[发明专利]一种固体氧化物燃料电池系统及热电协同控制方法

摘要

本发明公开一种固体氧化物燃料电池系统及控制方法，属于燃料电池领域。本发明电池系统结构为：空气供给单元的输出端通过阀门连接电堆单元的输入端，空气供给单元的输出端通过阀门连接尾气回收单元的输入端；燃料供给单元的输出端通过质量流量计连接电堆单元的输入端，燃料供给单元的输出端通过质量流量计连接尾气回收单元的输入端；电堆单元的输出端连接尾气回收单元的输入端；尾气回收单元的输出端连接燃料供给单元的输入端；控制单元分别连接各阀门、质量流量计以及各单元。本发明依据负载功率需求协调控制各阀门和流量计的工作状态，通过调节气体流量来调节各单元的工作温度，完成系统的热、电系统控制，提高系统效率，保证电堆使用寿命。

主权项

一种固体氧化物燃料电池系统的控制方法，涉及的固体氧化物燃料电池系统包括电堆单元、空气供给单元、燃料供给单元和尾气回收单元，空气供给单元的第一输出端管道连接电堆单元的阴极气体输入端，空气供给单元的第二输出端管道连接尾气回收单元的空气输入端；燃料供给单元的氢气输出端管道连接电堆单元的阳极气体输入端，燃料供给单元的燃料输出端管道连接尾气回收单元的燃料输入端；电堆单元的尾气输出端连接尾气回收单元的输入端；尾气回收单元的输出端管道连接燃料供给单元的输入端，其特征在于，该控制方法具体为：由于外部负载需求功率增大，则要求电池系统的输出功率增大，在此情形下，热电协同控制过程如下：增加燃料供给单元的燃料供应量以增大电堆单元的输出功率：增加进入电堆单元的空气流量以及降低进入电堆单元的空气温度，以维持电堆单元的预定温度要求；燃料供给单元的燃料供应量增加后，燃料供给单元的工作温度降低，通过增加尾气回收单元的输入燃料流量升高尾气回收单元的工作温度，进而维持燃料供给单元的预定温度要求；若尾气回收单元的工作温度高于其预定温度要求，则增加尾气回收单元的输入空气流量以维持尾气回收单元的预定温度要求；由于外部负载需求功率减小，则要求电池系统的输出功率减小，在此情形下，热电协同控制过程如下：减少燃料供给单元的燃料供应量以减小电堆单元的输出功率：减少进入电堆单元的空气流量以及升高进入电堆单元的空气温度，以维持电堆单元的预定温度要求；燃料供给单元的燃料供应量减少后，燃料供给单元的工作温度升高，通过减少尾气回收单元的输入燃料流量降低尾气回收单元的工作温度，进而维持燃料供给单元的预定温度要求。