EA010368B1 - Способ и устройство для эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью - Google Patents

Способ и устройство для эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью Download PDF

Info

Publication number
EA010368B1
EA010368B1 EA200601446A EA200601446A EA010368B1 EA 010368 B1 EA010368 B1 EA 010368B1 EA 200601446 A EA200601446 A EA 200601446A EA 200601446 A EA200601446 A EA 200601446A EA 010368 B1 EA010368 B1 EA 010368B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fuel cell
battery
solid oxide
oxide fuel
temperature
Prior art date
Application number
EA200601446A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200601446A1 (ru
Inventor
Роберт Лиа
Найджел Питер Брэндон
Атол Дакетт
Карим Эль-Каури
Мартин ШМИДТ
Original Assignee
Серес Пауэр Лимитед
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 Серес Пауэр Лимитед filed Critical Серес Пауэр Лимитед
Publication of EA200601446A1 publication Critical patent/EA200601446A1/ru
Publication of EA010368B1 publication Critical patent/EA010368B1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes 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
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04365—Temperature; Ambient temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes 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
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04395—Pressure; Ambient pressure; Flow of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes 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
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04417—Pressure; Ambient pressure; Flow of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes 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
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes 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
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04604—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04619—Power, energy, capacity or load of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04731—Temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/126—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing cerium oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Способ и устройство для эксплуатации среднетемпературной батареи (10) твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью с целью увеличения ее эффективности. Определяют требуемую выходную мощность батареи (10) твердооксидных топливных элементов и управляют одним или более условиями работы батареи (10) твердооксидных топливных элементов в зависимости от определенной требуемой выходной мощности. Те рабочие условия, которыми управляют, могут быть по меньшей мере одним из температуры батареи топливных элементов и разбавления топлива, подаваемого в батарею топливных элементов.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с целью увеличения ее эффективности, в частности, посредством изменения одного или более условий работы топливного элемента.
Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) являются многообещающим средством генерации электричества из водорода или ископаемых видов топлива более эффективным и приемлемым с экологической точки зрения образом, нежели более традиционные технологии генерации. Однако традиционные ТОТЭ работают при очень высоких температурах (больших, чем 900°С), и даже более поздние усовершенствования смогли снизить эту температуру только до 700-800°С. Столь высокая температура эксплуатации приводит к значительным проблемам с материалами, используемыми в конструкции таких батарей топливных элементов, и соответствующими конструктивными элементами системы. Материалы, которые могут выдерживать длительную работу при этих температурах, имеют тенденцию быть либо дорогими, либо хрупкими, либо и теми, и другими. Попытка использовать материалы более низкой стоимости, такие как ферритные нержавеющие стали, при высоких рабочих температурах вызывает проблемы с ухудшением эксплуатационных характеристик батареи из-за окисления металла и миграции летучих частиц хрома за продолжительные периоды времени при этих высоких рабочих температурах.
Поэтому, для того чтобы сделать привлекательную с коммерческой точки зрения батарею ТОТЭ для применений на рынке товаров массового производства, есть мощный стимул попытаться и снизить рабочую температуру батареи, а следовательно, и стоимость требуемых материалов. При температуре ниже 650°С, недорогие конструкционные материалы, такие как ферритные нержавеющие стали, являются достаточно устойчивыми для того, чтобы обеспечить возможность долгосрочной работы без существенного ухудшения эксплуатационных характеристик батареи.
В традиционных ТОТЭ используется электролит из легированного иттрием диоксида циркония (Υ8Ζ). Это материал, который при высоких температурах проводит ионы кислорода, а не электроны. Поэтому он хорошо подходит для использования в качестве электролита топливного элемента. К сожалению, Υ8Ζ не является особенно хорошим оксидным ионным проводником, и его ионное сопротивление становится непрактично высоким ниже примерно 650°С, приводя к очень плохим эксплуатационным характеристикам топливного элемента. Для того чтобы работать ниже этой температуры, что, как указано ранее, является крайне желательным, требуется иной материал электролита.
В отличие от Υ8Ζ, который не проводит электроны, есть целый ряд керамических материаловэлектролитов со смешанной ионно-электронной проводимостью, которые обладают высокой удельной ионной проводимостью ниже 650°С. С точки зрения его эксплуатационных характеристик, устойчивости и безопасности в обращении, наиболее многообещающим и широко используемым из этих низкотемпературных материалов-электролитов со смешанной ионно-электронной проводимостью является легированный гадолинием оксид церия (ССО), хотя есть и другие материалы, такие как легированные другими присадками оксиды церия. ССО демонстрирует хорошую удельную ионную проводимость вплоть до температур ниже 500°С. К сожалению, ССО является не таким устойчивым, как Υ8Ζ, и в восстановительной атмосфере при температуре (такой как обычно имеющая место на анодной стороне топливного элемента) ионы Се4+ могут восстанавливаться до Се3+. Это приводит к развитию в электролите некоторой электронной проводимости, приводящей в результате к протеканию внутри топливного элемента тока короткого замыкания. Это короткое замыкание наблюдается снаружи в виде падения напряжения на зажимах элемента при разомкнутой цепи и приводит в результате к падению эффективности преобразования энергии топлива в электричество.
Эта особенность ССО привела многих людей к решению отказаться от него как от материала электролита, так как они рассматривают падение эффективности вследствие внутреннего короткого замыкания слишком тяжелой (труднопреодолимой) для практического устройства.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы ослабить, по меньшей мере, некоторые из обсужденных выше проблем.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью, включающий в себя определение требуемой выходной мощности батареи твердооксидных топливных элементов и управление одним или более условиями работы батареи твердооксидных топливных элементов в зависимости от определенной выходной мощности.
Теми условиями работы батареи твердооксидных топливных элементов, которые регулируют, предпочтительно является по меньшей мере одно из температуры батареи топливных элементов и разбавления топлива, подаваемого в батарею топливных элементов.
Электронная проводимость ССО является сильно зависимой от температуры, и при достаточно низкой температуре электронный ток утечки может быть снижен до приемлемого уровня. По мере того, как снижается рабочая температура материала-электролита ССО, уменьшается и величина воздействия короткого замыкания. Это воздействие уменьшается до такой степени, что, когда рабочая температура понижается до 500°С, воздействие становится пренебрежимо малым. Поэтому ССО является подходящим материалом электролита, когда рабочая температура топливного элемента ниже температуры в
- 1 010368
650°С или более предпочтительно 600°С. Это, в частности, имеет место при высокой внешней нагрузке, когда поток ионов кислорода через электролит имеет тенденцию далее окислить ионы Се3+ до Се4+, таким образом устраняя электронную проводимость.
Эффективность батареи топливных элементов с содержащим церий электролитом резко повышается более чем на примерно 50% от его номинальной мощности по мере того, как ток короткого замыкания становится небольшим по отношению к току во внешней цепи.
Может быть продемонстрировано, например, что при работе на почти полной мощности и при температуре менее 600°С эффективность топливного элемента на основе ССО сравнима с эффективностью топливного элемента на основе Υ8Ζ, работающего при температурах свыше 700°С, и при этом нет существенных отрицательных последствий, вытекающих из использования ССО.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена система управления для батареи твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью, содержащая средство для определения требуемой выходной мощности батареи и контроллер для управления одним или более условиями работы батареи в зависимости от требуемой выходной мощности.
Контроллер может быть выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним из температуры батареи и разбавления топлива, подаваемого в батарею.
Батарея топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью может быть оснащена системой управления согласно второму аспекту настоящего изобретения.
Далее будут в качестве примера описаны варианты реализации настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 показывает график эффективности преобразования энергии в топливном элементе с электролитом на основе ССО, представленный в зависимости от плотности электрической мощности в диапазоне температур от 500 до 600°С;
фиг. 2 - график эффективности преобразования энергии в топливном элементе с электролитом на основе ССО, представленный в зависимости от плотности электрической мощности в диапазоне разбавлений топлива;
фиг. 3 схематично показывает батарею топливных элементов с системой управления для управления одним или более условиями работы батареи топливных элементов в зависимости от требуемой выходной мощности;
фиг. 4 схематично показывает систему твердооксидных топливных элементов, работающую на топливе в виде сжиженного нефтяного газа (СПБТ);
фиг. 5 - выходные мощности батареи по постоянному току и системы в целом по переменному току во время имитационного моделирования системы, показанной на фиг. 4;
фиг. 6 - температуру батареи во время имитационного моделирования;
фиг. 7 - стехиометрический коэффициент избытка воздуха во время имитационного моделирования;
фиг. 8 - результирующие эффективности батареи и системы во время имитационного моделирования;
фиг. 9 - ионный и внешний токи внутри батареи во время имитационного моделирования;
фиг. 10 - прогнозируемое электрическое напряжение одиночного топливного элемента;
фиг. 11 - отношение водяной пар/углерод в риформинг-установке в случае дополнительного имитационного моделирования и фиг. 12 показывает эффективность батареи в случае дополнительного имитационного моделирования.
Ниже представлены две стратегии для минимизации тока короткого замыкания в условиях работы при частичных нагрузках, соответственно максимизирующие эффективность топливного элемента по всему его рабочему диапазону.
Способ 1.
Фиг. 1 иллюстрирует результаты компьютерного моделирования топливного элемента на основе ССО с номинальной максимальной удельной выходной мощностью в 0,2 Вт-см-2. Эффективность преобразования энергии представлена графически в зависимости от плотности электрической мощности в диапазоне рабочих температур от 500 до 600°С. Эффективность преобразования энергии (КПД энергопреобразования) определяется как выходная электрическая мощность, деленная на химическую энергию в израсходованном водородном топливе, при условии 100%-го преобразования топлива. Таким образом, эти значения являются максимальными теоретическими эффективностями для данного элемента, а не реальными эффективностями, так как в действительности 100%-е преобразование топлива является невозможным. Однако реальный тренд будет следовать такой же модели.
На фиг. 1 можно видеть, что максимальная эффективность при любой данной плотности мощности является зависимой от температуры и что чем выше плотность мощности, тем выше температура, при которой имеет место максимальная эффективность. Причиной этого является следующее. Более низкая температура эксплуатации понижает как абсолютную величину плотности электронного тока утечки, так
- 2 010368 и плотность тока во внешней цепи, при которой электронный ток утечки становится пренебрежимо малым. Это означает, что при малых плотностях внешнего тока более высокая эффективность может быть достигнута при низкой рабочей температуре. Однако низкая температура также увеличивает различные сопротивления элемента, особенно катодное перенапряжение. Таким образом, для любой данной плотности тока падение напряжения в результате внутреннего сопротивления элемента будет более высоким, что приводит к более низкой эффективности при более высоких токах. Однако при этих более высоких плотностях тока электронный ток утечки пренебрежимо мал даже при более высокой температуре, но сопротивление элемента является более низким. Это ведет к меньшему падению напряжения на внутреннем сопротивлении элемента и, таким образом, к более высокому напряжению на зажимах элемента и, следовательно, более высокой эффективности.
Поэтому понятная стратегия по оптимизации эффективности батареи с этими характеристиками состоит в том, чтобы обеспечить возможность варьирования температуры батареи в диапазоне 500-600°С или, возможно, вплоть до 650°С, в зависимости от требуемой выходной мощности. Этого относительно просто достичь, так как более высокая электрическая выходная мощность, отводимая от батареи, также имеет следствием более высокую теплоотдачу, и посредством недоохлаждения батареи легко может быть обеспечена возможность повышения температуры с увеличением выходной мощности, и наоборот.
Однако, в случае резкого повышения потребляемой мощности, батарея может не находиться при достаточной температуре для того, чтобы обеспечить возможность удовлетворения такого потребления. В зависимости от того, как быстро батарея может быть нагрета, может оказаться возможным, если это требуется, покрыть эту потребность, временно используя некоторую форму накопления (аккумулирования) энергии.
В качестве альтернативы или в дополнение к вышеописанному способу, ниже представлен второй способ повышения эффективности батареи.
Способ 2.
Фиг. 2 иллюстрирует результаты другого компьютерного моделирования элемента на основе СОО, на этот раз - с номинальной максимальной плотностью мощности в 0,4 Вт-см-2. В этом случае, температуру поддерживали постоянной на уровне 570°С, а варьировали разбавление водородного топлива водяным паром.
Можно видеть, что разбавление топлива с повышающимся процентным содержанием водяного пара оказывает почти такое же влияние, как и понижение температуры. Это в значительной степени происходит потому, что добавление более высоких процентных содержаний водяного пара в водородное топливо делает топливо менее восстанавливающим. Это оказывает влияние по уменьшению тенденции к восстановлению ионов Се4+ в электролите до Се3+ и, таким образом, понижает электронную проводимость электролита. Однако, разбавление топлива также увеличивает сопротивление анода и уменьшает напряжение элемента при разомкнутой цепи, таким образом снижая максимальную достижимую выходную мощность.
Другая возможная стратегия по оптимизации эффективности батареи при неполной нагрузке состоит в том, чтобы разбавлять топливо увеличенным процентным содержанием водяного пара по мере того, как падает нагрузка. Этот способ одинаково применим в том случае, если топливо разбавляют диоксидом углерода, азотом или смесью водяного пара, азота и/или диоксида углерода, либо в том случае, если газообразным топливом является монооксид углерода или смесь водорода и монооксида углерода.
Еще один способ достижения этого разбавления топлива мог бы состоять в смешивании поступающего газообразного топлива с регулируемой долей рециркулированного выхлопного газа с анодной стороны батареи.
Однако в пределы объема настоящего изобретения будет попадать любой способ разбавления анодного газообразного топлива, например посредством подачи водяного пара, азота и/или диоксида углерода из отдельного источника.
Фиг. 3 схематично показывает батарею твердооксидных топливных элементов с электролитами со смешанной ионно-электронной проводимостью и с системой управления для управления по меньшей мере одним из температуры батареи топливных элементов и/или разбавления топлива, подаваемого в батарею.
Батарея 10 топливных элементов имеет анодное отделение 11, через которое пропускают водородсодержащее газообразное топливо, и катодное отделение 12, через которое пропускают воздух. Батарея топливных элементов состоит из единственной сборки из анода, электролита и катода или многочисленных сборок из анода, электролита и катода, уложенных слоями для достижения функциональной батареи топливных элементов. Батарея имеет впуск 30 топлива, через который пропускают водород или углеводородное топливо, такое как метан, и выпускной канал 70, через который выхлопные газы из анодного отделения покидают батарею. Эти выхлопные газы в типичном случае являются смесью водяного пара и не прореагировавшего водорода. Если исходным топливом был углеводород, то выхлопные газы также будут содержать оксиды углерода. Предусмотрен канал 40 рециркуляции, который обеспечивает возможность смешивания выхлопных газов с поступающим топливом посредством регулируемого компрес
- 3 010368 сора 50. Этот компрессор может быть либо нагнетательным вентилятором с электроприводом или некоторой разновидностью эжектора или струйного насоса.
Необязательно, смесь поступающего топлива и рециркулированных выхлопных газов может подаваться в риформинг-установку 31, которая преобразует углеводородное топливо в смесь водорода и оксидов углерода посредством реакции с водяным паром.
Батарея также оснащена впускным воздушным каналом 20, по которому в батарею подают подогретый (т.е. предварительно нагретый) воздух в качестве окислителя и охладителя. Предварительный нагрев может происходить с помощью средств, которые включают в себя использование избыточного тепла от батареи топливных элементов, или рекуперацию тепла от выпускных каналов батареи, или использование отдельного источника тепла, такого как индукционный нагрев, тепла горения или рекуперированного тепла от другого внешнего процесса. Катодное отделение также имеет выпускной канал 71 для обеспечения возможности удаления выхлопных газов из батареи.
Предусмотрен микропроцессор 60, который, например, может быть частью компьютера или печатной платы. Микропроцессор принимает входные сигналы о температуре 13 батареи, напряжении 14 батареи и токе 15 батареи. Микропроцессор выполнен с возможностью управления температурой батареи через линию 21 управления и отношением свежего топлива к рециркулированному выхлопному газу через линию 51 управления, которая управляет регулируемым компрессором 50. Альтернативно, разбавлением поступающего топлива можно управлять путем добавления регулируемого количества водяного пара, диоксида углерода или инертного газа из другого источника.
Управление температурой батареи через линию 21 может производиться целым рядом способов или сочетаний способов, в том числе, но не ограничиваясь перечисленным:
1) изменение объема воздуха, подаваемого в батарею;
2) изменение температуры воздуха, подаваемого в батарею;
2) изменение концентрации не подвергнутого риформингу углеводородного топлива, поступающего в батарею, при условии, что происходит внутренний риформинг;
4) изменение температуры топлива, поступающего в батарею.
Микропроцессор получает входной сигнал выходной мощности батареи посредством перемножения сигналов 14 и 15 напряжения и тока батареи. Микропроцессор будет содержать справочную таблицу или тому подобное, которая будет содержать оптимальные температуру батареи и/или разбавление топлива для данной выходной мощности. Микропроцессор будет манипулировать управляющими переменными 21 и 51, пытаясь достичь этого оптимума для данной выходной мощности.
Фиг. 4 схематично иллюстрирует полную систему твердооксидных топливных элементов, работающую на топливе в виде сжиженного нефтяного газа (СПБТ). Эта система иллюстрирует, каким образом способ управления среднетемпературной батареей твердооксидных топливных элементов (СТТОТЭ), описанный в вышеприведенном способе 1, мог бы быть реализован на практике. Эта система проиллюстрирована только в качестве примера, и при этом могут быть использованы многочисленные другие конфигурации, которые будут достигать того же самого результата.
СПБТ-топливо подают через некоторую разновидность системы 10 десульфуризации и управления массовым расходом. Топливо смешивают с водяным паром из трубки 62 в смесителе 21 в отношении, составляющем по меньшей мере два моля водяного пара на каждый моль углерода в топливе. Смесь водяного пара/СПБТ затем подогревают до примерно 430°С в топливном теплообменнике 22, а затем подают в риформинг-установку 23. В риформинг-установке смесь нагревается до примерно 700°С посредством теплообмена с потоком выхлопного газа, что схематично проиллюстрировано соединением 51 от теплообменника 50. При этой повышенной температуре углеводороды в топливе (преимущественно пропан с небольшой долей бутана, пропилена и следовыми компонентами, такими как пентан) реагируют с водяным паром с образованием обогащенной водородом смеси-продукта риформинга. Эта смесь-продукт риформинга в типичном случае будет представлять собой 60-7 0% водорода по объему с более низким процентным содержанием водяного пара, монооксида углерода, диоксида углерода и метана. Эта газовая смесь является пригодной для снабжения топливом батареи ТОТЭ без дополнительной обработки.
Смесь-продукт риформинга охлаждают до температуры, подходящей для подачи в батарею, посредством топливного теплообменника 22, нагревая поступающие в процессе реагенты. Смесь-продукт риформинга затем подают в анодное отделение 31 батареи 30 топливных элементов посредством топливного впускного канала 24. Газообразное топливо частично потребляется внутри батареи, и выхлопной газ покидает анодное отделение батареи посредством выпускного канала 41. Выхлопной газ выходит при температуре, близкой к температуре самой горячей части батареи, в типичном случае 550-620°С в зависимости от режима работы. Выхлопной газ преимущественно образован водяным паром и диоксидом углерода, с небольшими количествами несгоревших водорода и монооксида углерода.
Атмосферный воздух втягивают в систему через воздушный фильтр 90 воздуходувкой 91. Воздуходувка 91 содержит электродвигатель с переменной частотой вращения, управляемый посредством контроллера 93 электродвигателя, и с помощью этого средства может изменяться массовый расход втягиваемого в систему воздуха. Массовый расход втягиваемого в систему воздуха измеряют датчиком 94
- 4 010368 массового расхода. Воздух вводят в качестве, как окислителя, так и средства охлаждения батареи ТОТЭ, так как является нормальным подавать значительно большее количество воздуха, чем требуемое в качестве окислителя, при этом его остаток уносит избыточное тепло из батареи.
Воздух подают (92) от датчика 94 массового расхода в подогреватель 70 воздуха, где его подогревают до температуры, подходящей для подачи в батарею (в типичном случае 450-500°С). Поступающий воздух подогревают за счет охлаждения потока 63 горячего выхлопного газа. Подогретый воздух затем подают в катодное отделение 32 батареи 30 топливных элементов посредством воздушного канала 72. Как и в случае с топливом, присутствующий в воздухе кислород частично потребляется в результате реакций в топливном элементе. Оставшийся воздух, в некоторой степени обедненный кислородом, покидает батарею посредством воздушного выпускного канала 42. Как и в случае с газообразным топливом, воздух в типичном случае будет находиться при температуре, близкой к максимальной температуре батареи, в типичном случае 550-620°С в зависимости от режима работы.
Как воздушный, так и топливный выпускные каналы 41 и 42 ведут в дожигатель 40 системы, в котором воздушный и топливный выпускные потоки смешивают вместе, и непрореагировавшие водород и монооксид углерода из выхлопа батареи сжигают традиционным образом для выработки тепла. Результирующий поток 43 горячего (в типичном случае 700-900°С) выхлопного газа сначала пропускают через теплообменник 50 с тем, чтобы обеспечить тепло для риформинг-установки 23. Поток 52 более холодного газа из теплообменника 50 затем подают в парогенератор 60, в котором его используют для испарения воды, подаваемой насосом 61 подачи воды. Получающийся в результате водяной пар затем подают в риформинг-установку через трубку 62. Выхлопной газ, теперь уже охлажденный до примерно 600 °С, затем подают в подогреватель 70 воздуха для подогрева поступающего воздуха. Наконец, выхлопной газ, все еще находящийся при температуре в примерно 250°С, подают в теплообменник 80, который может использоваться для рекуперации сбросного тепла с целью комбинированного теплового и энергетического применения.
Батарея снабжена внешней силовой нагрузкой 110, которая отбирает ток от батареи через кабель 111. Характер силовой нагрузки может быть некоторым из целого ряда различных областей применения.
Система оборудована блоком 100 управления на основе микропроцессора. Этот блок измеряет ток батареи посредством входной линии 101 и температуру батареи посредством входной линии 102. Он также измеряет массовый расход поступающего в систему воздуха посредством датчика 94 массового расхода и входной линии 104. Блок управления управляет воздуходувкой 91 посредством контроллера 93 электродвигателя и выходной линии 103. Таким образом, контроллер может управлять расходом поступающего в батарею воздуха. Блок 100 управления также управляет насосом 61 подачи воды по выходной линии 105. Таким образом, отношение водяного пара к топливу в риформинг-установке также может быть изменено.
Эксплуатационные характеристики системы, проиллюстрированной на фиг. 4, были смоделированы на компьютере. Смоделированная система основана на батарее с выходной электрической мощностью в 1 кВт и системе, выдающей мощность переменного тока. Выходная мощность переменного тока системы всегда является меньшей, чем выходная мощность батареи, так как различные части системы, такие как воздуходувка, потребляют некоторую мощность.
При этом имитационном моделировании систему эксплуатировали в течение 10 мин (600 с) при полной мощности переменного тока (800 Вт). Затем мощность линейно снижали до половины мощности переменного тока (400 Вт), а затем понижали температуру батареи на 25°С путем временного увеличения расхода воздуха с тем, чтобы увеличить интенсивность охлаждения внутри батареи. Можно видеть явное благоприятное влияние понижения температуры батареи в режиме частичной нагрузки.
Фиг. 5 показывает выходные мощности батареи по постоянному току и системы по переменному току во время имитационного моделирования, иллюстрируя линейное снижение электрической мощности с 800 до 400 Вт. Фиг. 6 показывает температуру батареи во время этого имитационного моделирования, а фиг. 7 - стехиометрический коэффициент избытка воздуха. Этот коэффициент представляет собой отношение реального расхода воздуха к теоретической потребности в воздухе с целью подачи достаточного количества кислорода для реакции в топливном элементе. Можно видеть, что при полной мощности это отношение составляет примерно 10, демонстрируя большое количество воздуха, требуемое для охлаждения батареи. Затем коэффициент избытка воздуха увеличивается до максимума в примерно 20, так как расход воздуха увеличивают для охлаждения батареи. Увеличение расхода воздуха на примерно 1100-ой секунде происходит в результате того, что контроллер температуры батареи был перенастроен с тем, чтобы сделать его более чувствительным по мере того, как температура батареи приближается к новому заданному значению (уставке).
Фиг. 8 показывает результирующие эффективности батареи и системы. Можно видеть, что при температуре батареи, поддерживаемой на уровне примерно 590°С, имеет место значительное падение эффективности по мере того, как уменьшается нагрузка. Это происходит в результате повышения электронной проводимости в электролите по мере того, как снижается плотность тока. Однако, по мере того, как температура батареи падает, эффективность восстанавливается до тех пор, пока она не становится
- 5 010368 сравнимой с эффективностью при полной нагрузке. Фактически, эффективность батареи является лучшей, чем эффективность при полной нагрузке, в результате более высокого напряжения элемента. Однако эффективность системы является немного худшей в результате постоянных паразитных потреблений мощности, таких как мощность, требуемая для работы системы управления.
Фиг. 9 показывает ионный и внешней токи внутри батареи. Внешним током является ток, протекающий во внешней цепи, а ионным током является сумма внешнего тока и электронного тока утечки. Можно видеть, что промежуток между этими двумя линиями, представляющий собой величину электронного тока утечки, увеличивается по мере того, как внешний ток падает. Однако также можно видеть, что промежуток смыкается по мере того, как температура батареи падает в условиях работы при частичных нагрузках.
Наконец, фиг. 10 показывает прогнозируемое напряжение одиночного топливного элемента. Можно видеть, что напряжение элемента увеличивается с уменьшением нагрузки, как и следовало ожидать. Также можно видеть, что напряжение элемента действительно немного падает по мере того, как батарея охлаждается, что обычно будет означать некоторую потерю эффективности, так как увеличивается сопротивление элемента.
Однако польза от уменьшения тока утечки перевешивает увеличение в сопротивлении, при условии, что падение температуры не слишком велико.
Второе имитационное моделирование выполняли для демонстрации влияния разбавления топлива на эффективность системы при частичной нагрузке (способ 2). Подобное имитационное моделирование выполняли, когда батарея работала при полной мощности в течение 10 мин, а затем мощность батареи снижали до половины мощности. Вместе с тем, в это время батарею поддерживали при постоянной температуре, но массовый расход воды в парогенератор из насоса 61 увеличивали в две стадии. Это вызвало эффект повышения отношения водяной пар/углерод в риформинг-установке с 2,0 до 3,5 и, таким образом, повышения разбавления топлива в батарее, как проиллюстрировано на фиг. 11. Влияние на эффективность батареи можно видеть на фиг. 12. Преимущество этого подхода менее заметно, чем изменение температуры батареи (способ 1), но небольшое улучшение эффективности является совершенно очевидным.
В описанных выше примерах могут быть сделаны многочисленные изменения, пока они подпадают под объем этого изобретения. Например, микропроцессор может просто управлять температурой батареи, но не разбавлением топлива, или наоборот.

Claims (12)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с регулируемой выходной мощностью, содержащей по меньшей мере один твердооксидный топливный элемент, имеющий электролит со смешанной ионно-электронной проводимостью, причем в случае необходимости увеличения выходной мощности батареи (ί) увеличивают температуру упомянутого по меньшей мере одного твердооксидного топливного элемента и/или (ίί) увеличивают концентрацию топлива в топливной смеси, подаваемой в упомянутый твердооксидный топливный элемент, а в случае необходимости уменьшения выходной мощности батареи:
    (ί) уменьшают температуру упомянутого твердооксидного топливного элемента и/или (ίί) уменьшают концентрацию топлива в топливной смеси, подаваемой в упомянутый твердооксидный топливный элемент.
  2. 2. Способ по п.1, в котором температуру твердооксидного топливного элемента поддерживают не превышающей 650°С.
  3. 3. Способ по п.2, в котором температуру твердооксидного топливного элемента поддерживают не превышающей 600°С.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором топливо, подаваемое в твердооксидный топливный элемент, разбавляют водяным паром, диоксидом углерода, азотом или смесью, содержащей водяной пар, диоксид углерода и/или азот.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-3, в котором топливо, подаваемое в твердооксидный топливный элемент, разбавляют выхлопным газом с анодной стороны по меньшей мере одного топливного элемента, обеспечивая при этом рециркуляцию выхлопного газа.
  6. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, где электролит упомянутого по меньшей мере одного твердооксидного топливного элемента содержит легированный гадолинием оксид церия.
  7. 7. Система управления батарей твердооксидных топливных элементов с регулируемой выходной мощностью, содержащей по меньшей мере один твердооксидный топливный элемент, имеющий электролит со смешанной ионно-электронной проводимостью, содержащая:
    (а) средство для определения текущей выходной мощности упомянутой батареи твердооксидных топливных элементов; и
    - 6 010368 (Ь) контроллер для управления по меньшей мере одним условием работы упомянутой батареи твердооксидных топливных элементов для осуществления требуемого изменения выходной мощности, выполненный с возможностью, в случае необходимости увеличения выходной мощности батареи, обеспечить:
    (ί) увеличение температуры упомянутого по меньшей мере одного твердооксидного топливного элемента и/или (ίί) увеличение концентрации топлива в топливной смеси, подаваемой в упомянутый твердооксидный топливный элемент, а в случае необходимости уменьшения выходной мощности батареи, обеспечить:
    (ί) уменьшение температуры упомянутого твердооксидного топливного элемента и/или (ίί) уменьшение концентрации топлива в топливной смеси, подаваемой в упомянутый твердооксидный топливный элемент.
  8. 8. Система управления по п.7, в которой контроллер поддерживает температуру батареи, не превышающей 650°С.
  9. 9. Система управления по п.8, в которой контроллер поддерживает температуру батареи не превышающей 600°С.
  10. 10. Система управления по любому из пп.7-9, в которой контроллер управляет разбавлением топлива, подаваемого в батарею топливных элементов, водяным паром, диоксидом углерода, азотом или смесью, содержащей водяной пар, диоксид углерода и/или азот.
  11. 11. Система управления по любому из пп.7-10, в которой контроллер управляет разбавлением топлива, подаваемого в батарею топливных элементов, выхлопным газом, рециркулированным с анодных сторон батареи топливных элементов.
  12. 12. Батарея топливных элементов с электролитами со смешанной ионно-электронной проводимостью, включающая в себя систему управления по любому из пп.7-11.
EA200601446A 2004-02-10 2005-02-02 Способ и устройство для эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью EA010368B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0402906A GB2411043B (en) 2004-02-10 2004-02-10 A method and apparatus for operating an intermediate-temperature solid-oxide fuel cell stack
PCT/GB2005/000355 WO2005078843A1 (en) 2004-02-10 2005-02-02 A method and apparatus for operating a solid-oxide fuel cell stack with a mixed ionic/electronic conducting electrolyte

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200601446A1 EA200601446A1 (ru) 2006-12-29
EA010368B1 true EA010368B1 (ru) 2008-08-29

Family

ID=32011639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200601446A EA010368B1 (ru) 2004-02-10 2005-02-02 Способ и устройство для эксплуатации батареи твердооксидных топливных элементов с электролитом со смешанной ионно-электронной проводимостью

Country Status (20)

Country Link
US (3) US20100028732A1 (ru)
EP (1) EP1716612B1 (ru)
JP (4) JP2007522643A (ru)
KR (1) KR101097494B1 (ru)
CN (1) CN100536213C (ru)
AU (1) AU2005212911B2 (ru)
BR (1) BRPI0507602B1 (ru)
CA (1) CA2555943C (ru)
DK (1) DK1716612T3 (ru)
EA (1) EA010368B1 (ru)
ES (1) ES2388925T3 (ru)
GB (1) GB2411043B (ru)
HK (1) HK1095922A1 (ru)
IL (1) IL177420A0 (ru)
MX (1) MXPA06009155A (ru)
NZ (1) NZ549220A (ru)
PL (1) PL1716612T3 (ru)
PT (1) PT1716612E (ru)
WO (1) WO2005078843A1 (ru)
ZA (1) ZA200607517B (ru)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100788194B1 (ko) * 2006-05-25 2007-12-26 엘지전자 주식회사 연료전지시스템
GB2440038B (en) 2006-07-07 2009-04-15 Ceres Ip Co Ltd Metal substrate for fuel cells
JP5037214B2 (ja) * 2007-05-01 2012-09-26 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 改質器システム、燃料電池システム、及びその運転方法
GB2461115A (en) 2008-04-23 2009-12-30 Ceres Power Ltd Fuel Cell Module Support
BRPI0917632A2 (pt) 2008-08-21 2017-07-11 Ceres Ip Co Ltd Aperfeiçoamento para escoamento de ar em anteparo de escoamento em compartimentos de combustível empilhados com emprego de um dispositivo de distribuição de ar
EP2556552B1 (en) * 2010-04-09 2019-03-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System having high-temperature fuel cells
SE535245C2 (sv) * 2010-08-02 2012-06-05 Gett Fuel Cells Internat Ab Bränsleceller utan ektrolyter
JP5148681B2 (ja) * 2010-12-20 2013-02-20 アイシン精機株式会社 燃料電池システム
EP2669980A4 (en) * 2011-01-24 2016-03-23 Nissan Motor FUEL CELL POWER GENERATION SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING SUCH A SYSTEM
ITVR20110109A1 (it) 2011-05-19 2012-11-20 Stefano Cavalli Metodo di controllo e massimizzazione dell?efficienza elettrica e della produzione di potenza di una pila a combustibile - method of controlling and maximizing the electric efficiency and the power output of a fuel cell
KR101320328B1 (ko) * 2012-02-15 2013-10-23 한국과학기술연구원 독립운전 수소펌프 시스템
JP6303282B2 (ja) * 2013-04-11 2018-04-04 日産自動車株式会社 燃料電池発電システム
GB201312329D0 (en) * 2013-07-09 2013-08-21 Ceres Ip Co Ltd Improved fuel cell systems and methods
EP3117477B1 (en) 2014-03-12 2018-12-19 Ceres Intellectual Property Company Limited Fuel cell stack arrangement
GB2534124B (en) 2014-12-19 2017-04-19 Ceres Ip Co Ltd A swirl burner assembly and method
US11527766B2 (en) 2014-12-19 2022-12-13 Ceres Intellectual Property Company Limited Fuel cell system and tail gas burner assembly and method
JP6843531B2 (ja) * 2016-06-27 2021-03-17 三菱パワー株式会社 燃料電池の制御装置及び制御方法並びに発電システム
GB2563848B (en) 2017-06-26 2022-01-12 Ceres Ip Co Ltd Fuel cell stack assembly
GB201713141D0 (en) 2017-08-16 2017-09-27 Ceres Ip Co Ltd Fuel cell unit
GB201913907D0 (en) 2019-09-26 2019-11-13 Ceres Ip Co Ltd Fuel cell stack assembly apparatus and method
GB201915294D0 (en) 2019-10-22 2019-12-04 Ceres Ip Co Ltd Alignment apparatus and methods of alignment
GB201915438D0 (en) 2019-10-24 2019-12-11 Ceres Ip Co Ltd Metal-supported cell unit
US11777126B2 (en) * 2019-12-05 2023-10-03 Utility Global, Inc. Methods of making and using an oxide ion conducting membrane
GB2591462B (en) 2020-01-27 2022-04-20 Ceres Ip Co Ltd Interlayer for solid oxide cell
DE102020202873A1 (de) * 2020-03-06 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Überwachung eines Brennstoffzellensystems
GB202009687D0 (en) 2020-06-25 2020-08-12 Ceres Ip Co Ltd Layer
AU2022381461A1 (en) 2021-11-08 2024-05-02 Rhodia Operations Cerium-gadolinium composite oxide
KR20240101597A (ko) 2021-11-08 2024-07-02 로디아 오퍼레이션스 세륨-가돌리늄 복합 산화물

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58112262A (ja) * 1981-12-25 1983-07-04 Toshiba Corp 燃料電池の温度制御装置
JPS6079675A (ja) * 1983-10-05 1985-05-07 Sanyo Electric Co Ltd 空冷式燃料電池
US20010036566A1 (en) * 1996-11-13 2001-11-01 Stichting Energieonderzoek Centrum Neder, British Gas Plc. Reactant flow arrangement of a power system of several internal reforming fuel cell stacks
GB2405028A (en) * 2003-08-14 2005-02-16 Ceres Power Ltd Method and device for operating an immediate temperature solid oxide fuel cell

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3160993B2 (ja) * 1992-02-20 2001-04-25 松下電器産業株式会社 固体電解質型燃料電池
US5366821A (en) 1992-03-13 1994-11-22 Ballard Power Systems Inc. Constant voltage fuel cell with improved reactant supply and control system
US5346778A (en) 1992-08-13 1994-09-13 Energy Partners, Inc. Electrochemical load management system for transportation applications
AU5634896A (en) * 1996-05-01 1997-11-19 Gas Research Institute, Inc. Stable high conductivity functionally gradient compositionally layered solid state electrolytes and membranes
JP3680232B2 (ja) * 1997-03-31 2005-08-10 トヨタ自動車株式会社 固体電解質と、これを用いた燃料電池、水素ポンプ、酸素濃度センサおよび水蒸気濃度センサ
US6844098B1 (en) * 1997-08-29 2005-01-18 Mitsubishi Materials Corporation Oxide-ion conductor and use thereof
SE514689C2 (sv) * 1998-06-12 2001-04-02 Bin Zhu Bränslecell
US6139985A (en) * 1998-07-24 2000-10-31 Siemens Westinghouse Power Corporation Electrode electrolyte interlayers containing cerium oxide for electrochemical fuel cells
DE19952384A1 (de) 1999-10-30 2001-05-17 Forschungszentrum Juelich Gmbh Optimierung der Betriebsparameter eines Direkt-Methanol-Brennstoffzellensystems
JP4934248B2 (ja) 2001-05-23 2012-05-16 パナソニック株式会社 電力生成制御システム、および燃料電池システム
US6904337B2 (en) 2000-10-03 2005-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power generation control system, power generation control method, program, and medium
US6803141B2 (en) 2001-03-08 2004-10-12 The Regents Of The University Of California High power density solid oxide fuel cells
DE10130783A1 (de) * 2001-06-26 2003-01-02 Basf Ag Brennstoffzelle
JP3822139B2 (ja) * 2001-06-28 2006-09-13 本田技研工業株式会社 燃料電池電源装置
JP2003115315A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Nippon Steel Corp 固体電解質型燃料電池の運転方法
JP4022095B2 (ja) * 2002-04-30 2007-12-12 三菱重工業株式会社 燃料電池モジュール及び燃料電池モジュールの起動方法
JP2003331885A (ja) * 2002-05-17 2003-11-21 Daihatsu Motor Co Ltd 燃料電池装置
AUPS244802A0 (en) * 2002-05-21 2002-06-13 Ceramic Fuel Cells Limited Fuel cell system
JP3949512B2 (ja) * 2002-05-27 2007-07-25 独立行政法人科学技術振興機構 アノード支持固体酸化物型燃料電池の製造方法
GB0213561D0 (en) 2002-06-13 2002-07-24 Alstom Fuel cells

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58112262A (ja) * 1981-12-25 1983-07-04 Toshiba Corp 燃料電池の温度制御装置
JPS6079675A (ja) * 1983-10-05 1985-05-07 Sanyo Electric Co Ltd 空冷式燃料電池
US20010036566A1 (en) * 1996-11-13 2001-11-01 Stichting Energieonderzoek Centrum Neder, British Gas Plc. Reactant flow arrangement of a power system of several internal reforming fuel cell stacks
GB2405028A (en) * 2003-08-14 2005-02-16 Ceres Power Ltd Method and device for operating an immediate temperature solid oxide fuel cell

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 007, no. 222 (E-201), 4 October 1983 (1983-10-04) & JP 58 112262 A (TOKYO SHIBAURA DENKI KK), 4 July 1983 (1983-07-04), abstract *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 009, no. 220 (E-341), 6 September 1985 (1985-09-06) & JP 60079675 A (SANYO DENKI KK), 7 May 1985 (1985-05-07), abstract *
SAHIBZADA M. ET AL.: "Operation of solid oxide fuel cells at reduced temperatures", FUEL, IPC SCIENCE AND TECHNOLOGY PRESS, GUILDFORD, GB, vol. 78, no. 6, May 1999 (1999-05), pages 639-643, XP004286001, ISSN: 0016-2361, abstract column 1, line 15-line 21, column 4, line 43-line 46, column 5, line 1-line 15, column 9, line 1-line 9 *

Also Published As

Publication number Publication date
PL1716612T3 (pl) 2012-10-31
GB0402906D0 (en) 2004-03-17
ZA200607517B (en) 2008-06-25
MXPA06009155A (es) 2007-03-01
GB2411043A (en) 2005-08-17
US20170301936A1 (en) 2017-10-19
BRPI0507602A (pt) 2007-07-03
US20100028732A1 (en) 2010-02-04
US10283792B2 (en) 2019-05-07
IL177420A0 (en) 2006-12-10
KR20070024485A (ko) 2007-03-02
EP1716612B1 (en) 2012-06-06
CN100536213C (zh) 2009-09-02
WO2005078843A1 (en) 2005-08-25
BRPI0507602B1 (pt) 2015-08-04
JP2013058494A (ja) 2013-03-28
JP2007522643A (ja) 2007-08-09
US20130260269A1 (en) 2013-10-03
CA2555943C (en) 2011-09-13
ES2388925T3 (es) 2012-10-19
KR101097494B1 (ko) 2011-12-22
PT1716612E (pt) 2012-08-10
NZ549220A (en) 2008-04-30
GB2411043B (en) 2007-09-19
DK1716612T3 (da) 2012-09-17
JP2015084333A (ja) 2015-04-30
HK1095922A1 (en) 2007-05-18
AU2005212911A1 (en) 2005-08-25
JP5963840B2 (ja) 2016-08-03
EA200601446A1 (ru) 2006-12-29
JP2016173989A (ja) 2016-09-29
EP1716612A1 (en) 2006-11-02
AU2005212911B2 (en) 2009-05-21
CN1947297A (zh) 2007-04-11
CA2555943A1 (en) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10283792B2 (en) Method and apparatus for operating a solid-oxide fuel cell stack with a mixed ionic/electronic conducting electrolyte
JP2016173989A5 (ru)
US7846599B2 (en) Method for high temperature fuel cell system start up and shutdown
WO2010058749A1 (ja) Ｍｃｆｃ発電システムとその運転方法
TW200403883A (en) Fuel cell apparatus
JPWO2003038934A1 (ja) 燃料電池システム
JP4342172B2 (ja) エネルギー併給システム
JP2014089920A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
JP3986430B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池を用いた水素利用システム
JP3530458B2 (ja) 固体高分子型燃料電池の起動方法及びその装置
JP2004247247A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
JP2020061268A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
WO2022113397A1 (ja) 燃料電池システム
CN118054036A (zh) 包括蒸汽再循环和阴极排气冷却器的电化学电池系统
US7201983B2 (en) Hydrogen generation apparatus and method and fuel cell system
JP2024126036A (ja) 燃料電池システム
CN115763928A (zh) 多燃料模块组合式固体氧化物燃料电池移动电源装置及其控制方法
Khater et al. Modeling of a Methane-Fueled Proton Exchange Membrane Fuel Cell System

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ