CN116544460A - 用于调节燃料单池设备的至少一个堆温度的方法和燃料单池设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节燃料单池设备(10)的至少一个堆温度的方法(56)，其中，燃料单池设备(10)具有多个燃料单池堆(12)，其中，至少检测多个燃料单池堆(12)的第一燃料单池堆(12a)的第一堆温度。提出了，借助于来自第一燃料单池堆(12a)的第一电流集取来调节第一堆温度。

Description

用于调节燃料单池设备的至少一个堆温度的方法和燃料单池 设备

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的用于调节燃料单池设备的至少一个堆温度的方法。此外，本发明涉及一种燃料单池设备。

背景技术

已知具有多个燃料单池堆的燃料单池设备。典型地，通过共同的空气供给部来冷却燃料单池堆，其中，通过设定空气流来调节堆温度。各个燃料单池堆可能由于老化、其布置方式和/或制造差异而具有不同的冷却需求。例如具有最大的退化程度的燃料单池堆会变得过热。在现有技术中已知的调节中，冷却通过空气流与最热的燃料单池堆相适配。这具有的缺点是，其余的燃料单池堆会过于剧烈地冷却下来，使得这些其余的燃料单池堆无法再在最佳的温度条件下运行。

发明内容

本发明描述了一种用于调节燃料单池设备的至少一个堆温度的方法，其中，燃料单池设备具有多个燃料单池堆，其中，至少由多个燃料单池堆的第一燃料单池堆来检测第一堆温度。按照本发明，借助于来自第一燃料单池堆的第一电流集取来调节第一堆温度。

这具有的优点是，能够不依赖于来自多个燃料单池堆的其余的燃料单池堆的堆温度来设定第一燃料单池堆的第一堆温度。以这种方式能够优化地运行所有燃料单池堆，这能够实现燃料单池设备的可靠、耐久且高效的运行。

“燃料单池设备”应尤其理解为一种设备，该设备尤其构成燃料单池系统的尤其功能完好的组成部件、尤其结构-和/或功能组件或者构成整个燃料单池系统。

“燃料单池系统”在这方面应尤其理解为一种系统，其用于在使用至少一个燃料单池单元的情况下固定式地和/或移动地获取尤其电能和/或热能。

“燃料单池堆”在这方面应尤其理解为具有多个燃料单池的单元。燃料单池尤其设置用于，将至少一种尤其持续地输送的燃料气体(尤其氢气)的和至少一种氧化剂(尤其氧气)的至少一个化学的反应能尤其转换成电能。燃料单池能够尤其构造为固体氧化物燃料单池(SOFC)。典型地，在燃料单池堆中多个燃料单池与彼此串联地电联接。

“燃料输送部”应理解为用于供应给燃料单池设备的燃料的来源。例如燃料输送部能够是用于例如来自天然气网络或者来自氢气瓶的外部的燃料输入管路的接头。燃料能够例如是天然气、氢气或由天然气和氢气构成的混合物。在变型方案中也能够设想到其他燃料和燃料的混合物，例如燃料B能够具有天然气、氢气、甲烷、氨气和/或煤气或者说合成气。

“多个燃料单池堆”应尤其理解为至少两个燃料单池堆。

“检测堆温度”应尤其理解为，测量燃料单池堆的温度。在此，能够直接在燃料单池堆处测量燃料单池堆的温度。也能够设想到，通过测量其他温度来近似或者推导堆温度，例如能够测量燃料单池堆的排出空气或者说废气并且由这个温度来求取出堆温度。例如能够设想到，在第一近似中在燃料单池堆处测量燃料单池堆的排出空气的温度并且在第一近似中将其设置等于堆温度。替代地能够设想到，在近似中在燃料单池堆处测量燃料单池堆的废燃料的温度并且在第一近似中将其设置等于堆温度。在有利的变型方案中能够设想到，测量阴极废气导引部和/或阳极废气导引部处的温度并且将其用于求取和/或近似堆温度。

“调节燃料单池设备的堆温度”应尤其理解为，调节燃料单池堆的至少一个堆温度。“调节燃料单池堆的堆温度”应尤其理解为，如此适配或者说设定燃料单池堆的运行参数，使得堆温度处在所期望的、预先给定的范围中。特别地可行的是，通过调节、尤其是调节回路来如此改变运行参数，使得所测量堆温度处在预先给定的温度范围中。在此，优选所测量的堆温度是调节参量，将其与预先给定的目标值相比较。燃料单池堆的能设定的运行参数是调整参量，其通过调节来如此适配，使得所测量的堆温度的实际值与目标值的偏差最小化。控制、尤其前馈控制也是可行的，其中例如在所测量的堆温度的当前的过于剧烈的偏差的情况下，根据偏差的值例如从为此设置的所存储的数值表中、从解析模型中和/或从模拟模型中求取出对运行参数必要的适配。

对于堆温度重要的是燃料单池堆的热平衡或者说能量平衡。于是在一侧给燃料单池堆供应呈燃料和空气的形式的化学能量。这种化学能量至少部分地转换成电能，通过电流或电流集取从燃料单池得出该电能，剩余的所供应的化学能量是在反应中形成的热量，该热量通过空气冷却或者说阴极气体冷却和/或燃料冷却或者说阳极气体冷却被排出。在此，电流集取的电流的值决定了在燃料单池堆中转化了何种燃料量。如果供应了比按照电流集取所能够氧化的燃料要多的燃料，那么则将一部分的燃料以未处理的方式连同燃料单池堆的阳极侧处的废气一起导出。对应地能够将没有转化的燃料量用于冷却。

从空气或者说燃料单池堆的阴极气体所排出的热流dQ/dt对应于由空气或者说阴极气体的质量流dm/dt、空气或者说阴极气体的比热容、和空气或者说阴极气体的在燃料单池堆的输入端与输出端之间的温度差值△T产生的乘积。因此，燃料单池堆的适用于调节或控制堆温度的能设想到的运行参数是：空气或者说阴极气体的质量流，例如关于用于空气输送部的压缩机、风扇和/或通风设备的转速或功率；和/或供应给燃料单池堆的空气的温度，例如空气的预热器的功率或者对应的热交换器的接通或者说操控情况。为了冷却燃料单池堆而能够给燃料单池堆供应尤其更多的空气或者说提高空气流。

从燃料单池堆的燃料或者说废气或者说阳极气体所排出的热流dQ/dt对应于由燃料或者说废气或者说阳极气体的质量流dm/dt、燃料或者说废气或者说阳极气体的比热容、和燃料或者说废气或者说阳极气体的在燃料单池堆的输入端与输出端之间的温度差值△T产生的乘积。因此，燃料单池堆的适用于调节或控制堆温度的能设想到运行参数是：燃料或者说阳极气体的质量流，例如关于用于燃料输送部或者用于阳极再循环或者说阳极再循环回路的压缩机、风扇和/或通风设备的转速或功率；和/或供应给燃料单池堆的空气的温度，例如空气的预热器的功率或者对应的热交换器的接通或者说操控情况。为了冷却燃料单池堆而能够给燃料单池堆供应尤其更多的燃料或者说阳极气体或者说提高燃料流或者说阳极气流。

“再循环回路”或者说“阳极再循环回路”在这方面应尤其理解为流体连接部或者说流体路径，该流体连接部或者说该流体路径设置用于，将至少一个燃料单池堆的含燃料的或者说含氢的和含水的阳极废气输送到混合点，在该混合点处阳极废气与至少基本上纯的燃料或者说氢气混合。特别地，再循环回路设置用于，重新在阳极侧给燃料单池堆输送没有转化的燃料或者说氢气。特别地，阳极废气和燃料或者说氢气的混合物设置用于在阳极侧供应给燃料单池堆。压缩机能够例如构造为风扇。

燃料单池堆的适用于调节或控制堆温度的另外的能设想到的运行参数是：由燃料单池堆所集取的电流或者说电流集取。于是为了冷却燃料单池堆而能够降低电流集取或者说所输出的电功率。以这种方式一方面降低了在氧化反应中形成的热量，另一方面氧化了更少的供应给燃料单池堆的燃料，从而这些没有被转化的燃料量有助于冷却。

堆温度的被调节所到的优选的温度范围或者说针对调节的目标温度或目标温度范围依赖于燃料单池堆的或者说燃料单池设备的在结构方面的细节并且针对SOFC典型地处在580℃与640℃之间、优选处在600℃与630℃之间、特别优选处在610℃与620℃之间。在带有电解质的单池(Electrolyte Supported Cells(电解质支持单池)-ESC)中，堆温度的优选的温度范围典型地处在750℃与950℃之间、优选处在800℃与900℃之间、特别优选处在850℃与875℃之间。

典型地，在燃料单池设备中所有燃料单池堆用共同的空气输入管路来供应。从下述假设出发，即：所有燃料单池堆应具有相同的目标温度，则在现有技术中经常发生堆温度的通过设定空气输送而进行的粗调节。在此，典型地考虑与目标值最剧烈地、优选最剧烈地向上偏差的燃料单池堆的堆温度，并且通过空气输送将这个堆温度调节到目标温度上或者说调节到目标温度范围中。这具有的缺点是，借助于相同的空气流来冷却所有燃料单池堆，从而存在以下可能性，即：具有比被考虑用于进行调节的燃料单池堆要少的冷却需求的燃料单池堆被剧烈地冷却并且并不在最佳的温度范围中运行。因此，本发明提供的优点是，能够用另外的独立的控制参数或者说运行参数来个性化地对燃料单池堆进行调温。比如由于提高的老化而具有更高的冷却需求的第一燃料单池堆例如能够通过降低第一电流集取来进行冷却，而不必降低所有燃料单池堆处的空气流，从而多个燃料单池堆中的剩余的燃料单池堆此外能够用针对它们的调温而得到优化的空气流来供应。

有利地，检测多个燃料单池堆的另外的燃料单池堆的另外的堆温度，并且借助于对通过相应的燃料单池堆的电流集取的适配来调节相应的堆温度。特别地可行的是，调节燃料单池堆的堆温度，该燃料单池堆易于受堆温度的例如由于其在燃料单池设备中的布置、例如在特别冷的或特别暖和的区域中的布置而引起的偏差的影响。例如能够设想到，多个燃料单池堆直接彼此相邻地布置。居中地布置的燃料单池堆比在外部布置的燃料单池堆具有更多的邻近的燃料单池堆，从而在外部布置的燃料单池堆能够比在内部布置的燃料单池堆更快速地冷却。特别有利地，检测多个燃料单池堆的燃料单池堆中的每个燃料单池堆的堆温度，并且借助于对相应的燃料单池堆的电流集取的适配来调节相应的堆温度。这能够实现特别精确且最佳地运行所有燃料单池堆，这能够实现燃料单池设备的特别可靠、耐久且高效的运行。

通过从属权利要求中所列举的特征能够实现该方法的有利的改进方案。

当多个燃料单池堆的第一燃料单池堆与第二燃料单池堆串联地电连接并且通过与第一燃料单池堆并联地电连接的能调节的第一电阻来适配第一电流集取时，能够通过第一电流集取来实现特别可靠的调节。这能够实现通过第一燃料单池堆的电流的特别简单的下降，从而使得第一电流集取下降，而通过第二燃料单池堆的电流不会下降。有利地，第二燃料单池堆具有能调节的第二电阻，该第二电阻与第二燃料单池堆并联地电连接。以这种方式能够设定第二燃料单池堆的第二电流集取，尤其以用于调节燃料单池堆的第二堆温度。多个燃料单池堆的另外的燃料单池堆能够分别与配属的能调节的电阻并联地连接，从而能够设定相应的电流集取。能够设想到，所有燃料单池堆串联地电连接。也能够设想到，一组燃料单池堆串联地电连接。尤其能够设想到，存在多组燃料单池堆，其中，一组的燃料单池堆相互串联地电连接并且这些组相对于彼此并联地电连接。

在另外的变型方案中可行的是，多个燃料单池堆的第一燃料单池堆与第三燃料单池堆并联地电连接，并且通过与第一燃料单池堆串联地电连接的能调节的第一直流/直流转换器或者说直流电压变换器来适配第一电流集取。这尤其具有额外的优点，即：能够同时调节或者说设定与第一燃料单池堆串联连接的另外的燃料单池堆的电流集取，而不改变第三燃料单池堆的电流集取和必要时与第三燃料单池堆串联连接的另外的燃料单池堆的电流集取。能够设想到，一组多个燃料单池堆相对于彼此并联地电连接，并且成组的多个燃料单池堆的燃料单池堆中的每个燃料单池堆分别分配有与相应的燃料单池堆串联地连接的直流/直流转换器。也能够设想到，存在多组燃料单池堆，其中，一组燃料单池堆相互串联地电连接，并且这些组相对于彼此并联地电连接，其中，在每个组中直流/直流转换器分别串联地电连接。

有利的是，至少检测多个燃料单池堆的第二燃料单池堆的第二堆温度并且/或者检测多个燃料单池堆的第三燃料单池堆的第三堆温度，并且借助于来自第二燃料单池堆的第二电流集取来调节第二堆温度并且/或者借助于来自第三燃料单池堆的第三电流集取来调节第三堆温度。这能够实现特别精确且最佳地运行所有燃料单池堆，这能够实现燃料单池设备的特别可靠、耐久且高效的运行。

在下述情况下进一步改善了所述方法，即：在调节时如此设定第一电流集取和第二电流集取和/或第三电流集取，使得第一堆温度和第二堆温度和/或第三堆温度与目标温度的总偏差最小化。这能够实现特别高效的调节。特别地，以这种方式能够在调节时相互平衡燃料单池堆。有利地，在调节时考虑对多个燃料单池堆的功率要求。典型地设置的是，燃料单池设备操作由多个燃料单池堆所提供的功率要求。如果现在例如在燃料单池堆中的一个燃料单池堆中为了调节堆温度而降低电流集取，那么也降低通过这个燃料单池堆所提供的电功率。按照该方法的这种有利的变型方案，现在能够将一个或多个、有利地所有剩余的燃料单池堆调节到略微更高的电流集取，从而能够总体上提供所需的功率。略微更高的电流集取与相应的堆温度的提高相关联，这在调节中能够通过改变燃料单池堆的另外的运行参数来进行适配，例如通过提高或者说适配所有燃料单池堆处的总空气输送来进行适配。

“使第一堆温度和第二堆温度和/或第三堆温度与目标温度的总偏差最小化”应尤其理解为，在调节时不再将每个堆温度分别调节到目标值，而是使第一堆温度和第二堆温度和/或第三堆温度的总偏差最小化。换句话说使总偏差的值最小化、尽可能调节为零，其中，总偏差是标量值，该标量值依赖于第一堆温度和第二堆温度和/或第三堆温度。总偏差例如能够是所考虑的堆温度相对于目标温度的相应的差值的量值之和。也能够设想到，总偏差是所考虑的堆温度相对于目标温度的均方差之和。原则上能够设想到针对总偏差的不同的方案，尤其可行的是，不同程度地评估不同的燃料单池堆的温度偏差，于是能够例如在总偏差中相比于第二堆温度的与目标温度的偏差给第一堆温度的与目标温度的偏差更大程度地加权。

在下述情况下能够实现另外的改善方案，即：至少第一燃料单池堆具有第一燃料配给设备，该第一燃料配给设备构造用于给第一燃料单池堆供应燃料，并且其中，借助于第一燃料配给设备来调节第一堆温度。特别地，借助于第一电流集取和第一燃料配给设备来调节第一堆温度。换句话说，燃料配给和电流集取是第一燃料单池堆的两个运行参数，这两个运行参数作为调整参量来适配，以便调节堆温度。以这种方式能够实现更精细地调节堆温度。特别地，于是能够根据另外的目标参数来优化调节。例如根据电流集取进行的调节可能单独地导致第一燃料单池堆的过于剧烈的功率下降，能够通过对燃料配给的额外的适配来降低该功率下降。

在此，“燃料配给设备”应尤其理解为这样的设备，该设备设置用于，对供应给配属的燃料单池堆的燃料量进行配给。燃料配给设备例如能够具有能设定的喷嘴或阀，其设定来自燃料输入管路的供应给燃料单池堆的燃料量。也能够设想到，燃料单池堆的集合具有共同的燃料输入管路，该共同的燃料输入管路为所有燃料单池堆很大程度上输入相同的燃料量，并且第一燃料配给设备表现为用于第一燃料单池堆的额外的燃料输送部，该额外的燃料输送部输送另外的、能个性化地设定的燃料量。

在下述情况下进一步改善该方法，即：在调节时如此适配第一电流集取和第一燃料配给设备的第一燃料配给，从而最小化第一堆温度的与目标温度的偏差、第一电流集取的与电流目标值的偏差、和通过第一燃料配给设备所配给的第一燃料量的与燃料目标值的偏差。以这种方式能够进一步细化对堆温度的调节，尤其于是也能够最小化在燃料配给和电流集取方面的偏差。

“最小化第一堆温度的与目标温度的偏差、第一电流集取的与电流目标值的偏差、和通过第一燃料配给设备所配给的第一燃料量的与燃料目标值的偏差”应尤其理解为，在调节时不仅将堆温度分别调节到目标值，而且也最小化堆温度的、燃料量的和电流集取的与它们相应的目标值的偏差。有利地，为此最小化依赖于堆温度的、燃料量的和电流集取的与它们相应的目标值的相应的偏差的标量总运行值。有利地，为此将堆温度、燃料量和电流集取或者说它们的与相应的目标值的相应的偏差转换成无量纲的值，该无量纲的值能够彼此换算。在此，能够根据当前的燃料单池设备的技术上的要求来尤其给堆温度的、燃料量的和电流集取的偏差不同程度地加权。例如，当燃料量的变化是特别不利的时能够给燃料量的偏差更剧烈地加权，或者当能够容易地通过其他的燃料单池堆来平衡这样的偏差时给电流集取的偏差更弱地加权。

在另外的变型方案中在调节时也考虑至少一个另外的燃料单池堆的、有利地所有燃料单池堆的堆温度的、燃料量的和电流集取的与它们相应的目标值的偏差。为此，能够例如最小化标量总运行值，该标量总运行值依赖于所有所考虑燃料单池堆的堆温度的、燃料量的和电流集取的与它们相应的目标值的相应的偏差。

也有利的是，至少第一燃料单池堆具有第一空气配给设备，该第一空气配给设备构造用于，给第一燃料单池堆供应空气，并且其中，借助于第一空气配给设备来调节第一堆温度。“借助于第一空气配给设备来调节堆温度”应尤其理解为，通过适配第一空气配给来调节堆温度，其中，通过空气配给设备来提供空气配给。特别地，借助于第一电流集取和第一空气配给设备或者说第一空气配给来调节第一堆温度。换句话说，空气配给和电流集取是第一燃料单池堆的两个运行参数，其作为调整参量被适配，以便调节堆温度。以这种方式能够实现更精细地调节堆温度。特别地，于是能够根据另外的目标参数来优化调节。例如根据电流集取进行的调节可能单独地导致第一燃料单池堆的过于剧烈的功率下降，能够通过对空气配给的额外的适配来降低该功率下降。有利地，能够附加地利用燃料配给设备来改善这种变型方案，该变型方案能够将燃料配给实现作为用于调节的另外的调整参量。

在此，“空气配给设备”应尤其理解为这样的设备，该设备设置用于，对供应给配属的燃料单池堆的空气量进行配给。空气配给设备例如能够具有能设定的喷嘴或阀，其设定来自空气输入管路的供应给燃料单池堆的空气量。也能够设想到，燃料单池堆的集合具有共同的空气输入管路，该共同的空气输入管路为所有燃料单池堆很大程度上输入相同的空气量，并且第一空气配给设备表现为用于第一燃料单池堆的额外的空气输送部，该额外的空气输送部输送另外的、能个性化地设定的空气量。

在下述情况下能够实现更精细的调节，即：在调节时如此适配第一电流集取和第一空气配给设备的第一空气配给，使得第一堆温度的与目标温度的偏差、第一电流集取的与电流目标值的偏差、和通过第一空气配给设备所配给的第一空气量的与空气目标值的偏差最小化。有利地，为此最小化依赖于堆温度的、空气量的和电流集取的与它们相应的目标值的相应的偏差的标量总运行值。当附加地还最小化第一燃料量的与燃料目标值的偏差时，则还能够进一步细化所述调节。为此能够最小化标量总运行值，该标量总运行值依赖于堆温度的、空气量的、燃料量的和电流集取的与它们相应的目标值的相应的偏差。

具有多个燃料单池堆的燃料单池设备也是有利的，其中，至少一个第一燃料单池堆具有用于检测第一堆温度的第一温度传感器，并且燃料单池设备具有控制器，该控制器构造用于接收第一堆温度，并且其中，控制器设置用来设定来自第一燃料单池堆的第一电流集取，并且其中，控制器构造用于实施按照本发明的方法，并且借助于来自第一燃料单池堆的第一电流集取来调节第一堆温度。这样的燃料单池设备特别可靠地且维修少地工作。

有利地，控制器构造用于，操控至少一个燃料配给设备并且/或者如果存在空气配给设备的话则操控至少一个空气配给设备。至少控制器尤其构造用于，操控用于多个燃料单池堆的共同的燃料供给部。此外，控制器尤其构造用于，操控用于多个燃料单池堆的共同的空气供给部。

在此，已经证实为特别有利的是，第一温度传感器布置在第一燃料单池堆处的阴极废气导引部处。这能够实现对第一堆温度的特别可靠的评估。有利地，第一温度传感器紧接着布置在第一燃料单池堆的阴极废气引出部处。

当多个燃料单池堆具有共同的燃料供给部时，则进一步改善燃料单池设备。以这种方式能够简化燃料单池设备的结构。在此，“共同的燃料供给部”应尤其理解为，多个燃料单池堆在流体方面与燃料源连接并且在此给每个燃料单池堆很大程度上供应相同的燃料量或者说很大程度上供应相同的燃料流。

当多个燃料单池堆具有共同的空气供给部时，也能够简化燃料单池设备的结构。在此，“共同的空气供给部”应尤其理解为，多个燃料单池堆在流体方面与空气源连接并且在此给每个燃料单池堆很大程度上供应相同的空气量或者说很大程度上供应相同的空气流。

附图说明

在附图中示出了燃料单池设备的以及方法的实施例并且在接下来的说明书中更详细地加以阐释。其中：

图1示出了燃料单池设备的一种实施例的示意性的线路图，

图2示出了实施例的示意性的电路图，

图3示出了燃料单池设备的一种变型方案的示意性的电路图，

图4示出了按照本发明的方法，并且

图5和图6示出了燃料单池设备的另外的变型方案的线路图的局部图，

具体实施方式

在不同的设计变型方案中相同的部件得到相同的附图标记。

图1中示出了燃料单池设备10的一种实施例的示意性的线路图。燃料单池设备10示例性地包括两个燃料单池单元12、第一燃料单池单元12a和第二燃料单池单元12b。燃料单池单元12在所示出的实施例中实施为燃料单池堆12，其具有多个燃料单池、在当前情况下为固体氧化物燃料单池(英语是：solid oxide fuel cell，SOFC)。第一燃料单池单元12a在图1中所示出的实施例中是第一燃料单池堆12a。第二燃料单池单元12b在图1中所示出的实施例中是第二燃料单池堆12b。

此外，燃料单池设备10包括多个处理器单元14。“处理器单元14”在本发明的框架下应尤其理解为燃料单池设备10的单元或组件，该单元或组件不是燃料单池单元12。在当前情况下，处理器单元14是用于对至少一种在燃料单池单元12中有待转化的和/或所转化的介质、如例如燃料气体、空气和/或废气进行化学地和/或热地预处理和/或后处理的单元。

处理器单元14之一是布置在空气输送部16中的热传递器18，该热传递器用于对供应给燃料单池单元12的含氧的空气L进行加温。在当前情况下，空气L例如在正常运行中分别供应给燃料单池单元12的阴极空间20，而将经重整的燃料RB、当前是氢气分别供应给阳极空间22。经重整的燃料RB在燃料单池单元12中通过来自空气L的氧气的共同作用在产生电流和热量的情况下在电化学上被转化。

通过下述方式产生经重整的燃料RB，即：通过燃料输送部24给燃料单池设备10供应燃料B、在当前情况下示例性地为天然气，该燃料在另外的处理器单元14中(在当前情况下为重整器26)被重整。

此外，燃料单池单元12在废气侧与另外的处理器单元14、在当前情况下与再燃烧器28连接。将燃料单池单元12的废气供应给再燃烧器28，在当前情况下将阴极废气KA通过阴极废气导引部30并且将阳极废气AA的一部分通过阳极废气导引部32供应给该再燃烧器。阴极废气KA包括未被消耗的空气L或者说未被消耗的氧气，而阳极废气AA包括必要时未转化的、经重整的燃料RB和/或必要时未重整的燃料B。在混合阴极废气的KA或者说空气L的在其中所包括的氧气的情况下，借助于再燃烧器28来燃烧阳极废气AA或者说必要时包括在其中的未转化的、经重整的燃料RB和/或必要时在其中所包括的未重整的燃料B，由此能够产生额外的热量。

在再燃烧器28中进行燃烧时形成的热废气A通过废气导引部34经由另外的处理器单元14、在当前情况下经由热传递器36从再燃烧器28导出。在此，热传递器36又与重整器26在流动技术方面连接，使得热废气A的热量传递到供应给重整器26的燃料B。对应地能够将热废气A的热量用于对重整器26中所供应的燃料B进行重整。

在热传递器36的下游在废气导引部34中存在另外的处理器单元14、在当前情况下存在热传递器18，使得热废气A的剩余的热量能够传递到空气输送部16中的所供应的空气L。对应地，热废气的剩余的热量能够用于对空气输送部16中的所供应的空气L进行预热。

此外，燃料单池设备10具有回引部38，借助于该回引部能够将阳极废气AA的一部分从阳极废气导引部32分岔并且供应给阳极再循环回路40。在此，所分岔的阳极废气AA经过另外的处理器单元14、在当前情况下经过另外的热传递器39。

借助于阳极再循环回路40能够将阳极废气AA的所分岔的部分回引给或者说重新供应给燃料单池单元12的相应的阳极空间22和/或重整器26，使得必要时包括在所分岔的阳极废气AA中的未转化的经重整的燃料RB能够之后在燃料单池单元12中被转化，并且/或者必要时包括在所分岔的阳极废气AA中的未重整的燃料B能够之后在重整器26中被重整。由此能够进一步提高燃料单池设备10的效率。此外，能够通过燃料输送部24将新鲜燃料B与在阳极再循环回路40中经再循环的所分岔的阳极废气AA进行混合。而后，借助于另外的热传递器39能够为了进行热处理而将所分岔的阳极废气AA的热量从回引部38传递到阳极再循环回路40中的通过混合新鲜燃料B而形成的燃料混合物。

通过相应的管路中的压缩机42能够调节空气L在空气输送部16中的输送、燃料B在燃料输送部24中的输送、以及阳极废气AA在阳极再循环回路40中的再循环率和/或使其彼此配合。

此外，燃料单池设备10具有加热元件44，其用于在当前情况下额外地对旁通管路46中的输送给燃料单池单元12的空气L进行加温，由此提高了燃料单池设备10的运行效率。

第一燃料单池堆12a示例性地具有第一温度传感器48a，该第一温度传感器在第一燃料单池堆12a处布置在阴极废气导引部30的阴极废气引出部处。因此，第一温度传感器48a尤其检测第一燃料单池堆12a处的阴极废气KA的温度，这是对第一堆温度的良好的近似。

第二燃料单池堆12b示例性地具有第二温度传感器48b，该第二温度传感器在第二燃料单池堆12b处布置在阴极废气导引部30的阴极废气引出部处。因此，第二温度传感器48b尤其检测第二燃料单池堆12b处的阴极废气KA的温度，这是对第二堆温度的良好的近似。

如能够明显地识别出的那样，在实施例中两个燃料单池堆12通过空气输送部16和压缩机42供应有空气L。在流体方面这两个燃料单池堆12通过空气输送部16并联联接。因此，两个燃料单池堆12具有共同的空气供给部16、42。

在图1中所示出的实施例中，通过燃料输送部以及示例性的重整器26来给两个燃料单池堆12供应燃料B或者说经重整的燃料RB。在此，燃料B或者说经重整的燃料RB分别由燃料输送部24处的压缩机42并且由阳极再循环回路40中的压缩机42运输。在此，在实施例中，燃料单池堆12在流体方面与重整器26并联联接。因此，两个燃料单池堆12具有共同的燃料供给部24、26、42。

图2阐述了两个燃料单池单元12或者说燃料单池堆12的电气的布线。第一燃料单池堆12a在所示出的实施例中与第二燃料单池堆12b串联连接。示例性地，直流/交流转换器50与这两个燃料单池堆12连接。该直流/交流转换器尤其设置用于，将由燃料单池堆12所产生的直流电压转换成交流电压。

第一燃料单池堆12a具有能调节的第一电阻52a，该第一电阻与第一燃料单池堆12a并联地电连接。示例性地，第二燃料单池堆12b也具有能调节的第二电阻52b，该第二电阻与第二燃料单池堆12b并联地电连接。以这种方式能够通过经由第一电阻52a来设定第一电流集取而调节第一堆温度。附加地能够通过经由第二电阻52b来设定来自第二燃料单池堆12b的第二电流集取而调节第二燃料单池堆12b的第二堆温度。

然而也能够设想到，仅第一燃料单池堆12a具有第一电阻52a而第二燃料单池堆12b并不具有。对堆温度的调节这里能够例如如此表现，使得首先通过设定共同的空气供给部16、42来实现第二堆温度，并且随后通过经由第一电阻52a来设定第一电流集取而实现第一堆温度。

图3示出了替代的实施方式，其中燃料单池设备10具有四个燃料单池堆12。示例性地，第一燃料单池堆12a和第二燃料单池堆12b相对于彼此串联地电连接，并且第三燃料单池堆12c和第四燃料单池堆12d相对于彼此串联地电连接。能调节的第一电阻52a与第一燃料单池堆12a串联连接，该第一电阻设置用于调节第一堆温度。能调节的第二电阻52b与第二燃料单池堆12b串联连接，该第二电阻设置用于调节第二堆温度。能调节的第三电阻52c与第三燃料单池堆12c串联连接，该第三电阻设置用于调节第三燃料单池堆12c的第三堆温度。能调节的第四电阻52d与第四燃料单池堆12d串联连接，该第四电阻设置用于调节第四燃料单池堆12d的第四堆温度。

此外，第一直流/直流转换器54a与第一燃料单池堆12a、并且示例性地与第二燃料单池堆12b串联地电连接。示例性地，第二直流/直流转换器54b与第三燃料单池堆12c和第四燃料单池堆12d串联地电连接。在此，第一燃料单池堆12a、第二燃料单池堆12b和第一直流/直流转换器54a与第三燃料单池堆12c、第四燃料单池堆12d和第二直流/直流转换器54b并联地电连接。在此，直流/直流转换器54设置用于，调节或者说设定通过分别配属于该直流/直流转换器的串联连接的燃料单池堆12的电流或者说其电流集取。特别地，第一直流/直流转换器54a设置用于，设定来自第一燃料单池堆12a的第一电流集取。随后，电流导线在两个直流/直流转换器54之后聚合并且该电流导线与直流/交流转换器50连接。

以这种方式尤其可行的是，例如通过经由第一直流/直流转换器54a来改变第一燃料单池堆12a处的第一电流集取，而不改变第三燃料单池堆12c处的第三电流集取，该第三燃料单池堆与第一燃料单池堆12a和第一直流/直流转换器54a并联地电连接。这能够实现通过经由相应的直流/直流转换器54来适配电流集取而个性化地调节彼此并联地电连接的燃料单池堆12的堆温度。

直流/直流转换器54尤其允许改变所有与直流/直流转换器54串联地电连接的燃料单池堆12处的电流或者说电流分接。此外，通过在图3中所示出的变型方案中能调节的电阻52a能够有针对性改变一组串联地电连接的燃料单池堆12之内的个性化的燃料单池堆12处的单独的电流集取。例如能够设想到，在图3中所示出的变型方案中首先通过借助第一直流/直流转换器54a来适配第二电流分接而调节第二燃料单池堆12b的第二堆温度，并且随后通过借助第一电阻52a来适配第一电流分接而调节第一燃料单池堆12a的第一堆温度。

能够设想到另外的变型方案，其中例如两个、三个或者更多个燃料单池堆12的组分别与直流/直流转换器54串联地电连接，并且多个这样的组相对于彼此并联地电连接。在此，这样的组中的燃料单池堆12有利地能够分别具有并联地电连接的能调节的电阻52。

图4解释了用于调节图1和图2中所示出的燃料单池设备10的第一燃料单池堆12a的第一堆温度的方法56。为此，在第一步骤S1中求取第一堆温度。为此，温度示例性地由第一温度传感器48a接收并且用作第一堆温度。随后，在第二步骤中将第一堆温度与目标值比较。目标值示例性地为615℃。如果第一堆温度没有更剧烈地偏离超过目标值的公差值，那么该方法56则通过路径A又以步骤S1继续进行。公差值示例性地为5℃。如果堆温度偏离超过目标值的公差值，那么该方法56则通过路径B以步骤S3继续进行。

在步骤S3中改变第一电流集取。如果在步骤S1中所求取的第一堆温度小于目标值，那么则提高第一电流集取。如果在步骤S1中所求取的第一堆温度大于目标值，那么则降低第一电流集取。在此，对第一电流集取的提高或者说降低能够要么以预先给定的绝对值要么以相对值为幅度来进行。也能够设想到，对第一电流集取的提高或者说降低依赖于第一堆温度的与目标值的偏差的大小，例如能够设想到，在更剧烈的偏差的情况下更剧烈地提高或者说降低第一电流集取。随后该方法又以步骤S1继续进行。

能够设想到，在步骤S2中例如以错误计数器来对彼此先后地确定出所求取的第一堆温度的过于剧烈的偏差进行计数(Anzahl)并且在确定出关键性的数目的错误、例如十次时实现故障响应，例如关断第一燃料单池堆12a。也能够设想到，在步骤S2或者另外的跟随步骤S1的步骤中检测，所求取的堆温度是否低于关键性的下值或者是否超过关键性的上值并且如果是，则实现故障响应。

在该方法56的一种变型方案中能够设想到，当在步骤S1中所求取的第一堆温度大于目标值时，则在步骤S2中降低第一电流集取，例如通过提高第一电阻52a。如果步骤S1中所求取的第一堆温度小于目标值，那么则改变第一燃料单池堆12a的另外的运行参数，例如如此设定所有燃料单池堆12的共同的空气供给部16、42，使得降低空气流，例如：通过降低风扇转速来实现；并且/或者通过降低由第一燃料单池堆12a的第一燃料配给设备58a所配给的第一燃料量来实现(参见图5)；并且/或者通过降低由第一燃料单池堆12a的第一空气配给设备60a所配给的第一空气量来实现(参见图6)。也能够设想到，第一直流/直流转换器54a与第一燃料单池堆12a串联地电连接，并且当步骤S1中求取的第一堆温度小于目标值时则在步骤S2中提高第一电流集取，其方式为：通过第一直流/直流转换器54a来提高通过第一燃料单池堆12a的电流。

图5示出了在图1中所示出的实施方式的变型方案，其中第一燃料单池堆12a具有第一燃料配给设备58a。为了清楚起见，仅描绘了燃料单池设备10的两个燃料单池堆12以及其输入管路和导出管路。两个燃料单池堆12分别具有空气输送部16和燃料输送部24并且分别具有阴极废气导引部30和阳极废气导引部32。在此，两个燃料单池堆12具有共同的空气供给部，其中，通过压缩机42所输送的空气L通过两个在流体方面彼此并联联接的空气输送部16引导到相应的燃料单池堆12。通过共同的空气输送部16尤其在两个燃料单池堆12处很大程度上提供相同的空气流L。

此外，两个燃料单池堆12具有共同的燃料供给部，其中，通过压缩机42所输送的燃料B或者说经重整的燃料RB通过两个在流体方面彼此并联联接的燃料输送部24引导到相应的燃料单池堆12。通过共同的燃料输送部24尤其在两个燃料单池堆12处提供很大程度上相同的燃料流B或者说经重整的燃料流RB。

在图5中所示出的变型方案中，第一燃料单池堆12a具有额外的第一燃料配给设备58a。第一燃料配给设备58a在流体方面与燃料输送部24连接，其中，第一燃料配给设备58a在流动技术方面在燃料输送部24的接头之前不远处与第一燃料单池堆12a连接。第一燃料配给设备58a以这种方式构造用于，将燃料B和/或经重整的燃料RB沿流动方向在第一燃料单池堆12a之前不远处导入到燃料输送部24中，从而尤其将通过第一燃料配给设备58a所导入的燃料B或者说经重整的燃料RB导入到第一燃料单池堆12a中。也能够设想到，第一燃料配给设备58a直接与燃料单池堆12a连接。第一燃料配给设备58a设置用于，将能个性化地配给的燃料量B输送给第一燃料单池堆12a。以这种方式能够以额外的燃料量为幅度来适配通过燃料输送部24共同地在所有燃料单池堆12处所引导的燃料量。

能够设想到，第一燃料配给设备58a如共同的燃料输送部24那样与重整器26连接。第一燃料配给设备58a能够具有自身的压缩机42。也能够设想到，第一燃料配给设备58a具有自身的重整器26。也能够设想到，第一燃料配给设备58a具有自身的燃料源，该燃料源不同于共同的燃料供给部24的燃料源。在替代的变型方案中可行的是，第一燃料配给设备58a构造为在燃料输送部24中在第一燃料单池堆12a前方的能调节的配给阀或能调节的节流阀，从而通过该配给阀或者说该节流阀能够适配通过共同的燃料输送部24运输到第一燃料单池堆12a处的燃料量B，而不改变运输到第二燃料单池堆12b处的燃料量B。

示例性地，第二燃料单池堆12b在图5中所示出的变型方案中具有额外的第二燃料配给设备58b，该第二燃料配给设备设置用于，将能个性化地配给的燃料量B输送给第二燃料单池堆12b。第二燃料配给设备58b在流体方面与燃料输送部24连接，其中，第二燃料配给设备58b在流动技术方面在燃料输送部24的接头之前不远处与第二燃料单池堆12b连接。

图6示出了另一种变型方案，其中第一燃料单池堆12a具有第一空气配给设备60a。第一空气配给设备60a在流体方面与空气输送部16连接，其中，第一空气配给设备60a在流动技术方面在空气输送部16的接头之前不远处与第一燃料单池堆12a连接。也能够设想到，第一空气配给设备60a直接与燃料单池堆12a连接。第一空气配给设备60a设置用于，将能个性化地配给的空气量L输送给第一燃料单池堆12a。以这种方式能够以额外的空气量L为幅度来适配通过空气输送部16共同地在所有燃料单池堆12处所引导的空气量L。第一空气配给设备60a能够具有自身的压缩机42。在替代的变型方案中可行的是，第一空气配给设备60a构造为在空气输送部16中在第一燃料单池堆12a前方的能调节的配给阀或能调节的节流阀，从而通过该配给阀或者说该节流阀能够适配通过共同的空气输送部16运输到第一燃料单池堆12a处的空气量L，而不改变运输到第二燃料单池堆12b处的空气量L。

示例性地，第二燃料单池堆12b在图6中所示出的变型方案中具有额外的第二空气配给设备60b，该第二空气配给设备设置用于，将能个性化地配给的空气量L输送给第二燃料单池堆12b。第二空气配给设备60b在流体方面与空气输送部16连接，其中，第二空气配给设备60b在流动技术方面在空气输送部16的接头之前不远处与第二燃料单池堆12b连接。

Claims (13)

1.用于调节燃料单池设备(10)的至少一个堆温度的方法(56)，其中，所述燃料单池设备(10)具有多个燃料单池堆(12)，其中，至少检测所述多个燃料单池堆(12)的第一燃料单池堆(12a)的第一堆温度，其特征在于，借助于来自所述第一燃料单池堆(12a)的第一电流集取来调节所述第一堆温度。

2.根据权利要求1所述的方法(56)，其特征在于，所述第一燃料单池堆(12a)与所述多个燃料单池堆(12)的第二燃料单池堆(12b)串联地电连接，并且通过能调节的第一电阻(52a)来适配所述第一电流集取，该第一电阻与所述第一燃料单池堆(12a)并联地电连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(56)，其特征在于，所述第一燃料单池堆(12a)与所述多个燃料单池堆(12)的第三燃料单池堆(12c)并联地电连接，并且通过能调节的第一直流/直流转换器(54a)来适配所述第一电流集取，该第一直流/直流转换器与所述第一燃料单池堆(12a)串联地电连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(56)，其特征在于，至少检测所述多个燃料单池堆(12)的第二燃料单池堆(12b)的第二堆温度并且/或者检测所述多个燃料单池堆(12)的第三燃料单池堆(12c)的第三堆温度，并且借助于来自所述第二燃料单池堆(12b)的第二电流集取来调节第二堆温度并且/或者所述借助于来自第三燃料单池堆(12c)的第三电流集取来调节第三堆温度。

5.根据权利要求4所述的方法(56)，其特征在于，在调节时如此设定所述第一电流集取和所述第二电流集取和/或所述第三电流集取，使得所述第一堆温度和所述第二堆温度和/或所述第三堆温度与目标温度的总偏差最小化。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(56)，其特征在于，至少所述第一燃料单池堆(12a)具有第一燃料配给设备(58a)，该第一燃料配给设备构造用于给所述第一燃料单池堆(12a)供应燃料，并且其中，借助于所述第一燃料配给设备(58a)来调节所述第一堆温度。

7.根据权利要求6所述的方法(56)，其特征在于，在调节时如此适配所述第一电流集取和所述第一燃料配给设备(58a)的第一燃料配给，使得所述第一堆温度与目标温度的偏差、所述第一电流集取与电流目标值的偏差、以及通过所述第一燃料配给设备(58a)所配给的第一燃料量与燃料目标值的偏差最小化。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(56)，其特征在于，至少所述第一燃料单池堆(12a)具有第一空气配给设备(60a)，该第一空气配给设备构造用于给所述第一燃料单池堆供应空气，并且其中，借助于所述第一空气配给设备(60a)来调节所述第一堆温度。

9.根据权利要求8所述的方法(56)，其特征在于，在调节时如此适配所述第一电流集取和所述第一空气配给设备(60a)的第一空气配给，使得所述第一堆温度与目标温度的偏差、所述第一电流集取与电流目标值的偏差、以及通过所述第一空气配给设备(60a)所配给的第一空气量与空气目标值的偏差最小化。

10.具有多个燃料单池堆(12)的燃料单池设备(10)，其中，至少一个第一燃料单池堆(12a)具有用于检测第一堆温度的第一温度传感器(48a)，并且所述燃料单池设备(10)具有控制器，该控制器构造用于接收所述第一堆温度，并且其中，所述控制器设置用于设定来自所述第一燃料单池堆(12a)的第一电流集取，并且其中，所述控制器构造用于，实施根据前述权利要求中任一项所述的方法(56)并且借助于来自所述第一燃料单池堆(12a)的第一电流集取来调节所述第一堆温度。

11.根据权利要求10所述的燃料单池设备(10)，其特征在于，所述第一温度传感器(48a)布置在所述第一燃料单池堆(12a)处的所述阴极废气导引部(30)处。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的燃料单池设备(10)，其特征在于，所述多个燃料单池堆(12)具有共同的燃料供给部(24、26、42)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的燃料单池设备(10)，其特征在于，所述多个燃料单池堆(12)具有共同的空气供给部(16、42)。