JP6889188B2 - 燃料電池又は燃料電池スタックを動作させるための方法及び調整装置 - Google Patents
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Description
2 熱交換器
2’ 加熱回路
3 調整可能な消費者又は調整可能な電流シンク
3’ 電流網
4 電流センサ
5 電圧センサ
6 測定調整ユニット
7 ライン
8 調整装置
9 出力
10 燃料電池システム
11 送風機
12 質量流量調整器
12a 質量流量センサ
12b 調整弁
13 ライン
A 抽出物
B 抽出物
C 排ガス
W 水
Claims (14)
- 燃料電池又は燃料電池スタック(1)を動作させる方法であって、
前記燃料電池又は前記燃料電池スタックは、所与の燃料ガス流れでは、動作温度によって決まる電気最大パワーを出力することができ、そして動作持続期間によって決まる経年劣化を示し、
前記経年劣化は、動作持続期間が累積するにつれて電気内部抵抗の増加を引き起こす、方法において、
前記方法では、新しい燃料電池又は新しい燃料電池スタックでは、前記動作温度の開始値(T0)が事前に決定され、その値は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する最大規定動作温度(Tmax)より小さく、
前記燃料電池又は前記燃料電池スタック(1)は、前記経年劣化の結果としての出力電気パワーの低下が部分的に、又は完全に補償されるように調整され、
前記経年劣化の結果としての前記出力電気パワーの前記低下は、
第1のフェーズでは、開始値(U 0 )が出力電圧に対して事前に決定され、前記開始値(U 0 )は前記出力電気パワーが最大になる出力電圧値(U opt )より高く、前記燃料電池又は前記燃料電池スタック(1)の電気出力電圧(U)を、前記出力電圧値(U opt )に達するまで、経年劣化の進むのにつれて低下させ、
第3のフェーズでは、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックの前記動作温度(T)を経年劣化の進むのにつれて上昇させることで補償されることを特徴とする、方法。 - 前記動作温度の前記開始値(T0)は、前記電気最大パワーがその温度で得られる前記動作温度より低い、又はそれに等しく、
前記動作温度の前記開始値(T0)は、具体的には、740℃と800℃の間に在る、請求項1に記載の方法。 - 前記動作温度(T)は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する前記最大規定動作温度(Tmax)に達するまでの期間、経年劣化の進むのにつれて上昇させる、請求項1又は2の一項に記載の方法。
- 前記出力電気パワー(P)に対する上側閾値が事前に決定され、
この上側閾値は、新しい燃料電池又は新しい燃料電池スタックの前記電気最大パワーの多くとも90%に達する、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。 - 第2のフェーズでは、開始値(Pgas0)が、前記燃料ガス流れに対して事前に決定されており、その開始値は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する最大規定燃料ガス流れ(Pmax)より小さい、請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記燃料ガス流れ(Pgas)は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する前記最大規定燃料ガス流れ(Pmax)に達するまでの期間、増加させる、請求項5に記載の方法。
- 電気出力電圧のための開始値(U0)が事前に決定され、その値は、前記出力電気パワーが、所与の燃料ガス流れ及び所与の動作温度では、その値で最大になる出力電圧値(Uopt)より大きく、
前記燃料ガス流れのための開始値(Pgas0)が事前に決定され、その値は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する最大規定燃料ガス流れ(Pmax)より小さく、そして
前記動作温度の開始値(T0)が事前に決定され、その値は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する前記最大規定動作温度(Tmax)より小さく、そこでは、
前記第1のフェーズでは、前記経年劣化の結果としての出力電気パワーの前記低下は、前記電気出力電圧(U)を、前記出力電気パワーが、所与の燃料ガス流れ及び所与の動作温度では、その値で最大になる前記出力電圧値(Uopt)に達するまで、低下させることで補償され、
第2のフェーズでは、前記経年劣化の結果としての出力電気パワーの前記低下は、前記燃料ガス流れ(Pgas)を、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する最大規定燃料ガス流れ(Pmax)に達するまで、増加させることで補償され、
前記第3のフェーズでは、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックの前記動作温度(T)は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックに対する前記最大規定動作温度(Tmax)に達するまで、上昇させる、請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法。 - 動作の間、前記燃料電池及び/又は前記燃料電池スタックの電流電圧特性線が、その勾配が最小になる時間の間隔で決定され、
前記勾配の前記最小に関するそれぞれの値、又は前記勾配の前記最小と関連付けられる値(Rmin)が、検出された電流電圧特性線から決定され、
動作点に関する基準点が、決定値を事前に決定されたオフセット値Roffsetに数学的に結び付けることによって、具体的には事前に決定されたオフセット値を検出された値(Rmin)に加算することによって決定され、
前記燃料電池又は前記燃料電池スタックの出力電圧は、そのように決定された前記基準点によって調整される、請求項1から7までのいずれか一項に記載の方法。 - 前記燃料電池又は前記燃料電池スタックの出力電圧(U)は、前記燃料電池又は前記燃料電池スタック(1)の出力(9)に接続される調整可能な消費者(3)又は調整可能な電流シンクを介して調整される、請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法。
- 燃料電池、燃料電池スタック(1)又は燃料電池スタック・システムのための調整装置(8)であって、
請求項1から9までのいずれか一項に記載の方法によって前記燃料電池又は前記燃料電池スタック又は前記燃料電池スタック・システムを制御する、及び/又は調整するために取り付けられる、調整装置(8)。 - 前記燃料電池又は前記燃料電池スタック(1)の出力(9)に接続することができる調整可能な消費者(3)又は調整可能な電流シンクを、前記燃料電池又は前記燃料電池スタックの出力電圧(U)を前記調整可能な消費者及び/又は前記調整可能な電流シンクを介して調整するためにさらに含む、請求項10に記載の調整装置。
- 請求項10又は請求項11に記載の調整装置(8)を有する燃料電池又は燃料電池スタック又は燃料電池スタック・システム。
- 前記出力電気パワー(P)に対する上側閾値が事前に決定され、
この上側閾値は、新しい燃料電池又は新しい燃料電池スタックの前記電気最大パワーの多くとも80%に達する、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。 - 前記出力電気パワー(P)に対する上側閾値が事前に決定され、
この上側閾値は、新しい燃料電池又は新しい燃料電池スタックの前記電気最大パワーの多くとも95%に達する、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。
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