FI120949B - Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi - Google Patents
Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI120949B FI120949B FI20085720A FI20085720A FI120949B FI 120949 B FI120949 B FI 120949B FI 20085720 A FI20085720 A FI 20085720A FI 20085720 A FI20085720 A FI 20085720A FI 120949 B FI120949 B FI 120949B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- fuel cell
- anode side
- gas
- shielding gas
- heating
- Prior art date
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
- H01M8/04007—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
-
- 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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
-
- 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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
-
- 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
-
- 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
- H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
- H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
-
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
-
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
- H01M8/0675—Removal of sulfur
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi Keksinnön kohde 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi, johon polttokennojärjestelmään kuuluu ainakin yksi polttokennoyksikkö, jonka polttokennoissa on anodipuoli, katodipuoli ja näiden väliin järjestetty elektrolyytti sekä polttokennojen väliin kulloinkin järjestetty seinämä, välineet suojakaasun syöttämiseksi polttokennojen anodipuolelle, välineet anodipuolelta poistuvan suojakaasun johtami-10 seksi pois polttokennoyksiköstä, välineet kaasun syöttämiseksi katodipuolelle, välineet katodipuolelta poistuvan kaasun johtamiseksi pois polttokennoyksiköstä ja välineet katodipuolelle syötettävän kaasun lämmittämiseksi. Keksintö kohdistuu myös menetelmää soveltavaan polttokennojärjestelmän järjestelyyn.
15 Tunnettu tekniikka
Keksintö koskee korkeassa lämpötilassa toimivia polttokennojärjestelmiä, joille on tyypillistä varsinaisen toiminnan käynnistymistä edellyttävä ajallisesti suhteellisen pitkä esilämmi-tys. Esillä oleva keksintö soveltuukin erityisen edullisesti SOFC-tyyppisiin (solid oxid fuel 20 cell) ja MCFC-tyyppisiin (molten carbonate fuel cell) polttokennojärjestelmiin, joiden lämmitys toimintalämpötilaan asti voi kestää jopa useita tunteja. Polttoainekennoa lämmitetään niin pitkään, kunnes saavutetaan lämpötilataso, jossa polttokennon normaali operointi voidaan aloittaa. Esilämmityksellä tarkoitetaan tässä tilanteita, joissa polttokennojär-jestelmää lämmitetään kylmästä seisontatilasta normaaliin operointitilaan käynnistämistä 25 edellyttävälle lämpötilatasolle tai joissa polttokennojärjestelmän lämpötila vain palautetaan tälle tasolle esimerkiksi hetkellisen käyttökatkoksen jälkeen. SOFC-tyyppisen polttokennon tapauksessa esilämmityksen loppulämpötila on tyypillisesti välillä 500-600°C. Kennojen varsinainen käyttölämpötila asettuu lopulta tyypillisesti välille 600-1000°C eli polttokennojärjestelmän lämmitys jatkuu siis vielä käynnistyksenkin jälkeen, kun itse esilämmi-30 tys on jo lopetettu.
Polttokennojärjestelmän epätehokkaasta esilämmityksestä ja pitkästä käynnistymisajasta seuraa useita haittoja. Lämmitykseen kuuluu ensinnäkin runsaasti energiaa. SOFC-tyyppisen polttokennon tapauksessa tarvitaan koko käynnistämisen ajan myös suojakaa-35 sua anodipuolelle, joka aiheuttaa omat kustannuksensa. Polttokennojärjestelmän pitkä 2 käynnistysaikä heikentää myös sen käytettävyyttä. Sen käyttö rajoittuu lähinnä tasaisen peruskuormaan rinnastettavan sähkön ja lämmön tuottamiseen joko kiinteänä infrastruk-tuurityypin asennuksena tai suurten liikkuvien yksiköiden kuten laivojen yhteydessä. Sen sijaan sillä on huono soveltuvuus pieniin mobiileihin kohteisiin samoin kuin tarvittaessa 5 nopeasti käynnistettävää energian tuotantoa edellyttäviin kohteisiin. Samat ongelmat pätevät pitkälti myös MCFC-tyyppisiin polttokennojärjestelmiin.
Anodipuolella tapahtuvassa lämmityksessä omat ongelman aiheuttaa vedyn tai muun pelkistävänä komponenttina käytettävän palavan kaasukomponentin syttymisherkkyys. Erityi-10 sesti tulee valvoa lämpötiloja sekä konsentraatiota laitteiston eri osissa ettei kaasuseosten välitöntä räjähdysvaaran aikaan saavaa itsesyttymispisteen vastaavia arvoja ylitetä. Suo-jakaasun pitoisuus tulee käytännössä kontrolloida siten, että mahdollisesta vuotopaikasta - polttokennot tyypillisesti vuotavat ympäristöönsä määrätyn verran kaasuja - ulos vuotava seos on ominaisuuksiltaan itsesyttymispistettä - lähinnä LEL (Lower Explosive Limit) eli 15 alempi itsesyttymispiste - vastaavien arvojen alapuolella. Esimerkiksi huoneenlämmössä vety-typpi-seoksella tämä vastaa noin 6%:n vetypitoisuutta. Lämpötilan noustessa tämä rajapitoisuus vähitellen vielä laskee. Vedyn pitoisuudelle on näin asetettu varsin tiukat rajat. Jo kohtuullisen pienet vaihtelut esimerkiksi vetypitoisuuksissa saavat kaasuseoksen parametrit liian lähelle edellä mainitun syttymispisteen ylitystä vastaavia arvoja. Niinpä 20 kun suojakaasua lämmitetään anodipuolella, riskinä on aina esimerkiksi häiriötilanteista johtuva vedyn konsentraation tai suojakaasun lämpötilan ylitys ja siitä seuraava mahdollinen räjähdysvaara. Anodipuolen edellyttämät omat lämmitysjärjestelyt mahdollisine turva-järjestelmineen aiheuttavat myös huomattavat laitekustannukset sekä vievät tilaa.
25 Keksinnön tehtävä ja ratkaisu
Keksinnön päämääränä on aikaansaada ratkaisu, jolla edellä mainittuja tunnetun tekniikan mukaisia ongelmia voitaisiin vähentää tai kokonaan välttää. Tämän päämäärän saavuttamiseksi nyt esitettävän keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä 30 ilmenee patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavan polttokennojärjestelmän järjestelyn tunnuspiirteet ilmenevät puolestaan patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosasta. Lisäksi keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja käy ilmi epäitsenäisistä vaatimuksista.
3
Keksinnön mukaisesti anodipuolen esilämmityksestä varten hyödynnetään polttokennon tehokasta sisäistä lämmönsiirtokykyä. Polttokennopinojen rakenne on varsin massiivinen ja vaatii siten runsaasti lämpöenergiaa lämmetäkseen käyttölämpötilaan saakka. Sen sisäinen lämmönsiirto onkin muodostettu tehokkaasti toimivaksi. Tyypillisesti anodipuolen 5 poistokaasu kulkee lämpökaskadissa takaisin samojen lämmönvaihtimien kautta, joista se myös tulee. Normaalissa operointitilassa polttokennoissa kuumentuneet ja sieltä poistuvat kaasut lämmittävät siis tulevaa kaasua vastavirtaperiaatteella. Tätä lämmönsiirtoefektiä sekä polttokennojen anodi- ja katodipuolen välistä lämmönsiirtokykyä sovelletaan nyt anodipuolen suojakaasun lämmittämiseen ja samalla edelleen polttokennoyksikön anodi-10 puolen rakenteiden lämmitykseen käyttämällä välittömänä lämmönlähteenä katodipuolen lämmitettyä virtausta. Keksinnön olennainen ajatus koostuu siitä, että polttokennojärjes-telmän anodipuolen komponenttien lämmitys perustuu katodipuolelta anodipuolelle polttokennoissa siirrettävään lämpöenergiaan. Anodipuolen lämmitys tapahtuu siis polttokennoyksikön sisäpuolella. Tarkemmin sanoen lämpö siirtyy sekä elektrolyytin yli katodilta 15 anodille että erityisesti toisen yksittäisen polttokennon katodilta ja varsinkin sillä puolella virtaavasta ilmasta suoraan yhdyslevyn välityksellä toisen yksittäisen polttokennon anodille ja varsinkin suoraan yhdyslevyn anodipuolella virtaavaan suojakaasuun.
Katodipuolella virtaavaa kaasuseosta, yleensä ilmaa voidaan lämmittää ensin esim. sähkö-20 lämmittimillä, jotka on sijoitettu ilmavirtaan. Lämmitetty ilma syötetään polttokennopinoi-hin virtaamaan katodipuolen virtauskanavissa. Polttokennossa ilman sisältämä lämpö siirtyy tehokkaasti anodipuolelle ja edelleen anodipuolen kanavissa virtaavaan suojakaasuun. Siten sekä yksinkertaistetaan että nopeutetaan polttokennojärjestelmän lämmitystä järjestelmän saattamiseksi toimintalämpötilaan.
25
Erityisen edulliseen ratkaisuun päästään, kun anodipuolella käytetään samalla suojakaasun ta ka isin kierrätystä. Tällöin pienennetään sekä anodikaasun kulutusta että entisestään tehostetaan lämpöenergia hyväksikäyttöä anodipuolella.
30 Keksinnön avulla saavutettavat edut
Keksinnön mukainen ratkaisu tarjoaa monia etuja tunnettuun tekniikkaan nähden. Energiakustannusten osalta säästöä syntyy sekä käynnistysajan lyhentymisen myötä että tehostuneen lämmönsiirron avulla. Laitteiden osalta on etuna mahdollisuus vähentää anodi-35 puolen lämmittämiseksi varustettuja lämmitysvälineitä tai pienentää niiden tehoja tai luo- 4 pua niistä jopa kokonaan. Näin saavutetaan etuja sekä laitteiston kustannusten että mahdollisesti myös järjestön vaatiman tilan suhteen. Myös järjestelmän säädettävyys paranee yksinkertaisemman lämmitystavan sekä katodi- ja anodipuolen pienenä pysyvän lämpötilaeron ansiosta. Käyttämällä lisäksi keksinnön lisäsuoritusmuodon mukaista suojakaasun 5 kierrätystä anodipuolella, tarjoutuu erityisesti mahdollisuus energiakustannusten pienentämiseen sekä pienentyvien lämpöhäviöiden että entistä tehokkaamman lämmönsiirron myötä. Lisää keksinnön mukanaan tuomia etuja ilmenee suoritusesimerkkien myötä.
Kuvioluettelo 10
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen viitaten, jossa:
Kuvio 1 esittää kaaviollisesti erästä keksinnönmukaista järjestelyä, jossa katodipuo-15 Ien lämmitystä hyödynnetään myös anodipuolen lämmitykseen.
Kuvio 2 esittää lähikuvantona polttokennoissa keksinnön mukaisesti hyödynnettävää lämmönsiirtoa kuvion 1 alueesta A.
20 Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Kuviossa 1 on esitetty hyvin kaaviomaisesti polttokennojärjestelmä 1. Siihen kuuluva polt-tokennoyksikkö 5 sisältää yhden tai useamman polttokennopinon, jotka koostuvat peräkkäin sarjaan kytketyistä polttokennoista 2, joissa on anodipuoli 7, katodipuoli 8 ja näiden 25 väliin järjestetty elektrolyytti 9 sekä yksittäisten polttokennojen välinen yhdyslevy 6, ns. interconnect. Se on edullisesti muodostettu eräänlaiseksi bipolaariseksi levyksi eli se on toisen yksittäisen polttokennon 2 katodipuolella ja toisen yksittäisen polttokennon 2 anodipuolella ja toimii näiden välissä sekä sähköisenä johtimena polttokennojen välillä että samalla myös eristysseinämänä kaasuille estäen kaasujen hallitsemattoman virtauksen 30 kennosta toiseen. Ja ennen kaikkea se muodostaa virtauskanaviston polttokennossa vir-taaville kaasuille sekä anodipuolella että katodipuolella. Selkeyden vuoksi kuviossa 1 polt-tokennopinosta on esitetty vain yksittäinen polttokenno 2.
Anodipuolella 7 tarkoitetaan tässä hakemuksessa yleisesti sekä polttokennoyksiköiden 5 35 polttokennojen 2 anodielektrodeja että polttoaineen näkökulmasta polttokennoyksiköiden 5 5 puitteissa komponentteja polttoaineen johtamiseksi itse yksittäisten polttokennojen anodeille. Katodipuolella 8 tarkoitetaan vastaavasti katodielektrodeja sekä ilman johtamiseksi katodeille järjestettyjä komponentteja polttokennoyksiköiden 5 puitteissa. Samoin anodipuoleen ja vastaavasti katodipuoleen katsotaan tässä kuuluvaksi polttokennojen 5 väliin järjestettyihin yhdyslevyihin 6 sekä anodipuolelle että vastaavasti katodipuolelle muodostettuja virtauskanavia kaasuvirtauksia varten. Anodipuolella siis suojakaasun ja polttoaineen ja katodipuolella ilman virtausta varten.
Lisäksi suojakaasun syöttämiseksi anodille 7 on järjestetty syöttövälineet, joista tässä on 10 esitetty yksistään syöttölinja 10. Samoin anodipuolelta 7 poistuvan suojakaasun johtamiseksi pois polttokennoyksiköstä on järjestetty poistovälineet, joista tässä on esitetty yksistään poistolinja 11. Vastaavasti ilman syöttämiseksi katodipuolelle 8 on järjestetty syöttö-välineet, joita tässä kuvaa syöttölinja 14. Niin anodipuolen 7 kuin katodipuolen 8 syöttö tapahtuu tyypillisesti käyttäen samalla edellä mainittuja yhdyslevyyn 6 järjestettyjä vir-15 tauskanavia, joilla syöttövirrat jaetaan tasaisesti koko anodinelektrodin ja vastaavasti ka-todielektrodin alalle ennen siirtymistä itse anodi-/katodielektrodille. Katodilta poistuvan kaasun poistamiseksi polttokennoyksiköstä 5 on järjestetty välineet, joita kuvaa poistolinja 15. Muita syöttövälineitä ja poistovälineitä ei ole tässä selkeyden vuoksi esitetty. Anodipuolella eli polttoainepuolelle on myös järjestetty mahdolliset esikäsittelylaitteet polttoai-20 neen muodostavan kaasuseoksen käsittelemiseksi ennen syöttöä polttokennoille. Tällaisia ovat erityisesti esireformeri 4 ja rikinpoistolaite 3 tai vastaava kaasunpuhdistuslaite tai esikäsittely-yksikkö.
Polttokennojen 2 esilämmitystä varten on sekä anodipuolen suojakaasun että katodipuo-25 Ien ilman lämmitystä varten järjestetty lämmitysvälineet. Katodipuolen 8 ilman lämmitys voidaan hoitaa joko suoraan linjassa olevalla lämmittimellä tai sitten epäsuorasti lämmönvaihtimen välityksellä. Kuviossa 1 välineitä katodipuolella kiertävän ilman lämpötilan lämmittämiseksi ja säätämiseksi on kuvattu syöttölinjaan 14 järjestetyllä lämmitysyksiköllä 24. Vastaavasti anodipuolelle on järjestetty tunnetun tekniikan mukaiset lämmityslaitteet 21 30 suojakaasun lämmittämiseksi ennen syöttöä polttokennoihin.
Tunnetun tekniikan mukaisessa järjestelyssä myös huomattavia määriä lämpöä menetetään poistuvan kaasun lämmön mukana, kun polttokennon molemmin puolin lämmitykseen käytettävä kuuma kaasu ohjataan ulos polttokennon läpi virrattuaan ja sieltä poistut-35 tuaan. Samalla käynnistyksessä tarvittava energiamäärä kasvaa. Anodipuolella käytettä- 6 vän suojakaasun kulutus aiheuttaa pitkän lämmitysvaiheen myös merkittävät kustannukset. Lisäksi järjestely edellyttää tarkkaa valvontaa, ettei lämpötilaero anodi- ja katodipuo-len välillä pääse kasvamaan liian suureksi. Lisäongelman aiheuttaa edellä selostetut vedyn itsesyttymisen liittyvät ongelmat, jotka korostuvat anodipuolen lämmitysjärjestelyissä.
5
Edellä selostettujen ongelmien vähentämiseksi on nyt järjestetty keksinnön mukaisesti anodipuolen lämmitys katodipuolelta saatavan lämpöenergian avulla polttokennon välityksellä. Katodipuolella 8 kiertävän kaasun sisältämä lämpö siis hyödynnetään keksinnön mukaisesti nyt anodipuolen 7 lämmittämiseksi.
10
Katodipuolella 8 virtaavan ilman lämmitys voidaan järjestää hyvin monella eri tavalla. Edellä mainittu ensimmäinen, suoraan tapahtuva lämmitysvaihtoehto voidaan toteuttaa esimerkiksi sähköllä toimivalla lämmitysvälineellä. Voidaan käyttää esimerkiksi sähköisiä lämmittimiä, jotka on sijoitettu ilmavirtaan. Polttimen tapauksessa ilman lämmitys voi 15 puolestaan perustua polttimen pakokaasuvirran säätelemiseen erillisten lämmönsiirtopin-tojen välityksellä tai voidaan jopa suoraan lämmittää polttimen pakokaasuilla ilmaa, joka virtaa polttokennon prosessikomponenttien läpi. Polttimien tapauksessa lämmitys on kuitenkin edullista suorittaa epäsuorasti, jos liian kuumien pakokaasujen pääsy polttokennoi-hin tai liiallinen kosteus polttokennojen katodipuolella halutaan varmuudella estää. Myös 20 muita lämmönlähteitä voidaan käyttää, kun ilman lämmittämiseksi sovelletaan epäsuoraa lämmitystä lämmönsiirtopinnoilla varustetun lämmittimen tai lämmönsiirtimen avulla. Edelleen lämpö voidaan tuoda järjestelmään myös sähköisten lämmittimien ja käynnistys-polttimien yhdistelmänä. Mahdollista on myös lämmön talteenotto poistuvasta lämpimästä ilmasta ja siirtää se tulevan kylmän ilmaan sen esilämmittämiseksi lämmönvaihtimien 29 25 avulla. Tämä vaihe voidaan myös ohittaa linjojen 40, 41 mukaisesti. Tulee korostaa, että esillä oleva keksintö ei kuitenkaan rajoitu mihinkään tiettyyn katodipuolen kaasun lämmi-tysmenetelmään tai niiden yhdistelmään.
Katodipuolen kaasuseos on yleensä ilmaa joko sellaisenaan tai soveltuvalla tavalla esikäsi-30 teltyä, esimerkiksi suodatettuna ja kuivattuna. Lämmitetyn ilma syötetään katodipuolelle edullisesti yhdyslevyyn 6 muodostettujen virtauskanavien 102 välityksellä, kuten on havainnollistettu kuvion 1 alueen A mukaisessa lähikuvassa 2. Vastaavasti anodipuolella suojakaasun samoin kuin aikanaan myös polttoaineen syöttö tapahtuu viitenumerolla 101 varustettujen virta uskanavien kautta. Katodipuolella virtaava ilma on nyt lämmitettynä 35 järjestetty selkeästi anodipuolelle syötettävää ja vielä lämmitettävää ilmaa lämpimämmäk- 7 si. Ilman sisältämä lämpö siirtyy näin polttokennopinossa 2 katodipuolelta anodipuolelle sekä yksittäisissä polttokennoissa sisäisesti että erityisesti toisen polttokennon katodipuolelta 8 suoraan toisen polttokennon anodipuolelle. Lämpöä siirtyy siis ensinnäkin vierekkäisten katodi- ja anodipuolten välillä elektrolyytin 9 yli, kuten on havainnollistettu nuolilla 5 100. Toiseksi ja aivan erityisesti lämpö siirtyy suoraan yhdyslevyn 6 yli siinä olevien ano- dipuolen 7 ja katodipuolen 8 virtauskanavien (ei esitetty) välillä, kuten on havainnollistettu nuolilla 200. Polttokennopinot koostuvat siis useammasta yksittäisestä, peräkkäin sarjaan järjestetystä yksittäisestä polttokennosta 2 ja niiden välisistä yhdyslevyistä 6, joilla on edullisesti vierekkäiset polttoa ine-/ilmavirta ka navat - molemmat on esitetty kuviossa 2 10 virtauskanavien 101 ja 102 avulla. Materiaalipaksuudet anodi- ja katodipuolen välillä ovat juuri yhdyslevyssä pienimmillään ja virtaukset voimakkaimmillaan, jolloin saavutetaan paras mahdollinen lämmönsiirtotehokkuus.
Yhdyslevykomponentit ne soveltuvat näin hyvin myös tehokkaaseen käyttöön kaasu-15 kaasu-lämmönsiirtiminä. Käyttämällä siis hyväksi polttokennopinojen hyviä lämmönsiirto-ominaisuuksia, ja erityisesti yhdyslevyn 6 edullisen pienikokoisia mitoituksia virtauskanavien välillä, osa katodipuolen ilmavirtaan siirretystä lämmöstä saadaan siirrettyä tehokkaasti anodipuolen suojakaasuvirtaan. Lämmönsiirtoa voidaan ajatella tehostettavan edelleen valitsemalla yhdyslevyn materiaali mahdollisimman hyvin lämpöä johtavaksi. Samoin on 20 keksinnön mukaisesti edullista ottaa siinä olevien virtauskanavien järjestelyssä, mitoituksessa ja muotoilussa tavoitteeksi myös mahdollisimman hyvä yhdyslevyn yli tapahtuva lämmönsiirto.
Anodipuolelle 7 kiertävä suojakaasu lämpenee polttokennoissa tehokkaasti ja tasaisesti.
25 Polttoken nosta ulos virrattuaan sen avulla on nyt siirrettävissä lämpöä myös muille anodipuolen eli polttoainepuolen laiteosille. Näitä ovat erityisesti esireformeri 4 ja muut mahdolliset polttoaineen esikäsittely- tai puhdistuslaitteet 3. Nyt polttokennoissa tapahtuvan anodipuolen lämmityksen johdosta tulee mahdolliseksi luopua kokonaan erillisistä lämmitysvä-lineistä 21 anodipuoleen kuuluvien osien lämmittämiseksi. Voidaan myös järjestää tarvit-30 taessa myös esi lämmityksen aikana lämmön talteenotto poistuvasta lämpimästä ilmasta ja siirtää se tulevan kylmän ilmaan sen esilämmittämiseksi lämmönvaihtimien 30 avulla. Tämä vaihe voidaan myös ohittaa linjojen 42, 43 mukaisesti.
Keksinnön avulla lämpötila saadaan nostettua tasaisesti polttokennonjärjestelmän eri osis-35 sa ja kuitenkin pelkästään katodipuolella käytettävien lämmittimien 24, 29 avulla. Poltto- 8 kennoissa ilmenevän tehokkaan lämmönsiirron ja kaasuvirtauksen ansiosta myös katodi-ja anodipuolen välinen lämpötilaero pysyy samalla hyvin hallinnassa samalla kun lämmitys tehostuu. Huomattavaa on, että anodielektrodin ja katodielektrodin välinen lämpötilaero ei saa lämmityksenkään aikana nousta liian suureksi. Lämpötilaeron maksimiarvo on tyypilli-5 sesti noin 200°C. Keksinnönmukaista menetelmää soveltamalla tätä lämpötilaeroa saadaan samalla hallittua tehokkaasti ja lämpötilaero on pidettävissä varmatoimisesti haluttujen rajojen sisällä. Tehokkaan lämmityksen johdosta järjestelmän lämmitysaika lyhenee ja energian kulutus vähenee käynnistyksen aikana. Samalla myös suojakaasua kulutus pienenee. Yleisesti ottaen saadaan aikaan myös polttokennon parantunut käytettävyys.
10
Keksinnön eräitä muita suoritusmuotoja
Keksinnön mukainen järjestely ei millään tavoin rajoitu juuri edellä selostettuun suoritusmuotoon, vaan sen on tarkoitus vain havainnollistaa keksinnön pääperiaatteet yksinker-15 taistetulla tavalla ja konstruktiona.
Keksinnön erään lisäsuoritusmuodon mukaan voidaan anodipuolelta 7 poistuva suojakaa-sun virta järjestää virtaamaan tehostetulla tavalla lämpökaskadissa anodipuolelle 7 sisään tulevaan suojakaasun virtaan nähden. Tämä voidaan järjestää yhdyslevyssä 6 sinne jär-20 jestettyjen anodipuolen virtauskanavien keskinäiselle järjestelyllä siten, että saadaan aikaan tehokas lämmönsiirto tulevan viileän ja lähtevän lämmitetyn anodipuolen virran välillä. Samoin keksinnön tämä lisäajatus voidaan toteuttaa polttokennoyksikön 5 ulkopuolisella lämmönsiirtimellä esimerkiksi juuri ennen polttokennoyksikköä syöttövirran suhteen tarkasteltuna. Ts. tulevaa suojakaasun syöttövirtaa lämmitetään polttokennoyksiköstä 25 juuri poistuneen lämmenneen suojakaasun avulla, kuviossa 1 lämmönvaihtimella 30.
Keksinnön erään lisäsuoritusmuodon mukaisesti on lisäksi järjestetty suojakaasun kierrätys anodipuolella 7, jolloin suojakaasuun käyttöön liittyviä kustannuksia saadaan vähennettyä aivan erityisellä tavalla. Tätä järjestelyä on käsitelty lähemmin saman hakijan sa-30 mana päivänä jättämässä toisessa suomalaisessa patenttihakemuksessa "Menetelmä ja järjestelmä polttokennojärjestelmän suojakaasun kulutuksen vähentämiseksi". Tietyn suuruinen osa siitä suojakaasun kokonaisvirrasta, joka virtaa polttokennojen anodipuolen läpi ja poistuu polttokennoista, ohjataan kuviossa 1 linjaa 12 pitkin kulkemaan uudelleen anodipuolen kautta erottamalla se polttokennoista poistuvasta suojakaasun virrasta ja liittä-35 mällä se kulloinkin soveltuvassa kohdassa suojakaasun syöttöön polttokennoille. Mitä suu- 9 rempi osa suojakaasusta kierrätetään, sitä suurempi osa suojakaasun primäärisyötöstä syöttölinjaan 10 voidaan vastaavasti jättää kokonaan pois. Samalla entisestään tehostetaan lämpöenergian käytön tehokkuutta.
5 Kierrätettävän suojakaasunvirran osuus sen kokonaisvirrasta on valittavissa halutulla tavalla periaatteessa koko välillä 0-100%. Edullisesti ainakin yli puolet suojakaasusta kierrätetään takaisin anodipuolelle, sopivimmin yli 75%. Kierrätyksen osuuden säädössä voidaan siis huomioida suojakaasun eri komponenttien pitoisuuksien muutokset ja keskinäiset suhteet. Erityisen tärkeää on joka tapauksessa pitää vapaan vedyn H2 määrä räjäh-10 dyspistettä vastaavan konsentraation alapuolella kussakin lämpötilassa. Samoin kierrä-tysasteen säädössä voidaan huomioida inertin komponentin, tässä siis typen, rikastuminen suojakaasussa. Samalla, jos primäärisen syötön määrä ja koostumus pidetään vakiona, on mahdollista suorittaa pelkistävän komponentin määrän säätö yksistään kierrätysasteen säädön avulla.
15
Kierrättämällä anodipuolella virtaavaa suojakaasua, voidaan siihen polttokennossa siirtynyt lämpö hyödyntää erityisen tehokkaasti, kun suojakaasun mukana järjestelmästä ulos virtaava lämpömäärä saadaan minimoitua. Suojakaasun lämpöä voidaan näin jakaa edelleen polttoainepuolen komponenteille energiatehokkaasti ja siten mahdollistaa entistä 20 pienemmät lämpöhäviöt myös näiden komponenttien lämmittämisessä niiden käyttölämpötilaan. Lämmönsiirtoa tehostaa myös se, että suojakaasun kierrätyksen avulla sen ko-konaisvirtaamaa polttokennoyksikössä voidaan kasvattaa samalla kun sen absoluuttista kulutusta pienennetään. Kasvanut virtausteho merkitsee entistä tehokkaampaa lämmönsiirtoa niin polttokennoyksikössä kuin muissa polttokennoyksikön ulkopuolisissa anodipuo-25 Ien laitteissa. Kuviossa 1 on viitenumerolla 13 merkitty esimerkinomaisesti mahdollisia vaihtoehtoisia reittejä, joita pitkin kierrätettävän suojakaasun ohjauksen voidaan ajatella suoritettavan. Suojakaasun avulla voidaan lämmittää esimerkiksi esireformeria 4 ja rikin-poistolaitetta 3 tai muita mahdollisia polttoaineen esikäsittelylaitteita.
30 Keksinnön avulla erillistä anodipuolen eli polttoainepuolen lämmitystä ei tarvita ja erillisistä lämmityslaitteista 21 polttoainepuolen komponentteja varten on mahdollista luopua kokonaan. Samoin kierrätyslinjan mahdollisista lämmityslaitteista 25 voidaan luopua. Sen sijaan voidaan järjestää välineet 20 kierrätettävän suojakaasun käsittelemiseksi ennen ohjausta takaisin kiertoon. Erityisesti on edullista erottaa hapen kanssa reagoinut vety eli 35 käytännössä siis vesihöyry pois suojakaasusta ennen ohjausta takaisin anodille. Suojakaa- 10 su pidetään näin mahdollisimman kuivana ja samalla vedyn osuutta saadaan kasvatettua kierrätettävän kaasun kokonaisvirrassa
Lisäksi käyttämättömän suojakaasun eli suojakaasun primäärisen virtauksen määrä saa-5 daan minimoitua vieläkin tehokkaammin, kun käytetään sen osalta aktiivista säätöä. Suojakaasun primäärinen syöttömäärä on säädettävissä tässä siis esimerkiksi linjassa 10 mm. sen mukaan kuinka paljon suojakaasun pelkistävää komponenttia kuluu anodipuolella että sen mukaan mikä on kierrätyksen osuus. Tämä säätö voidaan suorittaa jo pelkästään säätämällä primäärisen suojakaasun massavirtaa puuttumatta sen enempää kaasun koostu-10 mukseen.
Koska inerttiä kaasua, tässä siis typpeä, ei kulu pelkistämiseen, suojakaasua kierrätettäessä sitä kierrätetään määrällisesti sekä myös suhteellisesti enemmän kuin vetyä, josta osa aina kuluu anodipuolen läpi virratessaan. Typen osuus suojakaasussa pyrkii siten nouse-15 maan. Tätä puolestaan voidaan kompensoida säätämällä lisäksi myös primäärisen suoja-kaasun koostumusta. Keksinnön erään lisäsuoritusmuodon mukaan polttokennossa anodipuolella hapettunut vety korvataan normaalin suojakaasuseoksen sijasta halutussa määrin väkevöidyllä vetyseoksella tai vedyn osuutta käyttämättömässä, primäärisessä suojakaasussa lisätään. Voidaan esimerkiksi käytännössä käyttää erillispulloina typpeä ja vetyä tai 20 typpeä ja rikastettua vetyseosta, joiden syöttöä ja sekoitussuhdetta ohjataan tarpeen mukaan.
Keksinnön vielä erään toisen lisäsuoritusmuodon mukaan suojakaasun kierrätys voidaan toteuttaa ainakin osittain myös polttokennoyksikön 5 sisällä. Suojakaasusta osaa ei vält-25 tämättä tuoda koko yksiköstä 5 laisinkaan ulos vaan se ohjataan heti anodipuolen virtaus-kanavista ulos tullessaan katkoviivoituksella merkittyä linjaa 23 pitkin mahdollisen pumpun 28 tai vastaavan apulaitteen avustuksella suoraan takaisin anodipuolen syöttövirtaan. Tällöin voidaan samalla tehostaa suojakaasun virtausta itse polttokennossa. Samoin saadaan mm. lämpötilaero katodi- ja anodipuolella mahdollisimman pieneksi. Edullisesti kuitenkin 30 osa suojakaasuvirrasta kierrätetään polttokennoyksikön ulkopuolisen kierron kautta mm. tarpeellisen veden poiston suorittamiseksi suojakaasusta.
Katkoviivoituksella on myös merkitty kuvioon 1 mahdollinen katodipuolen ilman kierrätys-linja 17 sekä siihen järjestetty lämmitin 39. Katodipuolelta poistuva ilma ohjataan linjan 17 35 kautta kierrätettäväksi halutussa määrin uudelleen polttokennon katodipuolelle. Näin mm.
11 maksimoiden lämmitysilmaan vielä sitoutuneen lämmön hyödyntäminen polttokennojen lämmityksessä. Samoin katodipuolen ilman ta ka is i n kier rol la voidaan pienentää ilman esi-lämmittimenä toimivan lämmönsiirtimen 24 vaatimuksia.
Claims (12)
1. Menetelmä polttokennojärjestelmän (1) esilämmityksen tehostamiseksi, johon poltto-kennojärjestelmään (1) kuuluu ainakin yksi polttokennoyksikkö (5), jonka polttokennoissa 5 (2) on anodipuoli (7), katodipuoli (8) ja näiden väliin järjestetty elektrolyytti (9) sekä polt- tokennojen (2) väliin kulloinkin järjestetty yhdyslevy (6), välineet (10) suojakaasun syöttämiseksi polttokennojen anodipuolelle (7), välineet (11) anodipuolelta (7) poistuvan suojakaasun johtamiseksi pois polttokennoyksiköstä (5), välineet (14) kaasun syöttämiseksi katodipuolelle (8), välineet (15) katodipuolelta poistuvan kaasun johtamiseksi pois poltto-10 kennoyksiköstä (5) ja välineet (24) katodipuolelle syötettävän kaasun lämmittämiseksi, tunnettu siitä, että anodipuolella (7) viilaavaa suojakaasua lämmitetään ainakin pääasiallisesti polttokennoyksikössä (5) katodipuolella (8) virtaavan kaasun sisältämän lämpö-energian avulla.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anodipuolella (7) virtaavan suojakaasun lämmitys perustuu yksinomaan polttokennoyksikössä (5) suoritettavaan lämmitykseen katodipuolella (8) viilaavaan kaasun sisältämän lämpöenergian avulla.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määrätyn suu ruinen osuus välillä 0-100% anodipuolelta (7) tulevasta suojakaasun virtauksesta järjestetään syötettäväksi uudelleen polttokennojen (2) anodipuolelle (7), edullisesti yli 50%, vielä edullisemmin yli 75%.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polttokennoyksiköstä (5) poistuva suojakaasu ohjataan virtaamaan anodipuolen (7) laitteisiin kuuluvan yhden tai useamman, polttoaineen esikäsittelyIaitteen (3,4) kautta niiden lämmittämiseksi.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuihin esikäsit-30 telylaitteisiin kuuluu esireformeri (4) ja/tai rikinpoistolaite (3).
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että anodipuolelta (7) poistuva suojakaasuvirta järjestetään virtaamaan halutussa määrin lämpökaska-dissa anodipuolelle (7) tulevaan suojakaasuvirtaan nähden jälkimmäisen lämmittämiseksi. 35 13
7. Järjestely polttokennojärjestelmän (1) esilämmityksen tehostamiseksi, johon polttoken-nojärjestelmään (1) kuuluu ainakin yksi polttokennoyksikkö (5), jonka polttokennoissa (2) on anodipuoli (7) ja katodipuoli (8) sekä näiden väliin järjestetty elektrolyytti (9) sekä polttokennojen (2) väliin kulloinkin järjestetty yhdyslevy (6), välineet (10) suojakaasun 5 syöttämiseksi polttokennojen anodipuolelle (7), välineet (11) anodipuolelta (7) poistuvan suojakaasun johtamiseksi pois polttokennoyksiköstä (5), välineet (14) kaasun syöttämiseksi katodipuolelle (8), välineet (15) katodipuolelta poistuvan kaasun johtamiseksi pois polttokennoyksiköstä (5) ja välineet (24) katodipuolelle syötettävän kaasun lämmittämiseksi, tunnettu siitä, että anodipuolella (7) virtaavaa suojakaasu on ainakin pääasiallises-10 ti järjestetty lämmitettäväksi polttokennoyksikössä (5) katodipuolella (8) virtaavan kaasun sisältämän lämpöenergian avulla.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että anodipuolella (7) virtaavan suojakaasun lämmitys on järjestetty suorittavaksi yksinomaan polttokennoyksikös- 15 sä (5) katodipuolella (8) viilaavaan kaasun sisältämän lämpöenergian avulla.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että määrätyn suuruinen osuus välillä 0-100%, edullisesti yli puolet, vielä edullisemmin yli 75% polttokennoyksikön (5) anodipuolen läpi ohjatusta ja siellä lämmitetystä suojakaasusta on järjestetty kierrätet- 20 täväksi takaisin polttokennoyksikön (5) anodipuolelle (7).
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että polttokennoyksiköstä (5) poistuva suojakaasu on ohjattu virtaamaan polttokennon (1) anodipuolelle kuuluvan yhden tai useamman, polttoaineen esikäsittelylaitteen (3,4) kautta niiden lämmittä- 25 miseksi.
11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittuihin esikäsittelylaitteisiin kuuluu esireformeri (4) ja/tai rikinpoistolaite (3).
12. Jonkin patenttivaatimuksen 7-11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että anodipuo lelta (7) poistuva suojakaasuvirta on järjestetty virtaamaan halutussa määrin lämpökaska-dissa anodipuolelle (7) tulevaan suojakaasuvirtaan nähden jälkimmäisen lämmittämiseksi. 14
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20085720A FI120949B (fi) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi |
| CN2009801267252A CN102089914A (zh) | 2008-07-10 | 2009-07-09 | 增强燃料电池系统的预热的方法和结构 |
| JP2011517188A JP2011527498A (ja) | 2008-07-10 | 2009-07-09 | 燃料電池の予熱を強化する方法及び装置 |
| PCT/FI2009/050619 WO2010004092A1 (en) | 2008-07-10 | 2009-07-09 | Method and arrangement to enhance the preheating of a fuel cell system |
| KR1020117003100A KR20110031227A (ko) | 2008-07-10 | 2009-07-09 | 연료 전지 시스템의 예열을 개선하기 위한 방법 및 장치 |
| EP09793995.3A EP2311127A4 (en) | 2008-07-10 | 2009-07-09 | METHOD AND ARRANGEMENT FOR ADVANCED PRE-HEATING OF A FUEL CELL SYSTEM |
| US12/987,444 US20110123886A1 (en) | 2008-07-10 | 2011-01-10 | Method and arrangement to enhance the preheating of a fuel cell system |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20085720 | 2008-07-10 | ||
| FI20085720A FI120949B (fi) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20085720A0 FI20085720A0 (fi) | 2008-07-10 |
| FI20085720A FI20085720A (fi) | 2010-01-11 |
| FI120949B true FI120949B (fi) | 2010-05-14 |
Family
ID=39677601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20085720A FI120949B (fi) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110123886A1 (fi) |
| EP (1) | EP2311127A4 (fi) |
| JP (1) | JP2011527498A (fi) |
| KR (1) | KR20110031227A (fi) |
| CN (1) | CN102089914A (fi) |
| FI (1) | FI120949B (fi) |
| WO (1) | WO2010004092A1 (fi) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI122891B (fi) * | 2010-06-04 | 2012-08-31 | Waertsilae Finland Oy | Menetelmä ja järjestely polttokennostojen lämpötasapainon ohjaamiseksi polttokennojärjestelmässä |
| CN103403555B (zh) | 2011-03-11 | 2015-06-24 | 霍夫曼-拉罗奇有限公司 | Asc作为慢性阻塞性肺病(copd)的标志物 |
| FI20115307L (fi) | 2011-03-31 | 2012-10-01 | Waertsilae Finland Oy | Lämmitysmenetelmä ja -järjestely korkean lämpötilan polttokennolaitteen kehittyneeksi lämmittämiseksi |
| JP5731357B2 (ja) * | 2011-11-09 | 2015-06-10 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム及びその起動制御方法 |
| DE102012206054A1 (de) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Elringklinger Ag | Brennstoffzellenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung |
| US10256496B2 (en) * | 2014-07-01 | 2019-04-09 | General Electric Company | Power generation systems and methods utilizing cascaded fuel cells |
| CN114899465A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-08-12 | 深圳技术大学 | 一种固体氧化物燃料电池系统及控制方法 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63216270A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体電解質燃料電池発電システム |
| JPH02132768A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-22 | Toshiba Corp | 溶融炭素塩型燃料電地発電装置 |
| JPH04269460A (ja) * | 1991-02-22 | 1992-09-25 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池プラントの昇温方法 |
| JP3728742B2 (ja) * | 1996-06-25 | 2005-12-21 | 石川島播磨重工業株式会社 | 燃料電池設備 |
| US5928805A (en) * | 1997-11-20 | 1999-07-27 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Cover and startup gas supply system for solid oxide fuel cell generator |
| US7141326B2 (en) * | 2001-04-06 | 2006-11-28 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Warm-up apparatus for fuel cell |
| US6645650B2 (en) * | 2001-10-11 | 2003-11-11 | Utc Fuel Cells, Llc | Procedure for purging a fuel cell system with inert gas made from organic fuel |
| US7320836B2 (en) * | 2003-12-05 | 2008-01-22 | Siemens Power Generation, Inc. | Integral air preheater and start-up heating means for solid oxide fuel cell power generators |
| CA2452938A1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-15 | Alberta Research Council Inc. | Heat exchanger for solid oxide fuel cell stack |
| JP4508660B2 (ja) * | 2004-01-15 | 2010-07-21 | 三菱重工業株式会社 | 高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム |
| US7184875B2 (en) * | 2004-12-14 | 2007-02-27 | General Electric Company | High temperature protection of hybrid fuel cell system combustor and other components VIA water or water vapor injection |
| JP4972861B2 (ja) * | 2004-12-21 | 2012-07-11 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック構造体の起動方法及び燃料電池スタック構造体 |
| WO2006067971A2 (en) * | 2004-12-21 | 2006-06-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Startup method for fuel cell stack structure, temperature control method for fuel cell stack structure, and fuel cell stack structure |
| CN101091142B (zh) * | 2004-12-29 | 2010-05-26 | Utc电力公司 | 燃料电池组件运行过程中的启动和关闭工序 |
| FI121444B (fi) * | 2005-01-03 | 2010-11-15 | Waertsilae Finland Oy | Järjestely ja menetelmä polttokennolaitteistossa |
| US8691462B2 (en) * | 2005-05-09 | 2014-04-08 | Modine Manufacturing Company | High temperature fuel cell system with integrated heat exchanger network |
| JP4959169B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2012-06-20 | 三菱重工業株式会社 | 燃料電池発電システム |
| US7951500B2 (en) * | 2006-05-25 | 2011-05-31 | Siemens Energy, Inc. | Anode gas stack start-up heater and purge gas generator |
| JP4870485B2 (ja) * | 2006-06-28 | 2012-02-08 | 株式会社日立製作所 | 固体酸化物形燃料電池発電システムにおける起動システムと起動方法 |
| JP2008123710A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
-
2008
- 2008-07-10 FI FI20085720A patent/FI120949B/fi not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-07-09 EP EP09793995.3A patent/EP2311127A4/en not_active Withdrawn
- 2009-07-09 CN CN2009801267252A patent/CN102089914A/zh active Pending
- 2009-07-09 KR KR1020117003100A patent/KR20110031227A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-07-09 JP JP2011517188A patent/JP2011527498A/ja active Pending
- 2009-07-09 WO PCT/FI2009/050619 patent/WO2010004092A1/en active Application Filing
-
2011
- 2011-01-10 US US12/987,444 patent/US20110123886A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011527498A (ja) | 2011-10-27 |
| WO2010004092A1 (en) | 2010-01-14 |
| KR20110031227A (ko) | 2011-03-24 |
| FI20085720A (fi) | 2010-01-11 |
| EP2311127A4 (en) | 2013-10-23 |
| FI20085720A0 (fi) | 2008-07-10 |
| US20110123886A1 (en) | 2011-05-26 |
| CN102089914A (zh) | 2011-06-08 |
| EP2311127A1 (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI120949B (fi) | Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän esilämmityksen tehostamiseksi | |
| US6838199B2 (en) | Start up system and method for a fuel cell power plant using a cathode electrode fuel purge | |
| CA2403125C (en) | Solid polymer fuel cell | |
| JP6488416B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| CA2048710C (en) | Solid electrolytic fuel cell and method of dissipating heat therein | |
| ITMI990829A1 (it) | Cella a combustibile raffreddata mediante iniezione diretta di acqua liquida | |
| JP6952013B2 (ja) | 高温燃料電池システムのための再循環を利用する方法及び装置 | |
| KR101065648B1 (ko) | 전기 화학적 연료 전지에서의 열 에너지 관리 | |
| US20160293980A1 (en) | Fuel cell stack and fuel cell module | |
| JP2008277280A (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 | |
| JP2007294224A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2003510766A (ja) | 燃料電池装置の燃料電池スタックの始動方法及びシステム | |
| FI119490B (fi) | Esilämmitysjärjestely polttokennolaitteistossa | |
| FI121444B (fi) | Järjestely ja menetelmä polttokennolaitteistossa | |
| US6740438B1 (en) | Cooling system for fuel cells | |
| JP5597628B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
| JP3602357B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池システム | |
| KR102227617B1 (ko) | 고분자 연료전지 스택의 예열 장치 및 예열 방법 | |
| JP2008198486A (ja) | 燃料電池システム | |
| KR100813275B1 (ko) | 연료전지 시스템 및 그 운영방법 | |
| FI122476B (fi) | Menetelmä ja järjestely polttokennojärjestelmän suojakaasun kulutuksen vähentämiseksi | |
| JP2022031103A (ja) | 燃料電池システム | |
| KR102469253B1 (ko) | 연료 전지 | |
| KR101340363B1 (ko) | 연료 전지 시스템에서 연료 전지 스택들의 열 밸런스를 제어하기 위한 방법 및 장치 | |
| WO2008141711A2 (en) | Fuel cell device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 120949 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |