DK2529440T3 - Håndtering af driften af et system til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm - Google Patents

Håndtering af driften af et system til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm Download PDF

Info

Publication number
DK2529440T3
DK2529440T3 DK11709462.3T DK11709462T DK2529440T3 DK 2529440 T3 DK2529440 T3 DK 2529440T3 DK 11709462 T DK11709462 T DK 11709462T DK 2529440 T3 DK2529440 T3 DK 2529440T3
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
hydrogen
current
stream
reversible
electric power
Prior art date
Application number
DK11709462.3T
Other languages
English (en)
Inventor
Pierpaolo Cherchi
Luca Baldini
Simone Silvini
Giuseppe Gianolio
Original Assignee
Electro Power Systems Mfg S R L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electro Power Systems Mfg S R L filed Critical Electro Power Systems Mfg S R L
Application granted granted Critical
Publication of DK2529440T3 publication Critical patent/DK2529440T3/da

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/02Process control or regulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438Pressure; Ambient pressure; Flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537Electric variables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746Pressure; Flow
    • H01M8/04753Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858Electric variables
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Claims (8)

1. System (1) til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm, omfattende: - et reversibelt strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) omfattende en brændselscellestak (7) til produktion af strøm fra lagret hydrogen og en elektrolytisk cellestak (9) til produktion af hydrogen fra strøm; - et hydrogentrykmodificeringstrin (3) til modificering af hydrogentrykket fra/til det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2); - et strømhåndterings- og konditioneringstrin (4) til konditionering af strøm fra/til det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2); og - et håndteringstrin (5) til differentieret håndtering af driften af det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2), hydrogentrykmodificeringstrinnet (3) og strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) baseret på, om systemet (1) betjenes til at producere strøm fra hydrogen eller hydrogen fra strøm og på en brugerindstillelig driftshåndteringsstrategi, kendetegnet ved, at håndteringstrinnet (5), når det betjenes til at producere strøm fra hydrogen, endvidere er indrettet til at: bevirke, at en kommunikationsenhed (15) kommunikerer systemaktivering og restautonomi deraf til en fjernstyringsstation.
2. System (1) ifølge krav 1, hvor hydrogentrykmodificeringstrinnet (3) i det væsentlige består af komponenter, der er valgt fra gruppen bestående af ekspansionbeholdere, membranreduktionstrin, plenum og boostere, der er forbundet med hinanden.
3. System (1) ifølge krav 1 eller 2, hvor håndteringstrinnet (5), når det betjenes til at producere strøm fra hydrogen, er indrettet til at: - bevirke, at hydrogentrykmodificeringstrinnet (3) reducerer lagret hydrogentryk fra et lagertryk til et anvendelsestryk; - bevirke, at det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) omdanner det lagrede hydrogen til strøm; - bevirke, at strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) håndterer det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) ved at påføre spændings- og strømværdier deraf i henhold til forudindstillede logikker, der tager spændings- og strømtransienter i betragtning, der er acceptable for det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2), hvorved sidstnævnte tilfører strøm i den form, der kræves af en elektrisk belastning eller et lokalt strømforsyningsnetværk, hvortil den producerede strøm skal tilføres.
4. System (1) ifølge et af de foregående krav, hvor håndteringstrinnet (5), når det betjenes til at producere hydrogen fra strøm, er indrettet til at: - bestemme når systemet (1) skal aktiveres baseret på det følgende: tilgængelighed og tilstedeværelse af strøm in situ; lagret hydrogenmængde; og mulige anmodninger fra en fjernbetjeningsstation; - bevirke, at det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) omdanner strøm til hydrogen; - bevirke, at strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) styrer det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) baseret på en brugerindstillelig styrestrategi til opnåelse af et eller flere af følgende mål: a) fylde hydrogenlageret på kortest mulig tid; b) fylde hydrogenlageret så effektivt som muligt; c) fylde hydrogenlageret ved anvendelse af al den tilgængelige strøm; og d) sikre fyldningen af hydrogenlageret tagende de programmerede strømafskæringer i det lokale strømforsyningsnetværk i betragtning.
5. System (1) ifølge krav 4, hvor: - strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) til fyldning af hydrogenlageret på kortest mulig tid er indrettet til at tvinge det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) til at arbejde ved den maksimalt mulige spænding for at have den højeste hydrogenflowrate ved en given referencetemperatur; - strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) til fyldning af hydrogenlageret så effektivt som muligt er indrettet til at tvinge det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) til at arbejde ved den mindst tilladelige elektriske spænding; - strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) til fyldning af hydrogenlageret ved anvendelse af al den tilgængelige strøm er indrettet til at bevirke, at det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) arbejder på et driftssted, der svarer til den maksimalt opnåelige hydrogenflowrate med den tilgængelige strøm; og - strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) for at sikre fyldning af hydrogenlageret tagende de programmerede strømafskæringer i det lokale strømforsyningsnetværk i betragtning er indrettet til at bevirke, at det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) arbejder på et driftssted, der er fastlagt som gennemsnittet for driftssteder beregnet i sin helhed baseret på den tilgængelige strøm og den tilgængelige tid.
6. System (1) ifølge krav 4 eller 5, hvor håndteringstrinnet (5) er indrettet til dynamisk at beregne elektriske spændings- og strømværdier, der skal tilføres til den elektrolytiske cellestak (9) baseret på den brugerindstillelige styrestrategi og elektriske kvantiteter målt i systemet (1).
7. Håndteringstrin (5) til et system (1) ifølge krav 1 til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm, hvilket system (1) omfatter: - et reversibelt strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2) omfattende en brændselscellestak (7) til produktion af strøm fra lagret hydrogen og en elektrolytisk cellestak (9) til produktion af hydrogen fra strøm; - et hydrogentrykmodificeringstrin (3) til modificering af hydrogentrykket fra/til det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2); - et strømhåndterings- og konditioneringstrin (4) til konditionering af strøm fra/til det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2); og til differentieret håndtering af driften af det reversible strøm-hydrogen-omdannelsestrin (2), hydrogentrykmodificeringstrinnet (3) og strømhåndterings- og konditioneringstrinnet (4) baseret på, om systemet (1) betjenes til at producere strøm fra hydrogen eller hydrogen fra strøm og på en brugerindstillelig driftshåndteringsstrategi, kendetegnet ved, at håndteringstrinnet (5) omfatter en digital og analog input/output-enhed (15), en kommunikationsenhed (16) og en mik-rocontroller (17), og håndteringstrinnet (5), når det betjenes til at producere strøm fra hydrogen, endvidere er indrettet til at: bevirke, at en kommunikationsenhed (15) kommunikerer systemaktivering og restautonomi deraf til en fjernstyringsstation.
8. Software, der kan indlæses i et håndteringstrin (5) i et system (1) til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm og er udformet til, når det udføres, at bevirke, at håndteringstrinnet (5) bliver konfigureret ifølge et af de foregående krav.
DK11709462.3T 2010-01-28 2011-01-27 Håndtering af driften af et system til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm DK2529440T3 (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000057A ITTO20100057A1 (it) 2010-01-28 2010-01-28 Gestione del funzionamento di un impianto di produzione di energia elettrica da idrogeno e di idrogeno da energia elettrica
PCT/IB2011/000130 WO2011092579A1 (en) 2010-01-28 2011-01-27 Management of the operation of a system for producing electric power from hydrogen and hydrogen from electrical power

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DK2529440T3 true DK2529440T3 (da) 2017-12-11

Family

ID=42731889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK11709462.3T DK2529440T3 (da) 2010-01-28 2011-01-27 Håndtering af driften af et system til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm

Country Status (16)

Country Link
US (2) US20120295175A1 (da)
EP (1) EP2529440B1 (da)
JP (1) JP2013518380A (da)
KR (1) KR101833079B1 (da)
CN (1) CN102725900B (da)
AU (1) AU2011210242A1 (da)
BR (1) BR112012017667A2 (da)
CA (1) CA2786654A1 (da)
DK (1) DK2529440T3 (da)
ES (1) ES2653677T3 (da)
IT (1) ITTO20100057A1 (da)
MX (1) MX2012008091A (da)
PT (1) PT2529440T (da)
RU (1) RU2012136617A (da)
WO (1) WO2011092579A1 (da)
ZA (1) ZA201206392B (da)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107431353A (zh) * 2015-12-22 2017-12-01 慧与发展有限责任合伙企业 为电子部件供能的燃料电池
ITUB20159752A1 (it) 2015-12-30 2017-06-30 Electro Power Systems Mfg Srl Procedimento di regolazione della composizione di un elettrolita in un impianto comprendente una fuel cell
CN110939868B (zh) * 2018-09-25 2021-08-17 国家能源投资集团有限责任公司 一种能够同时或单独充电和加氢的供应站和方法
WO2022264119A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 Hydrolite Ltd Self-refueling power-generating systems
JP7441121B2 (ja) * 2020-06-05 2024-02-29 本田技研工業株式会社 電力調整システム、電力調整方法、及びプログラム
KR102228132B1 (ko) * 2020-11-02 2021-03-17 (주)시그넷이브이 수소연료전지차량 및 전기차량 충전을 위한 ess 시스템
CN112765425B (zh) * 2020-12-31 2023-10-20 国能日新科技股份有限公司 水电站数据处理方法及电子设备
US11888196B2 (en) 2021-06-16 2024-01-30 Hydrolite Ltd Self-refueling power-generating systems
CN114481217B (zh) * 2022-03-07 2024-06-14 阳光氢能科技有限公司 新能源制氢的控制方法、装置及电子设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7033687B2 (en) * 2001-09-19 2006-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell power generation system and method of controlling fuel cell power generation
US6787258B2 (en) * 2002-03-05 2004-09-07 Vladimir Prerad Hydrogen based energy storage apparatus and method
US7364810B2 (en) * 2003-09-03 2008-04-29 Bloom Energy Corporation Combined energy storage and fuel generation with reversible fuel cells
US20050008904A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Suppes Galen J. Regenerative fuel cell technology
US7316242B2 (en) * 2004-02-12 2008-01-08 Proton Energy Systems, Inc Hydrogen storage system and method of operation thereof
US8019445B2 (en) * 2004-06-15 2011-09-13 Intelligent Generation Llc Method and apparatus for optimization of distributed generation
US7444189B1 (en) * 2004-06-15 2008-10-28 John Joseph Marhoefer Method and apparatus for simultaneous optimization of distributed generation and hydrogen production
US20060114642A1 (en) 2004-11-30 2006-06-01 Yan Liu Systems and methods for integrated VAR compensation and hydrogen production
ITFI20060018A1 (it) * 2006-01-18 2007-07-19 Acta Spa Catalizzatori per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua ed elettrolizzatori che li contengono loro uso e processsi per la produzione di idrogeno per idrolisi dell'acqua
US20080138675A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-12 Jang Bor Z Hydrogen generation and storage method for personal transportation applications
US7911071B2 (en) * 2007-11-06 2011-03-22 Devine Timothy J Systems and methods for producing, shipping, distributing, and storing hydrogen
US20090189445A1 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Renewable Energy Holdings, Llc Renewable energy management and storage system
US8231774B2 (en) * 2008-04-18 2012-07-31 The Boeing Company Thermal management of a high temperature fuel cell electrolyzer
US8163158B2 (en) * 2008-05-12 2012-04-24 Enrg, Inc. Operation of an electrolysis cell

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011092579A1 (en) 2011-08-04
CN102725900B (zh) 2016-02-17
JP2013518380A (ja) 2013-05-20
US20150129429A1 (en) 2015-05-14
EP2529440B1 (en) 2017-11-15
US9985328B2 (en) 2018-05-29
CN102725900A (zh) 2012-10-10
WO2011092579A8 (en) 2012-05-18
EP2529440A1 (en) 2012-12-05
CA2786654A1 (en) 2011-08-04
PT2529440T (pt) 2017-12-26
MX2012008091A (es) 2012-07-30
ZA201206392B (en) 2013-05-29
ES2653677T3 (es) 2018-02-08
ITTO20100057A1 (it) 2011-07-29
RU2012136617A (ru) 2014-03-10
KR101833079B1 (ko) 2018-02-27
US20120295175A1 (en) 2012-11-22
BR112012017667A2 (pt) 2016-03-29
KR20120125259A (ko) 2012-11-14
AU2011210242A1 (en) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK2529440T3 (da) Håndtering af driften af et system til produktion af strøm fra hydrogen og hydrogen fra strøm
EP2517293B1 (en) Management of operation of a pem fuel cell stack back-up electric generator
WO2006105385B1 (en) Modular regenerative fuel cell system
JP2004095527A (ja) 燃料電池装置の制御方法及び装置
JP2004537150A (ja) ダイレクトメタノール燃料電池におけるメタノール濃度制御方法
Belmokhtar et al. Modelling and fuel flow dynamic control of proton exchange membrane fuel cell
RU2325010C1 (ru) Топливный элемент, способный к зависящей от нагрузки работе
KR101418422B1 (ko) 선박용 연료전지의 단독 기동 시스템
KR101060282B1 (ko) 연료 전지 시스템의 퍼지 방법
KR20210067273A (ko) 연료전지 시스템 및 이의 운전방법
Venkateshkumar et al. Pem fuel cell energy grid integration to electrical power system
US8889310B2 (en) Fuel cell system and driving method for the same
Ghoshal et al. Modeling and Performance Analysis of a SOFC in Small Scale Stand Alone DC System
Kang et al. A feasibility design of PEMFC parallel operation for a fuel cell generation system
Crosson et al. Stand-alone and grid-connected operation of fuel cell
US20130108895A1 (en) Method to control current in a fuel cell system
CN114335612A (zh) 一种醇类燃料电池供液系统及其工作方法
KR20230076197A (ko) 부하 대응형 연료전지 시스템
CN117219826A (zh) 并联燃料电池系统的动态控制
Soni et al. Fuel Cell Based Single Phase Pure Sine Wave Inverter with PI controller
KR20070035854A (ko) 연료농도 측정장치를 구비한 연료전지 시스템