CN105226314A - 针对利用燃料电池的水下交通工具的热回收和温度控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及针对利用燃料电池的水下交通工具的热回收和温度控制。在本文中所描述的实施方式为水下交通工具提供SOFC的热回收和温度控制。交通工具包括SOFC、围绕SOFC的隔热箱、冷却回路、以及斯特林发动机。冷却回路具有热交换器和冷却泵。热交换器将冷却回路热耦至水。斯特林发动机具有热耦接至所述隔热箱内部的第一端和热耦接至所述冷却回路的第二端。冷却泵基于泵控制信号改变斯特林发动机的第二端的散热速率。热管理控制器，监测所述SOFC的阴极出口的温度，并改变泵控制信号以将阴极出口的温度保持在温度范围内。

Description

针对利用燃料电池的水下交通工具的热回收和温度控制
技术领域
本公开涉及水下交通工具的领域，并且更具体地，涉及利用固体氧化物燃料电池(SOFC)发电的水下交通工具。
背景技术
水下交通工具(例如，无人潜水器(UUV))有时利用燃料电池发电。燃料电池的一个实例是固体氧化物燃料电池(SOFC)。SOFC通过将燃料和氧化剂电化学转换为电和热来运作。典型的SOFC在650-850摄氏温度之间运作，并且转换过程是发热的。这会产生大量废热，而废热在UUV中是成问题的。通常，使用冷却回路从UUV中去除废热，冷却回路将热转移到UUV周围的水中。
对于SOFC本身的温度控制，利用阴极鼓风机既将氧气提供到SOFC的阴极又为SOFC提供冷却。当SOFC的温度上升至接近运作范围的上端时，增大阴极鼓风机的速度以为SOFC提供额外的冷却。然而，阴极鼓风机会利用来自SOFC的大量附加电力进行冷却活动，这减少了可用于UUV的电力。例如，当阴极鼓风机以最大流速运作时，阴极鼓风机可利用多达从SOFC产生的总电力的20％。该最大流速常常比在SOFC氧化燃料所需的流速高很多。
发明内容
本文中所描述的实施方式利用斯特林发动机来针对水下交通工具提供SOFC的热回收和温度控制。斯特林发动机利用温差产生有用功，然后有用功可用于交通工具中以增强SOFC的发电能力。此外，斯特林发动机在SOFC中作为能够控制SOFC的温度的可变散热片进行工作。例如，通过增大斯特林发动机两端的温差，能够在不求助于高阴极鼓风机流速的情况下控制SOFC的温度。这通过减少阴极鼓风机的附加损失而提高了系统效率。
一个实施方式是一种被配置为浸入水中的交通工具。该交通工具包括具有阴极入口、阴极出口、阳极入口、以及阳极出口的SOFC。该交通工具还包括围绕SOFC的隔热箱。该交通工具还包括冷却回路，该冷却回路包括热交换器和冷却泵。该热交换器将冷却回路热耦接至水。该交通工具还包括斯特林发动机，该斯特林发动机具有热耦接至隔热箱内部的第一端和热耦接至冷却回路的第二端。冷却泵被配置为基于泵控制信号改变斯特林发动机的第二端的散热速率。该交通工具还包括热管理控制器，其被配置为监测SOFC的阴极出口的温度，并改变泵控制信号以将SOFC的阴极出口的温度保持在温度范围内。
另一个实施方式是一种被配置为浸入水中的交通工具。该交通工具包括具有阴极入口、阴极出口、阳极入口、以及阳极出口的SOFC。该交通工具还包括围绕SOFC的隔热箱。该交通工具还包括具有出口和入口的阴极鼓风机。将阴极鼓风机的入口耦接至SOFC的阴极出口。阴极鼓风机被配置为基于阴极鼓风机控制信号改变提供至SOFC的冷却速率。交通工具还包括斯特林发动机，其具有热耦接至隔热箱内部的第一端以及将阴极鼓风机的出口耦接到SOFC的阴极入口的第二端。阴极鼓风机被配置为基于阴极鼓风机信号改变斯特林发动机的第二端的散热速率。交通工具还包括热管理控制器，其被配置为监测SOFC的阴极出口的温度并改变阴极鼓风机控制信号以将SOFC的阴极出口的温度保持在温度范围内。
另一个实施方式是利用斯特林发动机控制SOFC的温度的方法。该方法包括监测SOFC的阴极出口的温度，其中SOFC由热耦接至斯特林发动机的第一端的隔热箱包围。方法进一步包括改变斯特林发动机的第二端的散热速率，以将SOFC的阴极出口的温度维持在温度范围内。
以上发明内容提供说明书一些方面的基本了解。该发明内容不是说明书的详尽概述。旨在既不确定说明书的主要或关键要素，也不描绘说明书具体实施方式的任何范围、或权利要求的任何范围。唯一的目的是以简化形式呈现说明书的一些概念作为随后呈现更详细的说明的前序。
附图说明
现参照附图仅仅以实例的方式来描述一些实施方式。在所有附图上，相同的参考标号表示相同的元件或相同类型的元件。
图1示出在示例性实施方式中利用斯特林发动机用以对SOFC进行热回收和温度控制的水下交通工具。
图2是在示例性实施方式中利用斯特林发动机用以对SOFC进行热回收和温度控制的水下交通工具的框图。
图3是在示例性实施方式中在阳极鼓风机回路中利用斯特林发动机对SOFC进行热回收和温度控制的水下交通工具的框图。
图4是在示例性实施方式中在阴极鼓风机回路中利用斯特林发动机对SOFC进行热回收和温度控制的水下交通工具的框图。
图5是在示例性实施方式中利用斯特林发动机控制SOFC的温度的方法的流程图。
具体实施方式
附图及以下说明书示出具体示例性实施方式。因此将理解，尽管本文中没有明确描述或示出，但本领域技术人员将能够设计体现实施方式和包括实施方式的范围内的原理的各种配置。此外，在本文中所描述的任何实例旨在帮助理解实施方式的原理，并解释为不限于这种特别陈述的实例和条件。因此，本发明构思不限于如下所述的具体实施方式或实例，而是由权利要求和他们的等同物来限定。
图1示出在示例性实施方式中利用斯特林发动机用以对SOFC进行热回收和温度控制的水下交通工具100。在这个实施方式中，交通工具100被描述为无人潜水器(UUV)，但是在其他实施方式中，交通工具100可以是能够浸在水下并利用SOFC燃料电池发电的任何类型的交通工具。
在这个实施方式中，交通工具100是利用机载能源的潜水器，该机载能源允许交通工具100在不浮出水面的情况下运作一长时间段。通常，潜水器利用核能源或电池为交通工具提供电力。然而，在这个实施方式中，交通工具100利用机上燃料电池(例如，SOFC)，该机上燃料电池供应有本地存储的燃料(例如，烃类燃料)和本地存储的氧化剂(例如，氧气)以允许在不浮出水面的情况下长时间进行水下任务。
由于燃料在SOFC内的放热氧化使得SOFC产生大量废热，这些废热通常通过将废热转移到交通工具工作所在的水中而被去除。此外，SOFC需要冷却以防止SOFC超过其最高运行温度。通常通过使SOFC的阴极鼓风机以比SOFC的燃料氧化速率所需的速率高的速率运作来进行该冷却。这增大了系统中的附加电力损耗并降低效率。在本文中所描述的实施方式中，交通工具100组合使用SOFC与斯特林发动机来回收由SOFC产生的一些废热同时也控制SOFC的温度。这允许阴极鼓风机以更低的速度运行，这减少了系统附加损耗并提高效率。而且，在一些实施方式中，斯特林发动机可使用回收的废热旋转发电器头，这会通过SOFC增加发电量。这允许交通工具100在不再加燃料的情况下长时间地运行。
图2是在示例性实施方式中利用斯特林发动机222用以对SOFC202进行热回收和温度控制的交通工具100的框图200。框图200是SOFC202和用以支持SOFC202的运行的数个部件的简化表示，而且本领域技术人员应当理解，未示出的额外部件(例如，阀、冷却回路、鼓风机等)可被用作设计选择的主题。
在这个实施方式中，在SOFC202内燃料246与氧气236结合并被氧化以为交通工具100发电。虽然由于重烃燃料的高能量密度而可以使用重烃燃料，但是燃料246可以包括任何类型的氢类燃料作为设计选择的主题(例如，H2)。重烃燃料的一些实例是醇类、汽油、柴油和喷气燃料。当使用重烃燃料时，燃料重整器240被用于生成自由H2以供SOFC202使用，自由H2可通过阳极鼓风机248被提供至SOFC202的阳极侧(例如，通过阳极入口208)。未氧化的H2和水从SOFC202(例如，通过阳极出口210)排出，并返回到重整器240。阳极净化系统264移除生成的H2O和CO2。
氧气236可以是高压的O2或液化的O2，作为设计选择的主题。液化的O2提供高密度，这会使得交通工具100持续运行时间较长。通过阴极鼓风机230将氧气236(例如，经由阴极入口204)提供至SOFC202的阴极侧。可将阴极鼓风机230的出口234提供至热交换器238，以预热馈送至SOFC202的氧气，氧气在被传送到热交换器238之前可能低于约100摄氏温度。热交换器238的热端与SOFC202的阴极出口206相连，其中热端处于高温下。将热交换器238的热端的废气传送回阴极鼓风机230的入口232。在氧化过程期间产生的热量保留在隔热箱201内，隔热箱包括SOFC202以及用以使SOFC202运行的其他高温部件。隔热箱201内的温度可在约800摄氏温度和1000摄氏温度之间。
图2还示出许多温度传感器254-260，它们被用以监测隔热箱201内部的各个温度。传感器254-255分别测量SOFC的阴极入口204和阴极出口206的温度。传感器256-257分别测量SOFC202的阳极入口208和阳极出口210的温度。传感器258-259分别测量重整器240的入口242和出口244的温度。传感器260测量隔热箱201内部的温度。
在这个实施方式中，斯特林发动机222被用于回收在隔热箱201内产生的废热，并提供对隔热箱201内的SOFC202和/或其他部件的温度控制。斯特林发动机222包括热端224和冷端226。热端224被热耦接至隔热箱201的内部，并从隔热箱201内部吸收辐射热。冷端226热耦接至冷却回路212。热端224和冷端226之间的温度差对斯特林发动机222内的工作气体进行加热，以驱动旋转轴的一个或多个活塞(未示出)。在斯特林发动机222的运行中，热从热端224流动到冷端226。这允许根据热端224与冷端226之间的温差以可变的流速从隔热箱201去除热量。在一些实施方式中，斯特林发动机222耦接至发电器头(generationhead)262，其为交通工具100提供电力，该电力是SOFC202产生的电力以外的电力。
冷却回路212被用于散去斯特林发动机222的冷端226的热，并在热端224与冷端226之间提供温差。在这个实施方式中，冷却回路212包括冷却泵216，其具有耦接至斯特林发动机222的冷端226的出口220和耦接至热交换器214的入口218。冷却泵216循环冷却剂(例如，水、乙二醇等)，冷却剂在冷却回路212周围循环。斯特林发动机222的冷端226的热被转移到冷却回路212中的冷却剂，然后被转移至热交换器214中的冷却水。热交换器214使用的冷却水可以是交通工具100运行所处的水。
在这个实施方式中，热管理控制器228包括能够经由传感器254-260监测隔热箱201内部的温度并且通过改变斯特林发动机222的冷端226的散热速率控制温度的任何部件、系统、或装置。为了这样，控制器228改变施加于冷却泵216的泵控制信号，从而改变冷却剂在冷却回路212内的流速。当冷却剂的流速增大时，在斯特林发动机222的热端224和冷端226之间产生更大的热梯度。这增大了斯特林发动机222的速度并增加转化成有用功的热能量(例如，发电)的量。当冷却剂的流速减小时，在斯特林发动机222的热端224和冷端226之间产生较小的热梯度。这减小了斯特林发动机222的速度并减少转化成有用功的热能量(例如，发电)的量。使用斯特林发动机222，能够控制隔热箱201内的SOFC202和/或其他部件的温度。当利用斯特林发动机222控制SOFC202的温度时，能够减小通常由阴极鼓风机230提供的冷却，从而减少了阴极鼓风机230使用的电力。这降低了正常会被阴极鼓风机230消耗的附加电力。
将以下实例纳入考虑。在第一实例中，认为SOFC202的阴极出口206的温度缓慢上升。在操作过程中，SOFC202氧化燃料246并产生热。SOFC202以通常取决于SOFC202与隔热箱201内部之间的温差的速率将热辐射到隔热箱201内。因此，在一些情况下，温差可能降低，从而减少从SOFC202到隔热箱201内部的传热率。这使SOFC202随着时间的过去热量增加。这可在阴极出口206使用温度传感器255检测以由控制器228控制，这对SOFC202的温度来说是很好的代理。然而，SOFC202在特定温度范围内更高效地操作。例如，期望将SOFC202的温度保持在约750摄氏温度的约+/-100摄氏温度内。如果温度降得过低(例如，约600摄氏温度)，那么SOFC202中的陶瓷电解质可能不会将氧离子有效地从阴极转移到阳极。但是，如果温度升得过高(例如，约1000摄氏温度)，那么由于热应力可能会损害SOFC202。
对随着时间的过去SOFC202的发热朝向运行温度的高端做出的典型反应是增大SOFC202的阴极流速。控制器228可通过改变施加于阴极鼓风机230的阴极鼓风机信号，提高SOFC202的阴极流速。SOFC202的阴极流速增大将以更快的速率去除SOFC202的热量，这是因为阴极鼓风机230的出口234的氧气小于约100摄氏温度。这将会由于冷却而降低SOFC202的温度。然而，阴极鼓风机230将消耗更多的电力以便提高阴极流速，这样效率低。
代替和/或除了增大阴极流速以外，控制器228改变施加于冷却泵216的泵控制信号，以增大冷却剂在冷却回路212内的流速。增大的冷却剂流速允许斯特林发动机222以更快的速率耗散隔热箱201内的热，这降低了对隔热箱201内的各个元件(例如，SOFC202)的冷却要求。斯特林发动机222消耗的热减轻了冷却量，而该冷却量由阴极鼓风机代替提供。此外，由斯特林发动机222执行的功可被用于发电，与仅将废热倾倒至交通工具100周围的水中相比，更有效地利用SOFC202和隔热箱201内的部件产生的废热。在下一个实例中，认为SOFC202的阴极出口206的温度缓慢降低。在操作过程中，SOFC202氧化燃料246并产生热。SOFC202以通常取决于SOFC202与隔热箱201内部之间的温差的速率，将热辐射到隔热箱201内。因此，在一些情况下，温差可以更高，从而增大从SOFC202到隔热箱201内部的传热率。这使SOFC202随着时间的过去而冷却。这可在阴极出口206使用温度传感器255检测而由控制器228控制，这对SOFC202的温度来说是很好的代理。
对随着时间的过去SOFC202降温至操作温度的低端做出的典型反应是朝向一些最小流速降低SOFC202的阴极流速，一些最小流速取决于在SOFC202处燃料246的氧化速率。控制器228通过改变施加于阴极鼓风机230的阴极鼓风机信号能够降低SOFC202的阴极流速。虽然即使SOFC202的阴极流速是最小流速时，SOFC202仍可加热，但SOFC202的降低的阴极流速以更缓慢的速率去除SOFC202的热量。
在这种情况下，控制器228改变冷却泵216的泵控制信号，以降低冷却剂在冷却回路212内的流速。降低的冷却剂流速允许斯特林发动机222以较慢的速率耗散隔热箱201内的热，这允许SOFC202加热。此外，在该处理期间由斯特林发动机222产生的功可用于发电，从而提高了效率。
虽然已相对于SOFC202的阴极出口206的温度具体描述了由控制器228执行的温度控制处理，但隔热箱201内部存在其他控制点。例如，代替和/或除了阴极出口206的温度以外，控制器228可以改变施加于冷却泵216的泵控制信号以控制重整器240的入口242(通过传感器258)、重整器240的出口244(通过传感器259)、隔热箱201的内部(通过传感器260)、阴极入口204(通过传感器254)、阳极入口208(通过传感器256)、和/或阳极出口210(通过传感器257)的温度。例如，如果阴极鼓风机230是最小流速，那么降低隔热箱201内的温度表示斯特林发动机222消耗隔热箱201内大量的热。在这种情况下，改变冷却泵216的泵控制信号以降低冷却剂在冷却回路212内的流速。
图3是在示例性实施方式中在阳极鼓风机回路中利用斯特林发动机222用以对SOFC202进行热回收和温度控制的交通工具100的框图300。在这个实施方式中，重整器240的出口244路由到斯特林发动机222的热端224，并返回到阳极鼓风机248的入口250。这将重整器240的高温出口244热耦接至斯特林发动机的热端224。在操作过程中，斯特林发动机222从重整燃料出射重整器240提取热量，并在重整燃料进入阳极鼓风机248之前冷却重整燃料。通常利用单独的冷却回路冷却重整燃料。因此，斯特林发动机222能够从正常会丢失的重整燃料取回废热。图3进一步示出耦接至阳极净化系统264的斯特林发动机222的热端224。这允许斯特林发动机222从阳极净化系统264提取废热，该废热通常会散失。除了从隔热箱201内收集辐射热以外，可对重整燃料和阳极净化系统264进行热提取。
图4是在示例性实施方式中在阴极鼓风机回路中利用斯特林发动机222对SOFC202进行热回收和温度控制的交通工具100的框图400。在这个实施方式中，阴极鼓风机230的出口234路由到斯特林发动机222的冷端226并返回到热交换器238。这允许热从斯特林发动机222的热端224转移到提供至SOFC202的阴极的氧气。在混合物被传输到热交换器238之前预热混合物，这通常从小于约100摄氏温度加热至约650摄氏温度。这允许斯特林发动机222的冷却回路用作对被提供至SOFC202的阴极的氧气进行预热处理的一部分。虽然该实施方式示出斯特林发动机222的热端224热耦接至隔热箱201内部作为热源，但之前所描述的任何针对热端224的热源可另外和/或可替换地用作设计选择的主题。
利用斯特林发动机222，正常会散失到交通工具100运行所在的水中的废热可被用于进行额外的工作。此外，斯特林发动机222作为可变散热片操作，这允许控制器228通过改变冷却回路212的流速控制隔热箱201内的温度。在一些情况下，这可能允许阴极鼓风机230以降低的速度运行，从而减少交通工具100的附加电损耗。
图5是在示例性实施方式中利用斯特林发动机控制SOFC的温度的方法500的流程图。将关于图2至图4中的控制器228描述方法500的步骤，但本领域技术人员将理解，本文描述的方法500可通过未示出的其他设备或系统来执行。方法500的步骤不是全部包括性的并且可包括其他未示出的步骤。在步骤502中，控制器228监测SOFC202的阴极出口206的温度(例如，通过传感器255)。SOFC202被隔热箱201包围并热耦接至斯特林发动机222的热端224。在步骤504中，控制器228改变斯特林发动机的冷端226的散热速率(例如，通过改变由冷却回路212施加于冷端226的冷却，通过改变阴极鼓风机230的流速等)以维持SOFC202的阴极出口26的温度在温度范围内。
附图示出的或本文描述的任意各种元件可被实施为硬件、软件、固件、或某种这些的组合。例如，元件可被实施为专用硬件。专用硬件元件可被称作“处理器”、“控制器”、或某个类似的专业术语。当由处理器提供时，可由单个专用处理器、由单个共享处理器，或由多个独立处理器提供功能，它们中的一些可共享。此外，明确使用术语“处理器”或“控制器”不应当被解释为专门指能够执行软件的硬件，并可暗示地包括(但不限于)数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理机、专用集成电路(ASIC)或其他电路、现场可编程门阵列(FPGA)、存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非暂时存储器、逻辑、或一些其他物理硬件部件或模件。
同样，元件可被实施为由处理器或计算机可执行的指令以执行元件的功能。指令的一些实例是软件、程序代码和固件。当由处理器执行时，指令是可操作的以引导处理器执行元件的功能。指令可被存储在处理器可读的存储设备上。存储设备的一些实例是数字或固态存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储器介质、硬盘驱动器、或光学可读数字数据存储介质。
尽管本文中已描述了具体实施方式，但范围不限于那些具体实施方式。相反，范围是通过所附权利要求和其任何等同物来限定的。

Claims (19)

1.一种对水下交通工具中的固体氧化物燃料电池进行热回收和热控制的设备，包括：
交通工具，包括固体氧化物燃料电池并被配置为浸入水中，所述交通工具包括：
包围所述固体氧化物燃料电池的隔热箱，其中，所述固体氧化物燃料电池包括阴极入口、阴极出口、阳极入口以及阳极出口；
所述交通工具的冷却回路，包括热交换器和冷却泵，其中，所述热交换器将所述冷却回路热耦接到所述水；
斯特林发动机，具有热耦接至所述隔热箱的内部的第一端和热耦接至所述冷却回路的第二端；
所述冷却泵被配置为基于泵控制信号改变所述斯特林发动机的所述第二端的散热速率；以及
热管理控制器，被配置为监测所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口的温度，并改变所述泵控制信号以将所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口的温度保持在温度范围内。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
阴极鼓风机，具有出口和入口，其中，所述阴极鼓风机的所述入口耦接至所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口；
其中，所述阴极鼓风机被配置为基于阴极鼓风机控制信号改变提供至所述固体氧化物燃料电池的冷却速率；
其中，所述热管理控制器被配置为改变所述泵控制信号以增大所述斯特林发动机的所述第二端的散热速率，并响应于所述斯特林发动机的所述第二端的散热速率增大，改变所述阴极鼓风机控制信号以降低提供至所述固体氧化物燃料电池的冷却速率。
3.根据权利要求2所述的设备，进一步包括：
氧源，耦接至所述阴极鼓风机的所述出口。
4.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述热管理控制器被配置为监测所述固体氧化物燃料电池的所述阳极入口的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阴极入口的温度中的至少一个，并改变所述泵控制信号，以将所述固体氧化物燃料电池的所述阳极入口的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阴极入口的温度中的至少一个维持在温度范围内。
5.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述热管理控制器被配置为监测所述隔热箱的内部的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口的温度中的至少一个，并改变所述泵控制信号，以将所述隔热箱的内部的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口的温度中的至少一个维持在温度范围内。
6.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
燃料源；以及
燃料重整器，具有入口和出口，其中，所述燃料重整器的入口耦接至所述燃料源和所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口；
阳极鼓风机，具有入口和出口，其中，所述阳极鼓风机的出口耦接至所述固体氧化物燃料电池的所述阳极入口，其中，所述斯特林发动机的所述第一端将所述燃料重整器的出口耦接到所述阳极鼓风机的入口。
7.根据权利要求6所述的设备，其中：
所述热管理控制器被配置为监测所述燃料重整器的入口的温度和所述燃料重整器的出口的温度中的至少一个，并改变所述泵控制信号，以将所述燃料重整器的入口的温度和所述燃料重整器的出口的温度中的至少一个维持在温度范围内。
8.根据权利要求3所述的设备，其中：
所述氧源是氧化剂。
9.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述斯特林发动机的第一端耦接至所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口。
10.一种对水下交通工具中的固体氧化物燃料电池进行热回收和热控制的设备，包括：
交通工具，包括固体氧化物燃料电池并被配置为浸入水中，所述交通工具包括：
包围所述固体氧化物燃料电池的隔热箱，其中，所述固体氧化物燃料电池包括阴极入口、阴极出口、阳极入口以及阳极出口；
阴极鼓风机，具有出口和入口，其中，所述阴极鼓风机的入口耦接至所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口，其中，所述阴极鼓风机被配置为基于阴极鼓风机控制信号改变提供至所述固体氧化物燃料电池的冷却速率；
斯特林发动机，具有与所述隔热箱的内部热耦接的第一端和将所述阴极鼓风机的出口耦接至所述固体氧化物燃料电池的所述阴极入口的第二端，其中，所述阴极鼓风机被配置为基于所述阴极鼓风机控制信号改变所述斯特林发动机的第二端的散热速率；以及
热管理控制器，被配置为监测所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口的温度，并改变所述阴极鼓风机控制信号以将所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口的温度保持在温度范围内。
11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括：
氧源，耦接至所述阴极鼓风机的出口。
12.根据权利要求11所述的设备，其中：
所述氧源是氧化剂。
13.根据权利要求10所述的设备，其中：
所述热管理控制器被配置为监测所述固体氧化物燃料电池的所述阳极入口的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阴极入口的温度中的至少一个，并改变所述阴极鼓风机控制信号，以将所述固体氧化物燃料电池的所述阳极入口和所述固体氧化物燃料电池的所述阴极入口的温度中的至少一个维持在温度范围内。
14.根据权利要求10所述的设备，其中：
所述热管理控制器被配置为监测所述隔热箱的内部的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口的温度中的至少一个，并改变所述阴极鼓风机控制信号，以将所述隔热箱的内部的温度和所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口的温度中的至少一个维持在温度范围内。
15.根据权利要求10所述的设备，其中：
所述斯特林发动机的第一端耦接至所述固体氧化物燃料电池的所述阳极出口。
16.根据权利要求10所述的设备，进一步包括：
燃料源；
燃料重整器，具有入口和出口，其中，所述燃料重整器的入口耦接至所述燃料源和所述固体氧化物燃料电池的阳极出口；以及
阳极鼓风机，具有入口和出口，其中，所述阳极鼓风机的出口耦接至所述固体氧化物燃料电池的阳极入口，其中，所述斯特林发动机的第一端将所述燃料重整器的出口耦接到所述阳极鼓风机的入口。
17.根据权利要求16所述的设备，其中：
所述热管理控制器被配置为监测所述燃料重整器的入口的温度和所述燃料重整器的出口的温度中的至少一个，并改变所述阴极鼓风机控制信号，以将所述燃料重整器的入口的温度和所述燃料重整器的出口的温度中的至少一个维持在温度范围内。
18.根据权利要求10所述的设备，进一步包括：
发电器头，耦接至所述斯特林发动机的功率输出轴；以及
电力总线，用于为所述交通工具配电，其中，所述固体氧化物燃料电池和所述发电器头电耦接至所述电力总线。
19.一种对水下交通工具中的固体氧化物燃料电池进行热回收和热控制的方法，包括：
监测固体氧化物燃料电池的阴极出口的温度，其中，所述固体氧化物燃料电池由热耦接至斯特林发动机的第一端的隔热箱包围；并且
改变所述斯特林发动机的第二端的散热速率以将所述固体氧化物燃料电池的所述阴极出口的温度维持在温度范围内。
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