BR112012002099B1

BR112012002099B1 - placa de amostra, método para ensaio de um ou mais analitos de interesse em amostra, kit para a realização de um procedimento de ensaio imunossorvente ligado à enzima, kit para realização de um procedimento de sonda de ácido nucleico e método de fabricação de uma placa de amostra

Info

Publication number: BR112012002099B1
Application number: BR112012002099A
Authority: BR
Inventors: Bunce Adrian; Fusellier Andrew
Original assignee: Dynex Tech Inc
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2019-12-03
Also published as: EP2459314B1; UA101958C2; GB0917555D0; US20180120311A1; HK1174301A1; US8541246B2; US20210190779A1; JP2012527607A; RU2476889C2; US20140171344A1; US9244069B2; DE202010004968U1; EP2279790B8; GB2485325A; EP2459314A1; CN102648052B; US20130040834A1; GB201006087D0; CN101988921B; US20110027914A1

Abstract

placa de amostra, método para ensaio de um ou mais analitos de interesse em amostra, kit para a realização de um procedimento de ensaio imunossorvente ligado à enzima, kit para realização de um procedimento de sonda de ácido nucleico e método de fabricação de uma placa de amostra a presente invenção refere-se a uma placa de amostra que é mostrada compreendendo uma pluralidade de cavidades de amostra (19). cada cavidade de amostra (19) compreende uma pluralidade de bolsos (21) nos quais contas ou microesferas de reagente (20a, 20b) são inseridas por um dispensador de conta ou microesfera de reagente. as contas ou microesferas de reagente podem ser revestidas com um anticorpo ou antígeno permitindo procedimentos elisa multiplexados serem realizados. alternativamente, as contas de reagente podem ser revestidas com uma sequência de dna ou rna para atuação como uma sonda de hibridização para testar para a presença de uma sequência de dna ou rna complementar.

Description

“SISTEMA DE CÉLULA DE COMBUSTÍVEL E MÉTODO DE CONTROLE DO MESMO” REFERÊNCIA REMISSIVA AOS PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Japonesa No. 2009-177746, depositado em 30 de julho de 2009, estando toda a descrição do Pedido de Patente Japonesa No. 2009-177746 aqui incorporada a título de referência.

ANTECEDENTES

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se, em geral, a um sistema de célula de combustível e a um método de controle que serve para elevar a temperatura de uma célula de combustível usada no sistema de célula de combustível.

INFORMAÇÕES ANTECEDENTES

Um sistema de célula de combustível é um sistema de geração de energia elétrica no qual hidrogênio (que serve como combustível) e ar (que serve como oxidante) são fornecidos a uma célula de combustível de modo a permitir que ocorra uma reação eletroquímica na célula de combustível para gerar energia elétrica. Um exemplo deste tipo de sistema de célula de combustível é descrito no Pedido de Patente Japonês aberto à inspeção pública No. 2005-166439. O sistema de célula de combustível descrito no Pedido de Patente Japonês aberto à inspeção pública No. 2005-166439 usa uma célula de combustível de eletrólito sólido no qual um ânodo é proporcionado em um lado de um eletrólito sólido, enquanto um cátodo é proporcionado no outro lado. Fornece-se ar como gás oxidante ao cátodo enquanto gás combustível é fornecido ao ânodo. A energia é gerada reagindo-se o gás combustível com o ar. O sistema de célula de combustível é configurado tendo uma câmara de combustão de partida que serve para reformar ou parcialmente queimar o gás combustível introduzido a partir da parte externa durante a partida e fornecer o gás resultante como um gás de redução ao ânodo. Um gás de exaustão câmara de combustão é proporcionado para queimar o efluente gasoso do ânodo descarregado a partir do lado do ânodo, enquanto um tro-cador de calor é proporcionado para aquecer o ar com o calor produzido a partir da câmara de combustão do gás de exaustão.

SUMÁRIO

Descobriu-se que no sistema de célula de combustível descrito no Pedido de Patente Japonês aberto à inspeção pública No. 2005-166439, o efluente gasoso do ânodo descarregado a partir do ânodo é queimado e a célula de combustível é aquecida pelo ar que teve sua temperatura aumentada pelo calor do gás, porém, o calor do gás de exaustão descarregado a partir do cátodo não foi utilizado. Da mesma forma, existe uma questão na qual uma deposição de carbono pode ser causada no ânodo fornecendo-se gás de combustão rico tendo uma temperatura comparativamente baixa ao ânodo. Esta configuração não leva em consideração esta deposição de carbono.

Um objetivo da presente descrição consiste em proporcionar um sistema de célula de combustível e/ou um método por meio do qual o calor proveniente do gás de exaustão que é descarregado a partir do é efetivamente utilizado para elevar a temperatura da célula de combustível enquanto se evita danos parciais e outros problemas causados pelas alterações de temperatura, e evitar a deposição de carbono no ânodo.

Em relação ao estado da tecnologia conhecida, um aspecto da presente descrição consiste em proporcionar um sistema de célula de combustível que compreende, basicamente, uma célula de combustível, uma primeira câmara de combustão, um primeiro canal de retorno do gás de aquecimento e um fornecedor de gás. A célula de combustível inclui uma célula de eletrólito sólido com um ânodo e um cátodo. A célula de combustível é configurada para gerar energia reagindo-se um gás contendo hidrogênio e um gás contendo oxigênio. A primeira câmara de combustão é disposta para fornecer seletivamente um gás de aquecimento ao cátodo da célula de combustível. O primeiro canal de retorno do gás de aquecimento é disposto para misturar pelo menos parte do gás de exaustão descarregado a partir do cátodo com o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão, de tal modo que um gás de aquecimento misturado do gás de exaustão do cátodo e o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão sejam fornecidos ao cátodo. O fornecedor de gás é conectado ao primeiro canal de retorno do gás de aquecimento para fornecer o gás de exaustão a partir do cátodo de modo a se misturar com o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Referindo-se, agora, aos desenhos em anexo que formam parte desta descrição o-riginal: A FIGURA 1 é um diagrama de blocos esquemático de uma configuração de um sistema de célula de combustível de acordo com uma primeira modalidade; A FIGURA 2 é um diagrama de blocos esquemático de um controlador do sistema de célula de combustível de acordo com a primeira modalidade; A FIGURA 3 é um fluxograma de um método de elevação de temperatura da célula de combustível executado pelo controlador da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível de acordo com a primeira modalidade; A FIGURA 4 é um diagrama de blocos esquemático de uma configuração de um sistema de célula de combustível de acordo com uma segunda modalidade; A FIGURA 5 é um diagrama de blocos esquemático de um controlador do sistema de célula de combustível de acordo com a segunda modalidade; A FIGURA 6 é um fluxograma de um método de elevação de temperatura da célula de combustível executado pelo controlador da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível de acordo com a segunda modalidade; A FIGURA 7 é um diagrama de blocos esquemático de uma configuração de um sistema de célula de combustível de acordo com uma terceira modalidade; A FIGURA 8 é um diagrama de blocos esquemático de um controlador do sistema de célula de combustível de acordo com a terceira modalidade; A FIGURA 9 é um fluxograma de um método de elevação de temperatura da célula de combustível executado pelo controlador da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível de acordo com a terceira modalidade; A FIGURA 10 é um diagrama de blocos esquemático de uma configuração de um sistema de célula de combustível de acordo com uma quarta modalidade; A FIGURA 11 é um diagrama de blocos esquemático de um controlador do sistema de célula de combustível de acordo com a quarta modalidade; e A FIGURA 12 é um fluxograma de um método de elevação de temperatura da célula de combustível executado pelo controlador da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível de acordo com a quarta modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

As modalidades selecionadas serão explicadas com referência aos desenhos. Tor-nar-se-á aparente aos indivíduos versados na técnica a partir desta descrição que as descrições a seguir das modalidades sai proporcionada apenas a título de ilustração e não por propósitos de limitar a invenção conforme definido pelas reivindicações em anexo e seus equivalentes.

Referindo-se, inicialmente, à FIGURA 1, ilustra-se um diagrama de blocos esquemático de um sistema de célula de combustível A1 de acordo com uma primeira modalidade. Conforme observado na FIGURA 1, o sistema de célula de combustível A1 inclui, dentre outras coisas, um controlador B, um soprador de ar 1, uma bomba de combustível 2 e uma célula de combustível 10. Na modalidade ilustrada, a célula de combustível 10 é uma célula de combustível de óxido sólido (SOFC) no qual um condutor de íon oxigênio (condutor de íon óxido) é usado como um eletrólito 11. Na modalidade ilustrada, o eletrólito 11 tem um ânodo 12 proporcionado em um lado do eletrólito 11 e um cátodo 13 proporcionado no outro lado do eletrólito 11. Na modalidade ilustrada, o eletrólito 11 tem uma pluralidade de células de eletrólito sólido 14 com o ânodo 12 e o cátodo 13 estando localizados em lados opostos das células de eletrólito sólido 14. De modo específico, na modalidade ilustrada, as células de eletrólito sólido 14 são empilhadas de modo a formar uma pilha de células 15 com o ânodo 12 e o cátodo 13 estando localizados em lados opostos da pilha de células 15. Por motivos de ilustração, a pilha de células 15 é descrita de modo simplificado na FIGURA 1 mostrando-se apenas uma única célula das células de eletrólito sólido 14. Um sensor de temperatura 16 é disposto na pilha de células 15 para adquirir dados de temperatura da pilha de células 15. Os dados de temperatura adquiridos pelo sensor de temperatura 16 são inseridos ao controlador B.

Em termos gerais, a energia na célula de combustível 10 é gerada reagindo-se o gás combustível com o ar. As células de eletrólito sólido 14 consistem em um sistema de geração de energia elétrica que gera energia elétrica fornecendo-se separadamente gás contendo hidrogênio, que serve como combustível, e gás contendo oxigênio, que serve como um oxidante para permitir que ocorra uma reação eletroquímica na célula de combustível. Em particular, na modalidade ilustrada, o sistema de célula de combustível A1 pode u-sar, por exemplo, “etano, butano, gás natural, e outros gases adequados” como o “gás contendo hidrogênio” que é fornecido como combustível ao ânodo 12. Prefere-se utilizar etanol, butanol, ou outro álcool. No entanto, em casos do sistema de célula de combustível A1 sendo usado em veículos, tais como automóveis ou outras unidades móveis, gasolina, óleo die-sel, óleo leve, ou outro combustível líquido, podem ser particularmente úteis nesses casos. No entanto, o combustível não se limita esses exemplos. Da mesma forma, na modalidade ilustrada, o sistema de célula de combustível A1 usa “ar” como um exemplo do “gás contendo oxigênio” que é fornecido como gás oxidante ao cátodo 13.

Conforme também observado na FIGURA 1, o sistema de célula de combustível A1 inclui, dentre outras coisas, uma primeira câmara de combustão 20, um reformador 30, um trocador de calor 40, um fornecedor de gás 50 e uma terceira câmara de combustão 70. O soprador de ar 1 é configurado e disposto para fornecer gás contendo oxigênio puro à primeira câmara de combustão 20 e ao reformador 30. A bomba de combustível 2 é configurada e disposta para fornecer combustível à primeira câmara de combustão 20. As velocidades rotacionais do soprador de ar 1 e da bomba de combustível 2 são controladas pelo controlador B com a finalidade de aumentar e diminuir suas velocidades rotacionais conforme a necessidade. O controlador B do sistema de célula de combustível ilustrado na FIGURA 1 é ilustrado, de modo esquemático, na FIGURA 2. Na modalidade ilustrada, conforme discutido anteriormente, o gás de exaustão descarregado a partir do ânodo 12 do sistema de célula de combustível A1 é efetivamente utilizado para elevar a temperatura da célula de combustível 10 enquanto evita danos parciais e outros problemas causados por mudanças de temperatura na célula de combustível 10, e evitar deposição de carbono. A primeira câmara de combustão 20 realiza a função de produzir gás de aquecimento em alta temperatura. O gás de aquecimento em alta temperatura é produzido mistu-rando-se e queimando-se uma mistura de combustível e ar. O ar é fornecido à primeira câmara de combustão 20 através de um tubo de abastecimento 1a que é fluidicamente conectado entre o lado admissão da primeira câmara de combustão 20 e o soprador de ar 1. O combustível é fornecido à primeira câmara de combustão 20 através de um tubo de abastecimento 2a que é fluidicamente conectado entre o lado admissão da primeira câmara de combustão 20 e a bomba de combustível 2.

No lado de descarga da primeira câmara de combustão 20, um tubo de abastecimento 20a é fluidicamente conectado entre o lado de descarga e o lado admissão do cátodo 13 da célula de combustível 10. O tubo de abastecimento 20a é projetado para fornecer o gás de aquecimento produzido pela primeira câmara de combustão 20 ao cátodo 13. No lado de descarga do cátodo 13, dispõe-se um tubo de descarga 13a que serve para descarregar o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 para fora do sistema de célula de combustível A1. Atravessando-se entre o tubo de abastecimento 20a e o tubo de descarga 13a se encontra um canal ou tubo de retorno 17. Nesta modalidade, o tubo de retorno 17 constitui um primeiro canal de retorno para gás de aquecimento de e-xaustão. O tubo de retorno 17 é configurado e disposto para misturar parte do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 com o gás de aquecimento fornecido a partir da primeira câmara de combustão 20 até o cátodo 13. De modo específico, a extremidade inicial de retorno do tubo de retorno 17 é interconectada ao tubo de descarga 13a, e a extremidade terminal de retorno é interconectada ao tubo de abastecimento 20a. O fornecedor de gás 50 é disposto no canal de retorno 17. O fornecedor de gás 50 realiza a função de fornecer gás de aquecimento de exaustão fluindo no tubo de retorno 17 até o cátodo 13. Na presente modalidade, o fornecedor de gás 50 é um soprador de ar. De modo específico, o gás de aquecimento misturado é produzido misturando-se o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 junto ao gás de aquecimento fornecido a partir da primeira câmara de combustão 20, e o gás de aquecimento misturado resultante é fornecido ao cátodo 13 pelo tubo de retorno 17 e pelo fornecedor de gás 50. Um sensor de temperatura 19 é disposto no fornecedor de gás 50 para adquirir dados de temperatura do gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do fornecedor de gás 50. Os dados de temperatura adquiridos por este sensor de temperatura 19 são inseridos ao controlador B. O reformador 30 é configurado e disposto para reformar o gás combustível fornecido ao ânodo 12 da célula de combustível 10 em um modo de operação normal descrito mais adiante. Um tubo de abastecimento 2b é fluidicamente conectado entre o lado admissão do reformador 30 e o lado de saída da bomba de combustível 2 que serve para fornecer combustível ao reformador 30. Um tubo de abastecimento 1b é fluidicamente conectado entre o lado admissão do reformador 30 e o soprador de ar 1 que serve para fornecer ar ao reformador 30. Um tubo de abastecimento 30a é fluidicamente conectado entre o lado de fornecimento do reformador 30 e o lado admissão do ânodo 12 de tal modo que o gás combustível reformado fornecido a partir do reformador 30 seja fornecido ao ânodo 12. O reformador 30 pode ser dotado de um sensor de temperatura 30b que serve para adquirir dados de temperatura do reformador 30 conforme necessário e/ou desejado.

No lado de descarga do ânodo 12 dispõe-se um tubo de descarga 12a para fome- cer o gás combustível de exaustão descarregado à terceira câmara de combustão 70. A terceira câmara de combustão 70 realiza a função de produzir gás de aquecimento em alta temperatura misturando-se e queimando-se uma mistura de ar-combustível de combustível e ar puro ou gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do ânodo 12. O tubo de descarga 12a é fluidicamente conectado entre o lado admissão da terceira câmara de combustão 70 e o lado de descarga do ânodo 12. Entre o lado de descarga da terceira câmara de combustão 70 e o lado admissão do trocador de calor 40 dispõe-se um tubo de abastecimento 12b, que consiste em um canal de suprimento de gás de aquecimento que serve para fornecer o gás de aquecimento produzido pela terceira câmara de combustão 70 ao trocador de calor 40. O trocador de calor 40 é disposto adjacente ao reformador 30 de tal modo que ocorra uma troca de calor entre os mesmos. O trocador de calor 40 é projetado de modo que seja fornecido com parte do gás de combustão resultando a partir do gás combustível de exaustão fornecido a partir do ânodo 12 através do tubo de abastecimento 12b sendo queimado pela terceira câmara de combustão 70. No lado de descarga do trocador de calor 40 dispõe-se um tubo de descarga 40a para descarregar o gás combustível de exaustão para fora do sistema após o gás ter sido usado na troca de calor.

Na presente modalidade, durante um aumento de temperatura para elevar a temperatura da célula de combustível 10 até uma temperatura operável (durante a partida ou o modo de elevação de temperatura), o reformador 30, o trocador de calor 40, e a terceira câmara de combustão descritos anteriormente não operam, e o gás combustível não é fornecido ao ânodo 12. Portanto, o modo de elevação de temperatura é apenas realizado até que a temperatura da célula de combustível 10 alcance sua temperatura operacional prescrita.

Na modalidade ilustrada, o controlador B inclui um microcomputador com uma CPU (unidade de processamento central), um circuito de interface, dispositivos de armazenamento, tal como um dispositivo ROM (Memória Somente para Leitura) e um dispositivo RAM (Memória de Acesso Aleatório) e outros componentes convencionais (não mostrados). O microcomputador do controlador B é programado para controlar os outros componentes do sistema de célula de combustível A1 conforme discutido anteriormente. O circuito de memória armazenar os resultados de processamento e os programas de controle que são executados pelo circuito processador. A RAM interna do controlador B armazenar os estados de indicadores operacionais e vários dados de controle. A ROM interna do controlador B armazena vários dados prescritos para várias operações. O controlador B inclui um ou mais programas que são usados na operação do sistema de célula de combustível A1. Executando-se esses programas, o controlador B realiza as seguintes funções: (1) medir a temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17; (2) medir a taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17; (3) ajustar as taxas de vazão de combustível e ar do combustível e do ar fornecidos à primeira câmara de combustão 20 com base na taxa de vazão e na temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17, de tal modo que o gás de aquecimento fornecido ao cátodo 13 alcance uma temperatura predeterminada; (4) fornecer combustível e gás contendo oxigênio com uma taxa de vazão ajustada à primeira câmara de combustão 20; (5) medir a temperatura da célula de combustível 10; (6) ajustar a temperatura do gás de aquecimento fornecido ao cátodo 13 da célula de combustível 10 com base nas temperaturas do gás de aquecimento de exaustão que flui através da célula de combustível 10 e do tubo de retorno 17; (7) determinar se a temperatura da célula de combustível 10 alcançou ou não um valor predeterminado; e (8) comutar a partir do modo de elevação de temperatura para o modo de operação normal quando for determinado que a temperatura da célula de combustível 10 alcançou o valor predeterminado. Tornar-se-á aparente aos indivíduos versados na técnica a partir desta descrição que a estrutura precisa e algoritmos para o controlador B podem ser qualquer combinação de hardware e/ou software que realizarão as funções descritas. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de medir a temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17 são referidos como uma “primeira seção de medição de temperatura do gás de aquecimento de exaustão B1.” Na presente modalidade, a temperatura do gás de aquecimento de exaustão é medida com base nos dados de temperatura adquiridos pelo sensor de temperatura 19. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de medir a taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17 são referidos como uma “primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de a-quecimento de exaustão B2.” A primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de a-quecimento de exaustão B2 mede a taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão a partir da velocidade rotacional do soprador e da quantidade de gás que pode ser soprada por uma rotação do soprador, de acordo com o projeto do fornecedor de gás 50. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de ajustar as taxas de vazão do combustível e do ar fornecidas à primeira câmara de combustão 20 são referidos como uma “seção de ajuste da taxa de vazão B3.” O termo “temperatura predeterminada” se refere a uma temperatura na qual a célula de combustível 10 não será danificada por coque térmico, com base na temperatura atual da célula de combustível 10. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de fornecer combustível e gás contendo oxigênio com uma taxa de vazão ajustada à primeira câmara de combustão 20 são referidos como uma “seção de fornecimento de gás combustível B4.” Na presente modalidade, o fornecimento é realizado controlando-se de modo giratório e acionável o soprador de ar 1 e a bomba de combustível 2. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de medir a temperatura da célula de combustível 10 são referidos como uma “seção de medição de temperatura de célula B5.” Na presente modalidade, a temperatura da célula de combustível 10 é medida com base nos dados de temperatura adquiridos pelo sensor de temperatura 16. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de ajuste da temperatura do gás de aquecimento fornecido ao cátodo 13 são referidos como uma “seção de ajuste de temperatura do gás B6.” Na presente modalidade, a temperatura da gás de aquecimento é ajustada para crescer com o passar do tempo até uma temperatura alvo. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de determinar se a temperatura da célula de combustível 10 alcançou ou não um valor predeterminado são referidos como uma “seção de determinação da temperatura de célula B7.” A programação e/ou hardware do controlador B usada para realizar a função de comutar a partir do modo de elevação de temperatura para o modo de operação normal quando for determinado que a temperatura da célula de combustível 10 alcançou o valor predeterminado são referidos como uma “seção de comutação de modo B8.” Conforme o uso em questão, o termo “modo de elevação de temperatura” se refere à ação de elevar a temperatura da célula de combustível 10 até uma temperatura operacional conforme descrito anteriormente. Conforme o uso em questão, o termo “modo de operação normal” se refere a um estado operacional na célula de combustível 10 que alcançou a temperatura operacional para induzir a geração de energia na célula de combustível 10. O método de elevação de temperatura da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível A1 tendo a configuração descrita anteriormente é descrito com referência à FIGURA 3. A FIGURA 3 é um fluxograma que mostra o método de elevação de temperatura da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível A1. O método de elevação de temperatura usado no sistema de célula de combustível A1 inclui pelo menos medir a temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do primeiro canal ou tubo de retorno para gás de aquecimento de exaustão 17, ajustar as taxas de vazão do gás contendo oxigênio e do combustível queimado pela primeira câmara de combustão 20 de tal modo que o novo gás de aquecimento fornecido a partir da primeira câmara de combustão 20 ao cátodo 13 alcance uma temperatura predeterminada, e fornecer o combustível e gás contendo oxigênio com taxas de vazão à primeira câmara de combustão 20. Os detalhes deste serão descritos a seguir.

Referindo-se ao fluxograma da FIGURA 3, discute-se, agora, o processo. Na etapa S1, inicia-se o processo de elevar a temperatura da célula de combustível 10 para uma operação de partida, e, então, o processo avança para a etapa S2.

Na etapa S2, o gás de aquecimento de exaustão (gás de combustão pobre de e-xaustão) descarregado a partir do cátodo 13 é passado através do tubo de retorno 17, com o suprimento de retorno de circulação sendo realizado em uma taxa de vazão constante.

As quantidades predeterminadas de combustível e ar são fornecidas e queimadas na primeira câmara de combustão 20 para produzir um novo gás de aquecimento, que se mistura com o gás de aquecimento de exaustão fornecido de volta através do tubo de retorno 17 para produzir o gás de aquecimento misturado de uma temperatura predeterminada, que é fornecida ao cátodo 13.

Na etapa S3, medem-se a temperatura do gás de aquecimento de exaustão circulado através do tubo de retorno 17 e a temperatura da célula de combustível 10.

Na etapa S4, ajusta-se a temperatura do gás de aquecimento novo fornecido à célula de combustível 10. Neste momento, o gás de aquecimento de uma temperatura predeterminada é ajustado para uma temperatura na qual a célula de combustível 10 descrita anteriormente não é danificada por choque térmico, com base na temperatura atual da célula de combustível 10. Esta temperatura predeterminada é apropriadamente ajustada em vista da capacidade térmica da célula de combustível 10 e da taxa de vazão do gás de aquecimento fornecido, isto é, a capacidade térmica do gás de aquecimento.

Na etapa S5, a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da célula de combustível 10 até a temperatura predeterminada é calculada a partir da taxa de vazão e do calor específico do gás de aquecimento de exaustão circulado de volta, e determinam-se as taxas de vazão entre o combustível e o ar necessárias na primeira câmara de combustão 20 com a finalidade de produzir esta quantidade de calor. Visto que o gás de aquecimento é fornecido ao cátodo 13, o gás de aquecimento é, de preferência, um gás de combustão pobre tendo propriedades oxidantes. De modo específico, o gás é submetido à combustão pobre em uma razão entre ar e combustível igual a 1 a 1,2.

Na etapa S6, as quantidades de combustível e ar circuladas são fornecidas à primeira câmara de combustão 20.

Na etapa S7, o gás de aquecimento produzido pela primeira câmara de combustão 20 é misturado com o gás de aquecimento de exaustão, e o gás de aquecimento (gás de aquecimento misturado) de uma temperatura predeterminada é fornecido à célula de combustível 1. Desse modo, este gás de aquecimento misturado eleva a temperatura da célula de combustível 10.

Conforme descrito anteriormente, visto que a temperatura do gás de aquecimento fornecido à célula de combustível 10 é ajustada de acordo com a temperatura da célula de combustível 10, a temperatura da célula de combustível 10 é elevada e a temperatura do gás de aquecimento fornecido também é gradualmente ajustada para uma temperatura progressivamente maior. A temperatura do gás de aquecimento misturado fornecido à célula de combustível 10 é atribuída a uma temperatura de limite superior em consideração à resistência térmica dos membros estruturais. Por exemplo, na presente modalidade, a temperatu ra de limite superior é igual a 800°C. De modo específico, a temperatura ajustada do gás de aquecimento aumenta gradualmente até 800°C, após isto, a temperatura do gás de aquecimento fornecido à célula de combustível 10 continuará a ser mantida em 800°C. O gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir da célula de combustível 10 proporciona calor à célula de combustível 10, e o gás também é descarregado em aproximadamente à mesma temperatura da célula de combustível 10. Portanto, visto que a temperatura do gás de aquecimento de exaustão de circulação se eleva junto ao aumento de temperatura na célula de combustível 10, a quantidade de combustão na primeira câmara de combustão 20 é regulada de acordo com a diferença entre a temperatura ajustada do gás de aquecimento fornecido à célula de combustível 10 e a temperatura do gás de aquecimento de exaustão de circulação, a quantidade do gás de aquecimento que se mistura com o gás de aquecimento de exaustão de circulação, e a quantidade do gás misturado sendo fornecida à célula de combustível 10. Desta forma, o gás de aquecimento é fornecido para elevar a temperatura da célula de combustível 10 até a célula de combustível 10 alcance uma temperatura operacional.

Na etapa S8, toma-se uma decisão quanto a se a célula de combustível 10 alcançou ou não a temperatura operacional. Uma vez que for determinado que a temperatura operacional da célula de combustível 10 tiver sido alcançada, o processo avança para a e-tapa S9. Caso contrário, o processo retorna para a etapa S2 até que a temperatura operacional da célula de combustível 10 tenha sido alcançada.

Na etapa S9, finaliza-se a operação de elevação de temperatura de aquecimento, e restabelece-se o modo de operação normal. De acordo com a configuração descrita anteriormente, visto que o gás combustível circulado (gás de aquecimento de exaustão) é descarregado a partir do cátodo em temperatura ambiente ou superior, uma quantidade menor que calor, isto é, uma quantidade menor de combustível queimado é necessária com a finalidade de produzir o gás combustível na mesma taxa de vazão em comparação utilizando-se ar novo e puro como o ar secundário normal. Portanto, o consumo de combustível durante a elevação de temperatura pode ser consideravelmente reduzida.

Considerando-se a utilização de calor residual, seria possível recuperar apenas o calor residual com o trocador de calor sem circular o gás combustível de exaustão. No entanto, visto que o próprio trocador de calor tem uma temperatura baixa durante um processo de elevação de temperatura, primeiramente, uma determinada quantidade de calor será u-sada para aquecer o trocador de calor. Se for presumido que uma operação de partida ocorra repentinamente (isto é, a temperatura se eleva repentinamente), uma grande quantidade de gás de combustão será fornecida à célula de combustível, e um trocador de calor extremamente grande será necessária com a finalidade de recuperar o calor residual a partir a grande quantidade de gás de combustão. Portanto, a capacidade térmica do trocador de calor aumenta, e mesmo se o trocador de calor for utilizado para o propósito de recuperar o calor residual durante a elevação de temperatura, a taxa de recuperação do calor residual não aumentará por causa da quantidade de calor requerida a pré-aquecer o trocador de calor.

Reportando-se, agora, às FIGURAS 4 a 6, explica-se um sistema de célula de combustível A2 de acordo com uma segunda modalidade. Tendo em vista a similaridade entre a primeira e a segunda modalidades, as partes do sistema de célula de combustível A2 da segunda modalidade que são idênticas às partes da primeira modalidade serão proporcionadas com as mesmas referências numéricas das partes da primeira modalidade. Ademais, as descrições das partes da segunda modalidade que são idênticas às partes da primeira modalidade foram omitidas por propósitos de brevidade. A FIGURA 4 é um diagrama de blocos esquemático que mostra a configuração do sistema de célula de combustível A2 de acordo com a segunda modalidade. A FIGURA 5 é um diagrama de blocos esquemático que mostra as funções do controlador B que constitui parte do sistema de célula de combustível A2 de acordo com a segunda modalidade. A FIGURA 6 é um fluxograma que mostra o método de elevar a temperatura da célula de combustível 10 que é usada no sistema de célula de combustível A2. Além da configuração mostrada no sistema de célula de combustível A1 de acordo com a primeira modalidade descrita anteriormente, o sistema de célula de combustível A2 de acordo com a segunda modalidade também inclui uma segunda câmara de combustão 60, uma válvula de regulagem da taxa de vazão 61 e um sensor de temperatura 62. Da mesma forma, o reformador 30, o trocador de calor 40, e a terceira câmara de combustão 70 não são usados nesta modalidade. A segunda câmara de combustão 60 realiza a função de produzir gás de aquecimento em alta temperatura. A segunda câmara de combustão 60 mistura e queima o ar fornecido através do tubo de abastecimento 1b a partir do soprador de ar 1 com o combustível fornecido através do tubo de abastecimento 2b a partir da bomba de combustível 2 para produzir o gás de aquecimento em alta temperatura. O lado de descarga da segunda câmara de combustão 60 é fluidicamente conectado a um tubo de abastecimento 60a para fornecer o gás de aquecimento produzido ao ânodo 12 da célula de combustível 10. A válvula de regulagem da taxa de vazão 61 é disposta no tubo de abastecimento 13a. Um canal ou tubo de retorno 61a é fluidicamente conectado entre a válvula de regulagem da taxa de vazão 61 e o tubo de abastecimento 60a. Nesta modalidade, o tubo de retorno 61a constitui um segundo canal de retorno para gás de aquecimento de exaustão. A válvula de regulagem da taxa de vazão 61 é operacionalmente conectada ao lado de saída do controlador B de tal modo que o controlador B abra e feche seletivamente a válvula de regulagem da taxa de vazão 61. De modo específico, de acordo com um sinal de acionamento de abertura/fechamento emitido a partir do controlador B, a válvula de regula- gem da taxa de vazão 61 direciona uma quantidade apropriada do gás de aquecimento de exaustão para fluir através do tubo de retorno 61a. De modo mais específico, o tubo de retorno 61a é formado com a finalidade de circular o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 ao ânodo 12. Em particular, pelo menos parte do gás de aquecimento de exaustão em excesso não é circulada de volta ao cátodo 13 e redirecionada para misturar com o gás de aquecimento produzido pela segunda câmara de combustão 60. Desta forma, uma mistura do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 e o gás de aquecimento produzido pela segunda câmara de combustão 60 são introduzidos no ânodo 12. O sensor de temperatura 62 é usado para adquirir os dados de temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 61a. O sensor de temperatura 62 é conectado ao lado de entrada do controlador B. Em outras palavras, os dados de temperatura adquiridos de gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 61a são inseridos no controlador B.

Nesta modalidade, o controlador B inclui um ou mais programas que são usados na operação do sistema de célula de combustível A2. De modo semelhante à primeira modalidade discutida anteriormente, executando-se esses programas, o controlador B realiza as funções da primeira seção de medição de temperatura do gás de aquecimento de exaustão B1, a primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão B2, a seção de ajuste da taxa de vazão B3, a seção de fornecimento de gás combustível B4, a seção de medição de temperatura de célula B5, a seção de ajuste de temperatura do gás B6, a seção de determinação da temperatura de célula B7 e a seção de comutação de modo B8. No entanto, nesta modalidade, além dessas funções, o controlador B também realiza as seguintes funções: (1) medir a taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão fornecido ao ânodo 12; (2) medir a temperatura do gás de aquecimento de exaustão; e (3) ajustar as taxas de vazão entre o combustível e o ar queimado na segunda câmara de combustão 60 de tal modo que uma razão entre vapor (por exemplo, vapor d’água) e carbono (razão S/C) e a temperatura do gás combustível fornecido ao ânodo 12 alcancem valores predeterminados com base na taxa de vazão e na temperatura do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 e fornecido ao ânodo 12. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de medir a taxa de vazão entre o gás de aquecimento de exaustão fornecido e o ânodo 12 a-través do tubo de retorno 61a são referidos como uma “segunda seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão B9.” A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de medir a temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 61a são referidos como uma “segunda seção de medição da temperatura do gás de aquecimento de exaustão B10.” A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de ajustar as taxas de vazão entre o combustível e o ar queimado na segunda câmara de combustão 60 de tal modo que a razão S/C e a temperatura do gás combustível fornecida ao ânodo 12 alcancem valores predeterminados são referidos como uma “segunda seção de ajuste da taxa de vazão B11.” O método de elevar a temperatura de uma célula de combustível utilizando-se o sistema de célula de combustível A2 tendo a configuração descrita anteriormente é descrito com referência à FIGURA 6. A FIGURA 6 é um fluxograma que mostra o método de elevar a temperatura da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível A2.

Na presente modalidade, as taxas de vazão do combustível e do ar fornecidas à primeira câmara de combustão 20 são reguladas de tal modo que o gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo 13 alcancem uma temperatura predeterminada com base na taxa de vazão e na temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17, que é similar ao sistema de célula de combustível A1 descrito anteriormente.

Na etapa Sa1, o processo de elevar a temperatura da célula de combustível 10 para uma operação de partida é iniciado, e o processo avança para a etapa Sa2.

Na etapa Sa2, a taxa de vazão é ajustada para a distribuição do gás de aquecimento de exaustão (gás de combustão pobre de exaustão) descarregado a partir do cátodo 13 ao tubo de retorno 61a. De modo específico, o gás de aquecimento de exaustão fornecido ao ânodo 12 tem propriedades de redução de oxidação com a finalidade de evitar a oxidação do ânodo 12. O gás de aquecimento de exaustão de redução é dotado de uma determinada quantidade de vapor d’água com a finalidade de causar uma deposição de carbono no ânodo 12. O gás de aquecimento de exaustão de redução também é fornecido enquanto é ajustado a uma temperatura predeterminada com a finalidade de não causar um choque térmico na célula de combustível 10. Objetivando efetuar estes resultados, utiliza-se o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 sem que seja recirculado através do cátodo 13.

Conforme descrito anteriormente, o gás de aquecimento de exaustão que flui no tubo de retorno 61a tem uma baixa concentração de oxigênio. Misturando-se o gás de aquecimento de exaustão do tubo de retorno 61a com o novo gás de aquecimento produzido a partir de uma combustão rica na segunda câmara de combustão 60 antes de ser introduzido no ânodo 12, o gás de aquecimento misturado resultante terá propriedades de redução de oxidação. Visto que o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 também contém uma alta concentração de vapor d’água, é possível proporcionar uma concentração de vapor d’água suficiente para evitar a deposição de carbono causada pelo gás de aquecimento misturado no ânodo 12. Utilizando-se o gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13 como o gás de regulagem de temperatura do novo gás de aquecimento produzido pela segunda câmara de combustão 60, é possível fornecer ao âno- do 12 um gás de aquecimento de exaustão que tenha propriedades de redução, sem riscos de deposição de carbono, e também a temperatura desejada. Da mesma forma, é possível ajustar apropriadamente a quantidade distribuída de gás de aquecimento de exaustão em excesso descarregada sem que seja circulada através do tubo de retorno 17. Objetivando evitar a oxidação do ânodo 12, o gás combustível tendo as mínimas propriedades de redução requeridas é preferencialmente fornecido. Portanto, a taxa de vazão de gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13 é preferencialmente ajustada para uma quantidade pequena. Além disso, em casos onde a temperatura da célula de combustível 10 é elevada repentinamente, o suprimento de uma grande quantidade de gás de aquecimento também é eficiente ao ânodo 12, e a taxa de vazão de gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13, é, portanto, ajustada para uma taxa alta.

Assim como os casos com o cátodo 13, a quantidade de combustão na segunda câmara de combustão 60 necessária para elevar a temperatura do gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13 até a temperatura predeterminada é ajustada com base na temperatura predeterminada do gás de aquecimento fornecido à célula de combustível 10. A temperatura predeterminada do gás de aquecimento fornecido ao ânodo 12 pode ser ajustada independentemente do cátodo 13, porém, é, de preferência, ajustada para a-proximadamente a mesma temperatura ajustada do cátodo 13 com a finalidade de evitar um choque térmico à célula de combustível 10. A quantidade de combustão na segunda câmara de combustão 60 é ajustada de acordo com a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13. A quantidade de combustão na segunda câmara de combustão 60 também é ajustada tendo em vista a composição do gás de aquecimento misturado. De modo específico, com a finalidade de que o gás de aquecimento misturado tenha propriedades de redução, considera-se quanto combustível não-queimado deve ser incluído, e, também, quanto vapor d’água é necessário no combustível não-queimado com a finalidade de evitar deposição de carbono. Portanto, realiza-se uma combustão rica na segunda câmara de combustão 60, porém, a combustão é realizada com uma razão entre ar e combustível mantida entre menor que 1 e o limite de combustão (cerca de 0,2 no caso da gasolina).

Conforme descrito anteriormente, o gás de aquecimento de exaustão que não circula através do tubo de retorno 17 é misturado com o novo gás de aquecimento produzido pela segunda câmara de combustão 60 disposta no lado a montante do ânodo 12 até que a célula de combustível 10 alcance a temperatura predeterminada. Desta forma, o gás de a-quecimento tendo uma temperatura que não causa choque térmico à célula de combustível 10 e que tem propriedades de redução que eliminam o risco de deposição de carbono no cátodo 13 é fornecido à célula de combustível 10 para elevar a temperatura.

Na etapa Sa3, a temperatura e a composição do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 e voltado em direção ao ânodo 12 são detectadas, medidas e armazenadas. Na presente modalidade, a temperatura do gás de aquecimento de exaustão voltado em direção ao ânodo 12 é detectada pelo sensor de temperatura 62. O sensor de temperatura 62 é disposto na válvula de regulagem da taxa de vazão 61, porém, a temperatura detectada pelo sensor de temperatura 19 disposto no lado de descarga do fornecedor de gás 50 pode ser usada como um substituto para o sensor de temperatura 62. A válvula de regulagem da taxa de vazão 61 inclui um dispositivo de medição que serve para medir a composição do gás de aquecimento de exaustão. A composição do gás de aquecimento de exaustão é medida por este dispositivo de medição. No entanto, a composição também pode ser estimada a partir das condições de combustão (razão entre ar e combustível) na primeira câmara de combustão 20 devido ao fato de a composição se aproximar gradualmente da composição do gás de aquecimento produzido na primeira câmara de combustão 20 conforme descrito anteriormente. Em outras palavras, pode-se usar uma configuração na qual uma seleção de estimação de composição de gás é proporcionada para estimar a composição do gás de aquecimento de exaustão com base nas condições de combustão (razão entre ar e combustível) na primeira câmara de combustão 20.

Na etapa Sa4, a temperatura do gás de aquecimento fornecido ao ânodo 12 é ajustada.

Na etapa Sa5, a quantidade de combustão na segunda câmara de combustão 60 é ajustada com base na taxa de vazão e na temperatura do gás de aquecimento de exaustão.

Na etapa Sa6, o combustível e o ar são fornecidos à segunda câmara de combustão 60.

Na etapa Sa7, o novo gás de aquecimento fornecido a partir da segunda câmara de combustão 60 e o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 são misturados e fornecidos ao ânodo 12.

Na etapa Sa8, toma-se uma decisão quanto a se a célula de combustível 10 alcançou ou não a temperatura operacional. Uma vez que for determinado que a temperatura operacional foi alcançada, o processo avança para a etapa Sa9. Caso contrário, se a temperatura operacional não tiver sido alcançada, então, o processo retorna para a etapa Sa2.

Na etapa Sa9, finaliza-se a operação de aquecimento e elevação de temperatura, e o sistema passa para o modo de operação normal.

Reportando-se, agora, às FIGURAS 7 a 9, explica-se um sistema de célula de combustível A3 de acordo com uma terceira modalidade. Tendo em vista a similaridade entre esta terceira modalidade e as modalidades anteriores, as partes do sistema de célula de combustível A3 da terceira modalidade que são idênticas às partes das modalidades anteriores serão fornecidas com as mesmas referências numéricas das modalidades anteriores. Ademais, as descrições das partes da terceira modalidade que são idênticas às partes das modalidades anteriores foram omitidas por motivos de brevidade. A FIGURA 7 é um diagrama de blocos esquemático que mostra uma configuração do sistema de célula de combustível A3 de acordo com a terceira modalidade. A FIGURA 8 é um diagrama de blocos esquemático do controlador B do sistema de célula de combustível A3 de acordo com a terceira modalidade. A FIGURA 9 é um fluxograma que mostra um método de elevação de temperatura da célula de combustível executado pelo controlador B da célula de combustível 10 que é usado no sistema de célula de combustível A3.

Além da configuração mostrada no sistema de célula de combustível A1 de acordo com a primeira modalidade descrita anteriormente, o sistema de célula de combustível A3 de acordo com a terceira modalidade também tem uma configuração dotada de uma válvula de regulagem de taxas de vazão 61 da segunda modalidade, do sensor de temperatura 62 da segunda modalidade e de uma válvula de regulagem da taxa de vazão 71.

Um tubo de abastecimento 2b é fluidicamente conectado entre o lado admissão do reformador 30 e a bomba de combustível 2. Da mesma forma, um tubo de abastecimento 30a é fluidicamente conectado entre o lado de descarga do reformador 30 e o ânodo 12. A válvula de regulagem da taxa de vazão 61 é disposta entre o tubo de abastecimento 13a, e o tubo de retorno 61a. O tubo de retorno 61a é fluidicamente conectado entre a válvula de regulagem da taxa de vazão 61 e o tubo de abastecimento 30a. Em outras palavras, o tubo de retorno 61a é formado para fornece ao ânodo 12 pelo menos parte do gás de aquecimento de exaustão em excesso descarregado a partir do cátodo 13 que não foi, de outro modo, circulado de volta ao cátodo 13. A válvula de regulagem da taxa de vazão 71 é proporcionada no tubo de retorno 61a. A válvula de regulagem da taxa de vazão 71 é designada de tal modo que um tubo de abastecimento 71a seja fluidicamente conectado entre a válvula e o lado admissão do reformador 30 e o gás de aquecimento de exaustão pode ser distribuído ao ânodo 12 e ao reformador 30. O tubo de abastecimento 71a constitui um terceiro canal de retorno para gás de aquecimento de exaustão para fornecer de volta ao reformador 30 pelo menos parte do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13. A válvula de regulagem da taxa de vazão 71 é conectada ao lado de saída do controlador B com a finalidade que seja seletivamente aberto e fechado abrindo-se e fechando-se os sinais de acionamento emitidos a partir do controlador B.

Nesta modalidade, o controlador B inclui um ou mais programas que são usados em operação do sistema de célula de combustível A3. De modo semelhante à primeira modalidade discutida anteriormente, executando-se esses programas, o controlador B realiza as funções da primeira seção de medição de temperatura do gás de aquecimento de exaustão B1, da primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão B2, da seção de ajuste da taxa de vazão B3, da seção de fornecimento de gás combustível Β4, da seção de medição de temperatura de célula B5, da seção de ajuste de temperatura do gás B6, da seção de determinação da temperatura de célula B7 e da seção de comutação de modo B8. No entanto, nesta modalidade, além dessas funções, o controlador B também realiza as seguintes funções: (1) determinar se a temperatura do reformador 30 alcançou ou não uma temperatura operacional; (2) ajustar as taxas de vazão do combustível e do ar ao reformador 30 com base na temperatura e na quantidade de distribuição do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 que é fornecida de volta ao reformador 30 através do tubo de abastecimento 71a quando tiver sido determinado que a temperatura do reformador 30 alcançou a temperatura operacional; e (3) fornecer gás de aquecimento de exaustão tendo esta taxa de vazão ajustada ao reformador 30. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de determinar se a temperatura do reformador 30 alcançou ou não uma temperatura operacional são referidos como uma “seção de determinação de temperatura operacional B12.” O reformador 30 é dotado de um sensor de temperatura 30b que serve para adquirir os dados de temperatura do reformador 30. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de ajustar as taxas de vazão do combustível e do ar ao reformador 30 são referidos como uma “seção de ajuste da taxa de vazão do reformador B13.” A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de fornecer gás de aquecimento de exaustão com esta taxa de vazão ajustada ao reformador 30 são referidos como uma “seção de suprimento de gás do reformador B14.” O método de elevar a temperatura da célula de combustível utilizando-se o sistema de célula de combustível A3 tendo a configuração descrita anteriormente é descrito com referência à FIGURA 9. A FIGURA 9 é um fluxograma que mostra o método de elevar a temperatura da célula de combustível usada no sistema de célula de combustível A3.

Na presente modalidade, o aumento e a redução das taxas de vazão de gás contendo hidrogênio e do ar fornecido à primeira câmara de combustão 20 são regulados com base na taxa de vazão and temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17 de tal modo que o gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo 13 alcance uma temperatura predeterminada, assim como o sistema de célula de combustível A1 descrito anteriormente.

Na etapa Sc1, inicia-se o processo de elevar a temperatura da célula de combustível 10 para uma operação de partida, e o processo avança para a etapa Sc2.

Na etapa Sc2, o reformador 30 é pré-aquecido pelo gás de aquecimento de exaustão produzido pela terceira câmara de combustão 70. O gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13 é aplicado à reação de reforma no reformador 30, e evita-se uma deposição de carbono no cátodo 13 pelo gás de aquecimento de exaustão reformado. O gás de ajuste de temperatura do gás de aquecimento reformado também é distribuído a montante do reformador 30 assim como é usado com a finalidade de misturá-lo com o gás de aquecimento reformado a jusante do reformador 30.

Na etapa Sc3, toma-se uma decisão quanto a se o reformador 30 alcançou ou não a temperatura operacional. Uma vez que for determinado que a temperatura operacional foi alcançada, o processo avança para a etapa Sc4 se for determinado que o reformador 30 alcançou a temperatura operacional. Caso contrário, se a temperatura operacional não tiver sido alcançada, então, o processo retorna para a etapa Sc2.

Na etapa Sc4, as taxas de vazão do combustível e do ar ao reformador 30 são ajustadas a partir da quantidade de distribuição e da temperatura do reformador 30.

Na etapa Sc5, o combustível, o ar, e o gás de aquecimento de exaustão são fornecidos ao reformador 30.

Em primeiro lugar, para colocar o reformador 30 em uma temperatura operacional (a temperatura de operação), o combustível, o ar, e o gás de aquecimento de exaustão são fornecidos e misturados na terceira câmara de combustão 70 de modo a produzir o gás de aquecimento. Este gás de aquecimento é fornecido a um trocador de calor 40 proporcionado com a finalidade de pré-aquecer o reformador 30. Portanto, a temperatura do reformador 30 é elevada. Após o reformador 30 tiver alcançado a temperatura operacional, o gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13 e o combustível são fornecidos ao reformador 30. Desta forma, produz-se o gás reformado.

Visto que uma quantidade minúscula de oxigênio e uma grande quantidade e vapor d’água são incluídas no gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13, produz-se o gás reformado no reformador 30 através de uma reação de oxidação parcial e uma reação de reforma de vapor d’água. Visto que a reação de oxidação parcial é exotérmi-ca e a reação de reforma de vapor d’água é endotérmica, um equilíbrio entre as taxas das duas reações é mantida com a finalidade de operar estavelmente o reformador 30, isto é, com a finalidade de manter o reformador 30 em uma temperatura predeterminada range. Portanto, o ar é fornecido conforme a necessidade ao reformador 30 com a finalidade de aumentar a taxa da reação de oxidação parcial.

Após o gás de aquecimento de exaustão reformado ter sido fornecido ao ânodo 12, o componente de combustível não-queimado incluído no gás reformado descarregado é queimado na terceira câmara de combustão 70, desse modo, o gás combustível em alta temperatura pode ser produzido e fornecido como o gás de regulagem de temperatura do reformador 30 ao trocador de calor 40. O reformador 30 pode ser operado de modo estável dentro da faixa de temperatura predeterminada alcançando-se um equilíbrio entre a taxa de reação no reformador 30 e o calor proveniente do gás de aquecimento de exaustão. O gás de aquecimento de exaustão fornecido a partir do cátodo 13 é dividido pelo valor de ajuste de taxa de vazão 71 propor cionado a montante do reformador 30 em uma taxa de vazão fornecida ao reformador 30 para a reação de reforma e uma taxa de vazão fornecida a jusante do reformador 30 com a finalidade de regular a temperatura do gás reformado.

De modo semelhante ao sistema de célula de combustível A2 descrito anteriormente, o gás de aquecimento de exaustão após a mistura reduz o gás reformado contendo vapor d’água e não apresenta risco de deposição de carbono, e a quantidade distribuída e a quantidade de gás reformado produzido no reformador 30, isto é, a quantidade de combustível fornecido ao reformador 30 é regulada de tal modo que a temperatura predeterminada seja alcançada.

Na etapa Sc6, o gás de aquecimento misturado reformado é fornecido ao ânodo 12.

Na etapa Sc7, toma-se uma decisão quanto a se a célula de combustível 10 alcançou ou não a temperatura operacional. Uma vez que for determinado que a temperatura operacional foi alcançada, o processo avança para a etapa Sc8. Caso contrário, se a temperatura operacional não tiver sido alcançada, então, o processo retorna para a etapa Sc4.

Na etapa Sc8, finaliza-se a operação de aquecimento e elevação de temperatura, e o sistema passa para o modo de operação normal.

Reportando-se, agora, às FIGURAS 10 a 12, explica-se um sistema de célula de combustível A4 de acordo com uma quarta modalidade. Tendo em vista a similaridade entre esta quarta modalidade e as modalidades anteriores, as partes do sistema de célula de combustível A4 da quarta modalidade que são idênticas às partes das modalidades anteriores terão as mesmas referências numéricas como as partes das modalidades anteriores. Ademais, as descrições das partes da quarta modalidade que são idênticas às partes das modalidades anteriores foram omitidas por motivos de brevidade. A FIGURA 10 é um diagrama de blocos esquemático que mostra uma configuração do sistema de célula de combustível A4 de acordo com a quarta modalidade. A FIGURA 11 é um diagrama de blocos esquemático do controlador B do sistema de célula de combustível A4 de acordo com a quarta modalidade. A FIGURA 12 é um fluxograma que mostra um método de elevação de temperatura da célula de combustível executado pelo controlador B da célula de combustível 10 que é usada no sistema de célula de combustível A4. O sistema de célula de combustível A4 de acordo com a quarta modalidade tem a configuração mostrada no sistema de célula de combustível A1 de acordo com a primeira modalidade anterior, à qual se proporciona um sensor de temperatura 63. O sensor de temperatura 63 é disposto para medir a temperatura do gás de aquecimento misturado fornecida ao cátodo 13 da célula de combustível 10. O sensor de temperatura 63 é conectado ao lado de entrada do controlador B. Em outras palavras, os dados de temperatura adquiridos do gás de aquecimento de exaustão são inseridos no controlador B.

Nesta modalidade, o controlador B inclui um ou mais programas que são usados em operação do sistema de célula de combustível A4. De modo semelhante à primeira modalidade discutida anteriormente, executando-se esses programas, o controlador B realiza as funções da primeira seção de medição de temperatura do gás de aquecimento de exaustão B1, da primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão B2, da seção de ajuste da taxa de vazão B3, da seção de fornecimento de gás combustível B4, da seção de medição de temperatura de célula B5, da seção de ajuste de temperatura do gás B6, da seção de determinação da temperatura de célula B7 e da seção de comutação de modo B8. No entanto, nesta modalidade, além dessas funções, o controlador B também realiza as seguintes funções: (1) medir a temperatura do gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo 13; e (2) determinar a diferença de temperatura entre o gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo 13 e o gás de aquecimento de exaustão que flui a-través do tubo de retorno 17. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de medir a temperatura do gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo são referidos como uma “seção de medição de temperatura do gás fornecido de cátodo B15.” Na presente modalidade, a temperatura do gás de aquecimento misturado é medida com base nos dados de temperatura adquiridos pelo sensor de temperatura 63. A programação e/ou hardware do controlador B usados para realizar a função de determinar a diferença de temperatura entre o gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo 13 e o gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17 são referidos como uma “seção de determinação de diferença de temperatura de gás B16.” Em outras palavras, a seção de determinação de diferença de temperatura de gás B16 determina se a diferença de temperatura entre o gás de aquecimento misturado fornecido ao cátodo 13 e o gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do cátodo 13 excede ou não um valor predeterminado. Mediante a determinação que esta diferença de temperatura está fora de uma faixa predeterminada, a seção de ajuste de temperatura do gás B6 reajusta a temperatura do gás de aquecimento fornecido ao cátodo 13 de tal modo que a diferença de temperatura se inverta de volta à faixa predeterminada. O método de elevar a temperatura de uma célula de combustível que usa o sistema de célula de combustível A4 tendo a configuração descrita anteriormente é descrito com referência à FIGURA 12. Na presente modalidade, as taxas de vazão do combustível e do ar fornecido à primeira câmara de combustão 20 são reguladas com base na taxa de vazão e na temperatura do gás de aquecimento de exaustão que flui através do tubo de retorno 17 de tal modo que o gás de aquecimento fornecido ao cátodo 13 alcance uma temperatura predeterminada, similar ao sistema de célula de combustível A1 descrito anteriormente.

Na etapa Sd1, inicia-se o processo de elevar a temperatura da célula de combustível 10 para uma operação de partida, e o processo avança para a etapa Sd2.

Na etapa Sd2, o gás de aquecimento de exaustão é fornecido de volta através do tubo de retorno 17.

Na etapa Sd3, as temperaturas da célula de combustível 10 e do gás de aquecimento de exaustão são detectadas, medidas e armazenada.

Na etapa Sd4, ajusta-se a temperatura do gás de aquecimento fornecido à célula de combustível 10. De modo específico, a temperatura do gás de aquecimento fornecido à célula de combustível 10 é ajustada com base na temperatura da célula de combustível 10.

Na etapa Sd5, toma-se uma decisão quanto a se a diferença de temperatura entre a célula de combustível 10 e o gás de aquecimento de exaustão é ou não igual ou maior que um valor predeterminado. Mediante a determinação que esta diferença de temperatura é igual ou maior que o valor predeterminado, o processo avança para a etapa Sd6. Caso contrário, se esta diferença de temperatura não for igual ou maior que o valor predeterminado, então, o processo avança para a etapa Sd10. Em outras palavras, toma-se uma decisão quanto a se a temperatura do gás de aquecimento fornecido menos a temperatura do gás de aquecimento de exaustão que circula através do tubo de retorno 17 excede ou não o valor predeterminado.

Na etapa Sd6, determina-se a quantidade de combustão na primeira câmara de combustão 20 a partir da temperatura e a quantidade fornecida circulada do gás de aquecimento de exaustão.

Na etapa Sd7, fornecem-se combustível e ar à primeira câmara de combustão 20 em quantidades determinadas por circulação.

Na etapa Sd8, o novo gás de aquecimento e o gás de aquecimento de exaustão são misturados e fornecidos.

Na etapa Sd9, toma-se uma decisão quanto a se a célula de combustível 10 alcançou ou não uma temperatura predeterminada. Quando for determinado que a temperatura predeterminada foi alcançada, o processo avança para a etapa Sd11, caso contrário, o processo retorna para a etapa Sd2.

Na etapa Sd10, em casos onde o valor predeterminado é excedido, a combustão não é realizada na primeira câmara de combustão 20, e somente o gás de aquecimento de exaustão é fornecido através do tubo de retorno 17 à célula de combustível 10. O lado a montante da célula de combustível 10 é, desse modo, resfriado enquanto o lado a jusante é aquecido, e a temperatura pode ser imediatamente retificada.

Na etapa Sd11, finaliza-se a operação de aquecimento e elevação de temperatura, e o sistema passa para o modo de operação normal.

Descreve-se a seguir um sumário do sistema de célula de combustível A4 de acordo com a presente modalidade. De modo específico, quando a diferença de temperatura entre os lados a montante e a jusante da célula de combustível 10 tiver alcançado o valor predeterminado, o gás de aquecimento produzido na primeira câmara de combustão 20 é fornecido à célula de combustível 10 sem combiná-lo com o gás de circulação. Em outras palavras, utiliza-se um sistema de resfriamento do gás de combustão fornecido à célula de combustível 10, desse modo, a diferença de temperatura entre os lados a montante e a jusante da célula de combustível 10 pode ser imediatamente resolvida. A tensão térmica criada na célula de combustível 10 pode ser reduzida, desse modo, a confiabilidade da célula de combustível 10 durante a elevação de temperatura é aperfeiçoada. Além disso, quando a temperatura do gás de aquecimento fornecido for reduzida em casos de uma diferença de temperatura a montante/a jusante, a célula de combustível 10 é resfriada, e calor fornecido à célula de combustível 10 é temporariamente transferido ao gás de aquecimento.

Neste momento, se o gás de aquecimento de exaustão for circulado como se estivesse no sistema, o calor fornecido à célula de combustível 10 é circulado de volta à célula de combustível 10, porém, em um sistema convencional que não circula o gás de aquecimento de exaustão, calor tomado a partir da célula de combustível 10 flui para fora do sistema. Portanto, deve-se fornecer calor extra com a finalidade de elevar a temperatura da célula de combustível 10, induzindo que o consumo de combustível seja piorado, porém, não existe uma piora no consumo de combustível durante a elevação de temperatura no presente sistema, e as diferenças de temperatura a montante/a jusante podem ser imediatamente resolvidas.

Na presente modalidade, tendo em vista o aperfeiçoamento da confiabilidade, utiliza-se um sistema no qual a temperatura do gás de aquecimento seja reduzida quando uma diferença de temperatura a montante/a jusante tiver ocorrido, porém, outras opções que incluem a utilização de um sistema no qual a taxa de elevação de temperatura é reduzida, um sistema no qual o gás de aquecimento da mesma temperatura é fornecido, ou similares. Neste momento, ajusta-se um valor predeterminado apropriado (valor permissível) da diferença de temperatura a montante/a jusante.

Em casos onde a temperatura do gás combustível é reduzida, o valor predeterminado é preferencialmente ajustado para uma temperatura comparativamente alta devido ao fato de a diferença de temperatura poder ser imediatamente reduzida, e em casos onde a taxa de elevação de temperatura é reduzida, o valor predeterminado é ajustado para uma temperatura comparativamente baixa devido ao fato de a diferença de temperatura ser resolvida em uma taxa lenta. Além disso, a diferença de temperatura a montante/a jusante também pode ser resolvida combinando-se os sistemas nos quais a taxa de elevação de temperatura é reduzida em um primeiro valor predeterminado, a temperatura é mantida em um segundo valor predeterminado, a temperatura é reduzida em um terceiro valor predeterminado, etc.

Embora apenas modalidades selecionadas tenham sido escolhidas para ilustrar a presente invenção, tornar-se-á aparente aos indivíduos versados na técnica a partir desta descrição que várias alterações e modificações podem ser feitas sem que se divirja do escopo da invenção conforme definido nas reivindicações em anexo. Por exemplo, na presente modalidade descrita anteriormente, descreve-se um exemplo no qual um fornecedor de gás 50 é proporcionado ao tubo de retorno 17, porém, ao invés do fornecedor de gás 50 ser proporcionado, a seção transversal do canal de vazão do tubo de descarga 13a e do tubo de retorno 17 pode ser projetada de tal modo que a razão entre o gás combustível e o ar na primeira câmara de combustão 20 se encontre dentro da faixa desejada, tendo em vista a quantidade de ar que flui através do cátodo 13 quando as pilhas de célula 15 tiverem alcançado uma temperatura predeterminada.

Da mesma forma, por exemplo, as seções transversais do canal de vazão não se limitam a ser diferentes entre si; outra opção consiste em ajustar apropriadamente os comprimentos do canal de vazão do tubo de descarga 13a e do tubo de retorno 17.

Na presente modalidade, apresentou-se um exemplo no qual o fornecedor de gás foi proporcionado ao tubo de retorno, porém, em outra configuração, por exemplo, o fornecedor de gás é compartilhado com uma parte de circulação do ânodo usado durante o modo de operação normal. De modo específico, os canos e válvulas de comutação podem ser apropriadamente conectados e, consequentemente, usados com a finalidade de funcionar como um dispositivo de circulação para o cátodo durante a elevação de temperatura e para o ânodo durante uma operação normal.

Descreveu-se um soprador de ar como um exemplo de um fornecedor de gás, porém, um ejetor, ou algo do gênero, também pode ser adequadamente usado.

Portanto, a presente invenção não se limita às modalidades descritas anteriormente; podem-se realizar modificações, tais como aquelas descritas no presente documento. Por exemplo, os componentes que são mostrados diretamente conectados ou uns em contato com outros podem ter estruturas intermediárias dispostas entre os mesmos. As funções de um elemento podem ser realizadas por dois, e vice versa. As estruturas e funções de uma modalidade podem ser adotadas em outra modalidade. Não é necessário que todas as vantagens estejam presentes em uma modalidade particular ao mesmo tempo. Cada recurso que seja exclusivo a partir da técnica anterior, sozinho ou em combinação com outros recursos, também deve ser considerado como uma descrição separada de outras invenções pelo requerente, incluindo conceitos estruturais e/ou funcionais incorporados por tal(is) re-curso(s). Portanto, as descrições anteriores das modalidades são proporcionadas apenas a título de ilustração, e não para o propósito de limitar a invenção conforme definido pelas reivindicações em anexo e seus equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de célula de combustível compreendendo: uma célula de combustível (10) que inclui uma célula de eletrólito sólido com um ânodo (12) e um catodo (13), sendo que a célula de combustível é configurada para gerar energia reagindo-se um gás contendo hidrogênio e um gás contendo oxigênio; uma primeira câmara de combustão (20) disposta para fornecer seletivamente um gás de aquecimento ao catodo (13) da célula de combustível (10); um primeiro canal de retorno do gás de aquecimento (17) disposto para misturar pelo menos parte do gás de exaustão descarregado a partir do catodo (13) com o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão (20) de tal modo que um gás de aquecimento misturado do gás de exaustão do catodo (13) e o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão (20) seja fornecido ao catodo(13); um fornecedor de gás (50) conectado ao primeiro canal de retorno do gás de aquecimento (17) para fornecer o gás de exaustão a partir do catodo (13) para misturar com o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão (20); uma seção de medição de temperatura do gás fornecido de cátodo (B15) disposta de modo a medir a temperatura do gás de aquecimento misturado fornecido ao catodo (13); e uma seção de determinação de diferença de temperatura de gás (B16) disposta de modo a determinar uma diferença de temperatura entre o gás de aquecimento misturado fornecido ao catodo (13) e o gás de aquecimento de exaustão que flui através do primeiro canal de retorno do gás de aquecimento (17); CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: uma seção de ajuste de temperatura do gás (B6) disposta para ajustar uma temperatura do gás de aquecimento fornecido ao catodo (13) a partir da primeira câmara de combustão (20) mediante a determinação que uma diferença de temperatura está fora de uma faixa predeterminada, de tal modo que a diferença de temperatura se inverta de volta à faixa predeterminada.

2. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma segunda câmara de combustão (60) disposta para fornecer seletivamente um gás de aquecimento ao ânodo (12) da célula de combustível (10); e um segundo canal de retorno do gás de aquecimento (61a) disposto para fornecer pelo menos parte do gás de exaustão descarregado a partir do catodo (13) de tal modo que o gás de exaustão proveniente do catodo (13) se mistura com o gás de aquecimento da segunda câmara de combustão (60) de tal modo que um gás misturado do gás de exaustão e do gás de aquecimento da segunda câmara de combustão (60) seja fornecido ao ânodo (12).

3. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo canal de retorno do gás de aquecimento (61a) é disposto de tal modo que o gás de exaustão fornecido de volta ao ânodo (12) seja apenas uma porção de uma quantidade total do gás de aquecimento de exaustão descarregado a partir do catodo (13).

4. Sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: um reformador (30) disposto para fornecer o gás contendo hidrogênio e o gás contendo oxigênio à célula de combustível (10); um canal de retorno adicional do gás de aquecimento (71a) disposto para fornecer pelo menos parte do gás de exaustão descarregado a partir do catodo (13) ao reformador (30).

5. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: um trocador de calor (40) disposto para trocar calor com o reformador (30); uma terceira câmara de combustão (70) disposta para fornecer seletivamente um gás de aquecimento ao trocador de calor (40) através de um canal de suprimento de gás de aquecimento (12b) fluidicamente conectado entre a terceira câmara de combustão (70) e o trocador de calor (40).

6. Sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: uma primeira seção de medição de temperatura do gás de aquecimento de exaustão (B1) disposta para medir uma temperatura do gás de exaustão que flui através do primeiro canal de retorno do gás de aquecimento (17); uma primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão (B2) disposta para medir uma taxa de vazão do gás de exaustão que flui através do primeiro canal de retorno do gás de aquecimento (17); uma seção de ajuste da taxa de vazão (B3) disposta para ajustar as taxas de vazão do gás contendo hidrogênio e o gás contendo oxigênio fornecido à primeira câmara de combustão (20) de tal modo que o gás de aquecimento fornecido a partir da primeira câmara de combustão (20) ao catodo (13) alcance uma temperatura predeterminada com base na taxa de vazão medida pela primeira seção de medição de temperatura do gás de aquecimento de exaustão (B1) e a temperatura medida pela primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão (B2); e uma seção de fornecimento de gás combustível (B4) disposta para fornecer o gás contendo hidrogênio e o gás contendo oxigênio à primeira câmara de combustão (20) nas taxas de vazão ajustadas pela seção de ajuste da taxa de vazão (B3).

7. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: uma seção de medição de temperatura de célula (B5) disposta para medir uma temperatura da célula de combustível (10),em que a seção de ajuste de temperatura do gás (B6) é disposta para ajustar uma temperatura do gás de aquecimento fornecida a partir da primeira câmara de combustão (20) ao catodo (13) com base nas temperaturas medidas pela primeira seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão (B2) e pela seção de medição de temperatura de célula (B5); uma seção de determinação da temperatura de célula (B7) que determina se a célula de combustível (10) alcançou uma temperatura inicial de operação; e uma seção de comutação de modo (B8) disposta para comutar de um modo de elevação de temperatura para um modo de operação normal mediante a determinação que a célula de combustível alcançou a temperatura inicial de operação.

8. Sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção de ajuste de temperatura do gás (B6) é disposta para ajustar a temperatura do gás de aquecimento fornecida a partir da primeira câmara de combustão (20) para aumentar ao longo do tempo até uma temperatura alvo.

9. Sistema de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: uma segunda seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão (B9) disposta para medir uma taxa de vazão do gás de exaustão fornecida ao ânodo (12) pelo segundo canal de retorno do gás de aquecimento (61a); uma segunda seção de medição da temperatura do gás de aquecimento de exaustão (B10) disposta para medir uma temperatura do gás de exaustão fornecida ao ânodo (12) pelo segundo canal de retorno do gás de aquecimento (61a); e uma segunda seção de ajuste da taxa de vazão (B11) disposta para ajustar as taxas de vazão do gás contendo hidrogênio e do gás contendo oxigênio fornecido à segunda câmara de combustão (60) de tal modo que uma razão entre vapor e carbono do gás de exaustão e a temperatura do gás de exaustão fornecida ao ânodo (12) alcancem valores predeterminados com base na taxa de vazão medida pela segunda seção de medição da taxa de vazão do gás de aquecimento de exaustão (B9) e a temperatura medida pela segunda seção de medição da temperatura do gás de aquecimento de exaustão (B10).

10. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: uma segunda seção de ajuste da taxa de vazão (B11) disposta para ajustar as ta xas de vazão do gás contendo hidrogênio e do contendo oxigênio fornecido ao reformador (30) de tal modo que uma razão entre vapor e carbono do gás combustível e a temperatura do gás combustível fornecida ao ânodo (12) alcancem valores predeterminados com base na taxa de vazão e na temperatura do gás de exaustão fornecida ao reformador (30).

11. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: uma seção de determinação de temperatura operacional (B12) disposta para determinar se uma temperatura do reformador (30) alcançou uma temperatura operacional do reformador (30); uma seção de ajuste da taxa de vazão do reformador (B13) disposta para ajustar uma taxa na qual o gás de exaustão flui até o reformador (30) com base na temperatura do reformador (30) determinada pela seção de determinação de temperatura operacional (B12) e uma quantidade de distribuição do gás de exaustão descarregado a partir do catodo (13) e que flui ao reformador (30) mediante a determinação que a temperatura do reformador (30) alcançou a temperatura operacional do reformador (30); e uma seção de suprimento de gás do reformador (B14) disposta para fornecer o gás de exaustão ao reformador em uma taxa de vazão ajustada.

12. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: um reformador (30) disposto sobre um lado de entrada do anodo (12) para reformar gás combustível fornecido para o anodo (12); um trocador de calor (40) disposto adjacente ao reformador (30) para trocar calor com respeito ao reformador (30); e canal de suprimento de gás de aquecimento do lado de descarga do ânodo (12b) disposto para fornecer gás de aquecimento a partir da câmara de combustão do lado de descarga do anodo (70) para o trocador de calor (40).

13. Sistema de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: durante um aumento de temperatura para elevar a temperatura da célula de combustível (10), o reformador (30), o trocador de calor (40) e a câmara de combustão do lado de descarga do anodo (70) não operam, e o gás combustível não é fornecido ao ânodo (12).

14. Método de elevação de temperatura de célula de combustível de óxido sólido adaptado para ser realizado por um sistema de célula de combustível (A1, A2, A3), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, compreendendo: produzir um gás de aquecimento em uma primeira câmara de combustão (20) que recebe um gás contendo hidrogênio e um gás contendo oxigênio; recircular pelo menos algum gás de exaustão descarregado a partir de um catodo (13) de uma célula de combustível (10) de volta ao catodo (13) utilizando-se um fornecedor de gás (50) que faz com que o gás de exaustão se misture com o gás de aquecimento da primeira câmara de combustão (20) e flua através do catodo (13) antes da operação da célula de combustível ser iniciada de tal modo que a célula de combustível (10) se aqueça até uma temperatura operacional da célula de combustível (10); e medir uma temperatura do gás de exaustão sendo recirculada a partir do catodo (13) antes de se misturar com o gás de aquecimento emitido a partir da primeira câmara de combustão (20); CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: ajustar as taxas de vazão do gás contendo hidrogênio e do gás contendo oxigênio à primeira câmara de combustão (20) de tal modo que o gás de aquecimento emitido a partir da primeira câmara de combustão (20) e fornecido ao catodo (13) alcance uma temperatura predeterminada; e fornecer o combustível e o gás contendo oxigênio em taxas de vazão ajustadas à primeira câmara de combustão (20).