總管的出氣端的外部以形成套管，所述套管伸出至所述熱箱的外部。

可選的，所述陰極出氣總管在所述熱箱外部的管道被設置成螺旋結構。

可選的，所述燃料電池還包括風扇，設置在與所述螺旋結構末端相對的位置處，用于降低所述螺旋結構末端處的氣體壓強。

可選的，所述支管上設置有開關模塊，用于在電堆故障時動作，使故障電堆對應的支管被關閉以停止為故障電堆提供燃料氣和/或空氣。

可選的，所述熱箱設置有法蘭接口，所述總管通過所述法蘭接口伸出所述熱箱的外部。

可選的，所述加熱模塊為電阻絲，所述電阻絲設置在所述熱箱的內壁上。

另一方面，本發明提供一種用于上述中任一項所述的燃料電池的控制方法，所述控制方法包括：檢測陰極出氣總管的出氣端的氣體溫度；以及在所述氣體溫度大于預設溫度時，增大所述陰極進氣總管的進氣流量。