MX2008014566A - Sistemas de celula energetica productores de hidrogeno con sistemas de suministro de alimentacion sensibles a la carga. - Google Patents

Sistemas de celula energetica productores de hidrogeno con sistemas de suministro de alimentacion sensibles a la carga.

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Abstract

Sistemas de célula energética productores de hidrógeno con sistemas de suministro sensibles a la carga, y métodos para refinar el suministro de material de alimentación a la región productora de hidrógeno a un sistema de célula energética. Los sistemas de célula energética incluyen un sistema de control que está adaptado para verificar y regular selectivamente la velocidad a la cual el material de alimentación es proporcionado a una región productora de hidrógeno de un montaje de generación de hidrógeno. Los sistemas de control, y los métodos correspondientes, incluyen porciones de control de material de alimentación directa y retroalimentación que regulan de manera cooperativa la velocidad a la cual el flujo de material de alimentación es proporcionado al montaje generador de hidrógeno en respuesta al menos en parte, sino es que completamente, a la demanda de la pila de célula energética de gas hidrógeno y la velocidad a la cual el gas hidrógeno producido es consumido por la pila de la célula energética.

Description

SISTEMAS DE CELULA ENERGETICA PRODUCTORES DE HIDROGENO CON SISTEMAS DE SUMINISTRO DE ALIMENTACION SENSIBLES A LA CARGA CAMPO DE LA INVENCION La presente descripción está dirigida, de manera general, a sistemas de célula energética productores de hidrógeno, y de manera más particular a sistemas de célula energética productores de hidrógeno que tienen sistemas de suministro de material de alimentación que responden a la demanda de hidrógeno del sistema de célula energética.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Un montaje de generación de hidrógeno, o un montaje de procesamiento de combustible productor de hidrógeno, es un montaje que convierte uno o más materiales de alimentación en un flujo de producto que contiene gas hidrógeno como un componente mayoritario. El gas hidrógeno producido puede ser usado en una variedad de aplicaciones. Una de esas aplicaciones es la producción de energía, como en una célula energética electroquímica. La célula energética electroquímica es un dispositivo que convierte un combustible y un oxidante a electricidad, un producto de reacción, y calor. Por ejemplo, la célula energética puede convertir hidrógeno y oxígeno en agua y electricidad. En esas células energéticas, el hidrógeno es el combustible, el oxigeno es el oxidante, y el agua es un producto de reacción. Las células energéticas se acoplan típicamente juntas para formar una pila de células energéticas. Un sistema de célula energética productor de hidrógeno es un sistema de procesamiento de combustible productor de hidrógeno que también incluye una pila de células energéticas que está adaptada para recibir el gas hidrógeno producido por el montaje de procesamiento de combustible para generar una corriente eléctrica a partir del mismo. El sistema de célula energética productor de hidrógeno incluye una región productora de hidrógeno en la cual se produce gas hidrógeno como un producto de reacción mayoritario a partir de uno o más materiales de alimentación. La composición, velocidad de flujo, y propiedades de los materiales de alimentación proporcionados en la región productora de hidrógeno pueden afectar el desempeño del montaje de generación de hidrógeno. Esto, a su vez, puede afectar el desempeño de la pila de células energéticas, el sistema de célula energética productor de hidrógeno, y/o su capacidad para satisfacer una carga aplicada a éste. En consecuencia, los montajes de procesamiento de combustible productores de hidrógeno y los sistemas de célula energética productores de hidrógeno típicamente incluirán varios controles para regular el flujo de material de alimentación a la reacción productora de hidrógeno. Para producir eficientemente gas hidrógeno, los materiales de alimentación para un sistema de célula energética productor de hidrógeno deberán ser proporcionados bajo las condiciones de operación deseadas, incluyendo las temperaturas y presiones en un intervalo predeterminado, a una región productora de hidrógeno del montaje de procesamiento de combustible. El flujo de hidrógeno producido por la región productora de hidrógeno puede ser purificado, si es necesario, y posteriormente usado como un flujo de combustible para una pila de células energéticas, lo cual produce una corriente eléctrica a partir de que el flujo de hidrógeno del producto y oxidante como el aire. La corriente eléctrica, o salida de energía, de la pila de células energéticas puede ser utilizada para satisfacer las demandas de energía de un dispositivo que consuma energía. Una consideración con cualquier sistema de célula energética productora de hidrógeno es el tiempo que le toma comenzar a generar una corriente eléctrica deseada a partir del gas hidrógeno producido por el sistema de célula energética después de que exista una necesidad para comenzar a hacer esto. En algunas aplicaciones, puede ser aceptable tener un periodo de tiempo en el cual exista una demanda, o deseo, de hacer que el sistema de célula energética produzca una salida de energía que satisfaga una carga aplicada, pero en el cual el sistema no sea capaz de producir la salida de energía deseada a partir del gas hidrógeno producido por el montaje de procesamiento de combustible del sistema de célula energética. En otras aplicaciones, no es deseable o aceptable tener un periodo donde la carga aplicada de un dispositivo consumidor de energía no pueda ser satisfecha por la corriente eléctrica producida a partir del gas hidrógeno que esté siendo generado concurrentemente por el montaje de generación de hidrógeno. Como un ejemplo ilustrativo, algunos sistemas de célula energética son utilizados para proporcionar energía de refuerzo, o suplementaria, a una rejilla eléctrica u otra fuente de energía primaria. Cuando la fuente de energía primaria no es capaz de satisfacer la carga aplicada a ésta, con frecuencia es deseable que el sistema de célula energética de refuerzo y/o suplementaria sea capaz de proporcionar energía de manera esencialmente instantánea, de modo que el suministro de energía al dispositivo que consume energía no se interrumpa, o no se interrumpa de manera notable. Las células energéticas típicamente pueden comenzar a generar una corriente eléctrica dentro de un periodo de tiempo muy breve después de que el gas hidrógeno u otro combustible adecuado y un oxidante, como el aire, sean proporcionados a éstas. Por ejemplo, una pila de células energéticas pueden ser adaptadas para producir una corriente eléctrica en menos de un segundo después de que los flujos de gas hidrógeno y aire (u otro flujo de oxidante) sean proporcionados a las células energéticas en la pila de células energéticas. Inclusive el tiempo requerido para iniciar el suministro de esos flujos de una fuente que contenga el gas hidrógeno y aire, el tiempo requerido para producir la corriente eléctrica deberá ser aún relativamente corto, como menos de 1 minuto. Sin embargo, los sistemas de célula energética productores de hidrógeno que requieran que sea producido primero el gas hidrógeno, y quizá purificado, antes de ser utilizado para generar la salida de energía deseada les lleva tiempo generar esta salida de energía. Cuando el montaje de procesamiento de combustible está ya a una temperatura de producción de hidrógeno adecuada, el sistema de célula energética puede ser capaz de producir la salida de energía deseada a partir del gas hidrógeno generado por el montaje de procesamiento de combustible dentro de unos cuantos minutos, o menos. Sin embargo, cuando el procesador de combustible productor de hidrógeno del montaje del procesamiento del combustible del sistema de célula energética no está listo en o cerca de una temperatura de producción de hidrógeno, el tiempo requerido será mucho mayor.
De manera convencional, se han tomado diferentes métodos para proporcionar sistemas de célula energética productores de hidrógeno que pueden satisfacer una carga aplicada aunque el montaje de procesamiento de combustible productor de hidrógeno asociado no es actualmente capaz de hacer esto. El método es incluir uno o más baterías u otros dispositivos de almacenamiento de energía adecuados que pueden ser usados para satisfacer la carga adecuada hasta que el montaje de procesamiento de combustible pueda producir suficiente gas hidrógeno para que el sistema de célula energética produzca a partir del mismo una salida de energía suficiente para satisfacer la carga aplicada. Sin embargo, la capacidad de esa batería u otro dispositivo de almacenamiento de energía es limitada, y por lo tanto es necesario que el montaje de generación de hidrógeno ajuste su velocidad de producción de gas hidrógeno a medida que la demanda de este gas hidrógeno por la pila de células energéticas se incremente. De manera similar, cuando esta demanda disminuye, es deseable que el montaje de generación de hidrógeno reduzca la velocidad a la cual es producido el gas hidrógeno. Algunos montajes de generación de hidrógeno pueden incluir un mecanismo para consumir o utilizar de otro modo el exceso de gas hidrógeno, pero la eficiencia total del montaje generalmente se reduce cuando se genera gas hidrógeno en exceso.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista esquemática de un sistema de célula energética productor de hidrógeno ilustrativo de acuerdo a la presente descripción. La Figura 2 es una representación de un algoritmo adecuado, o método, para controlar la velocidad de alimentación a la cual al menos un material de alimentación es proporcionado a la región productora de hidrógeno del sistema de célula energética productor de hidrógeno de acuerdo a la presente descripción. La Figura 3 es una vista esquemática de aspectos ilustrativos de un sistema de célula energética con el cual los métodos y sistemas de suministro de material de alimentación sensibles a la carga de la presente descripción pueden usarse. La Figura 4 es una vista esquemática de un montaje de generación de hidrógeno ilustrativo que puede ser usado con los sistemas de célula energética generadores de hidrógeno de acuerdo a la presente descripción. La Figura 5 es una vista esquemática de otro montaje de generación de hidrógeno ilustrativo que puede ser usado con sistemas de célula energética generadores de hidrógeno de acuerdo a la presente descripción. La Figura 6 es una vista esquemática de otro montaje de generación de hidrógeno ilustrativo que puede ser usado con sistemas de célula energética generadores de hidrógeno de acuerdo a la presente descripción.
DESCRIPCION DETALLADA DEL MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION La presente descripción está dirigiua a sistemas y métodos para controlar la velocidad de suministro de materiales de alimentación a una región productora de hidrógeno de un sistema de célula energética productor de hidrógeno sensible al menos en parte a la carga, o demanda, colocada sobre el sistema de célula energética. Típicamente, esta carga será una carga eléctrica, o demanda de corriente eléctrica, aunque está dentro del alcance de la presente descripción que la carga puede ser, o incluir, una demanda térmica. En la Figura 1, se ilustra esquemáticamente un ejemplo ilustrativo de un sistema de célula energética generador de hidrógeno y se indica generalmente en 10. El sistema de célula energética productor de hidrógeno incluye al menos una pila de células energéticas 24 que está adaptada para producir una corriente eléctrica a partir de gas hidrógeno y un oxidante, como el aire. La corriente eléctrica, o salida eléctrica, 79 de la pila de células energéticas puede ser usada para satisfacer una carga aplicada de un montaje consumidor de energía 51, el cual puede incluir uno o más dispositivos consumidores de energía 52. Como se muestra en la figura 1, un montaje de almacenamiento de energía opcional 75 que también puede proporcionar una corriente eléctrica, o salida eléctrica, que puede ser utilizada para satisfacer al menos una porción, sino es toda, la carga aplicada del montaje consumidor de energía 51. El montaje de almacenamiento de energía puede ser diseñado para proporcionar una salida eléctrica que satisfaga algo de o toda la carga aplicada cuando la pila de células energéticas no sea capaz o esté disponible para satisfacer alguna de o toda la carga aplicada del montaje consumidor de energía. En algunas modalidades, el montaje consumidor de energía puede ser descrito, o conectado en paralelo con la pila de células energéticas. El montaje de almacenamiento de energía 75 puede incluir al menos un montaje productor de energía 76 y/o al menos un dispositivo de almacenamiento de energía 78. El montaje productor de energía 76 puede ser cualquier dispositivo adecuado para producir una salida eléctrica que pueda ser utilizada para satisfacer al menos una porción de la carga aplicada. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos, de montajes productores de energía incluyen otra pila de células energéticas, una parrilla o rejilla de servicio, un generador eléctrico basado en un motor, una turbina de viento, una fuente de energía fotovoltáica (solar), una fuente de energía hidroeléctrica, y similares. Cuando el montaje de almacenamiento de energía incluye un montaje productor de energía 76, el montaje de almacenamiento de energía puede (pero no se requiere) ser referido como un montaje de suministro de energía. Como un ejemplo ilustrativo, no exclusivo, de un dispositivo de almacenamiento de energía adecuado 78 es al menos una batería. En algunas modalidades, el dispositivo de almacenamiento de energía puede ser un dispositivo de almacenamiento recargable, de modo que pueda ser recargado selectivamente por un montaje de carga, el cual se ilustra esquemáticamente en la Figura 1 en 80. El montaje de carga puede ser alimentado por cualquier fuente adecuada, incluyendo la salida eléctrica de la pila de células energéticas y/o una fuente de energía separada (incluyendo la fuente de energía primaria discutida subsecuentemente 132). Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos, adicionales de dispositivos de almacenamiento de energía adecuados que pueden ser usados en lugar de o en combinación con una o más baterías incluyen capacitores, ultracapacitores y supercapacitores . Uno o más dispositivos de almacenamiento de energía 78 pueden ser adaptados para almacenar al menos una porción de la salida. eléctrica 79 de la pila de células energéticas 24 y/o de otra fuente de energía, como otro sistema de célula energética, una parrilla o rejilla de servicio eléctrico, una fuente de energía solar o eólica, la fuente de energía primaria discutida posteriormente (cuando esté presente en una modalidad particular), etc. El dispositivo de almacenamiento de energía 78 puede ser de manera adicional o alternativa usado para alimentar el sistema de célula energética durante al menos el arranque del sistema. La siguiente discusión describirá el sistema de célula energética como si incluye un dispositivo de almacenamiento de energía 78 en forma de una batería, aunque, como se discutió anteriormente, esto no se requiere para todas las modalidades. Como es indicado en las líneas sombreadas en 77 en la Figura 1, el sistema de célula energética puede, pero no se requiere, incluir al menos un módulo de administración de energía 77. El módulo de administración de energía 77 incluye cualquier tipo y/o número de dispositivos y estructuras para acondicionar o regular de otro modo la electricidad, o salida eléctrica producida por el sistema de célula energética, para suministrarla al montaje consumidor de energía 51. El módulo 77 puede incluir esa estructura ilustrativa como convertidores reductores-elevadores (CD/CD) , inversores, filtros de energía y similares. Como se .discutió, el montaje consumidor de energía 51 incluye al menos un dispositivo consumidor de energía 52 y está adaptado para ser alimentado selectivamente por el sistema de célula energética 10, como en respuesta a una carga aplicada por el dispositivo consumidor de energía al sistema de célula energética. En algunas modalidades, el montaje consumidor de energía puede ser adaptado para ser generalmente, o principa, ente, alimentado por la fuente de energía primaria 132, con el sistema de célula energética 10 proporcionando energí para satisfacer al menos parcial o completamente la carga aplicada desde el montaje cuando la fuente de energía primaria sea incapaz de hacerlo. En esa configuración, el sistema de célula energética puede ser configurado para suplementar y/o reforzar la fuente de energía primaria, con la fuente de energía primaria 132 y el sistema de célula energética 10 siendo referidos colectivamente como un sistema productor de energía 130. También está dentro del alcance de la presente descripción que el sistema de célula energética 10, que incluye los sistemas de suministro de retroalimentación y los métodos discutidos aquí, pueda ser adicional o alternativamente utilizado como una fuente de energía para un montaje consumidor de energía que no esté configurado tampoco para ser alimentado selectivamente por una fuente de energía diferente al sistema de célula energética. Para el propósito de ilustración, sin emoargo, la siguiente discusión incluirá la discusión adicional de un montaje consumidor de energía que está adaptado para ser alimentado selectivamente por uno o más de los sistemas de célula energética y otra fuente de energía, la cual en algunas modalidades puede ser referida como una fuente de energía primaria. El montaje consumidor de energía esLa adaptado para aplicar una carga, la cual incluye típicamente al menos una carga eléctrica, al sistema productor de energía 130, con la fuente de energía primaria estando adaptada para satisfacer la carga (es decir, proporciona'ndo una salida de energía suficiente al montaje consumidor de energía), y con la fuente de energía auxiliar esta adaptada para proporcionar una salida de energía para satisfacer al menos parcial sino es que completamente la carga aplicada cuando la fuente de energía primaria sea incapaz o no esté disponible de otro modo para hacerlo. Esas salidas eléctricas pueden adicional o alternativamente ser referidas aquí como salidas de energía. Las salidas de energía y/o eléctricas pueden ser descritas como si tuvieran una corriente y un voltaje. Están dentro del alcance de la presente descripción que el sistema de célula energética pueda ser adaptado para satisfacer inmediatamente esta carga aplicada cuando la fuente de energía primaria sea incapaz de. hacerlo. En otras palabras esta dentro del alcance de la presente descripción que el sistema de célula energética esté adaptado para proporcionar al montaje consumidor de energía 51 un suministro de energía ininterrumpible, o un suministro ininterrumpible de energía. Esto significa que el sistema de célula energética puede ser configurado para proporcionar una salida de energía que satisfaga la carga aplicada desde el montaje consumidor de energía 51 y situaciones donde la fuente de energía primaria no sea capaz o esté disponible para satisfacer esta carga, con el sistema de célula energética que están adaptada para proporcionar esta salida de energía suficientemente rápido de modo que el suministro de energía al montaje consumidor de energía no, o notablemente no se interrumpa. Esto significa que la salida de energía puede ser proporcionada suficientemente rápido de modo que la operación de montaje consumidor de energía no se detenga o se impacte de otro modo negativamente. Esta dentro del alcance de la presente descripción que esta carga la cual, puede ser referida como una carga aplicada pueda adicional o alternativamente incluir una carga térmica. El montaje consumidor de energía está en comunicación eléctrica con la fuente de energía primaria y el sistema de célula energética 10 vía cualquier conducto de energía adecuado. En esa configuración, la fuente de energía primaria del sistema de célula energética 10 puede ser descrito como si tuviera canales eléctricos en comunicación mutua y el montaje consumidor de energía. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos, de dispositivos consumidores de energía 52 que pueden formar toda o una porción del montaje consumidor de energía incluye vehículos de motor, vehículos recreativos, botes y otras naves marinas, y cualquier combinación de uno o más almacenes, residencias, oficinas o edificios comerciales, vecindades, herramientas, luces y montajes de iluminación, aparatos, computadoras, equipo de telecomunicaciones, equipo industrial, equipo de señalización y telecomunicaciones, radios, componentes alimentados eléctricamente de (o sobre) botes, vehículos recreativos u otros vehículos, cargadores de baterías y aún requerimientos eléctricos de equilibrio de planta para el sistema productor de energía 130. El montaje de generación de hidrógeno 12 está adaptado para producir un flujo de hidrógeno de producto 254 que contiene gas hidrógeno 42 como un componente mayoritario. En muchas modalidades, el flujo 254 contendrá gas hidrógeno puro o sustancialmente puro. El montaje de generación de hidrógeno 12 incluye un montaje productor de hidrógeno o región de procesamiento de combustible, 212 que incluye al menos una .región productora de hidrógeno 232 en la cual es producido gas hidrógeno a partir de uno o más materiales de alimentación. La región productora de hidrógeno 212 puede ser adaptada para producir gas hidrógeno como un producto de reacción primaria, o mayoritario, a través de cualquier proceso o combinación de procesos químicos adecuados El montaje de generación de hidrógeno 12 también incluye un sistema de suministro de retroalimentación 217 que está adaptado para proporcionar uno o más materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno en uno o más flujos de alimentación 216. El sistema de suministro de retroalimentación 217 puede estar adaptado para suministrar los flujos de alimentación a una condición y velocidad de flujo adecuadas para producir el flujo deseado de gas hidrógeno a partir de los mismos. El sistema de suministro de retroalimentación 217 puede recibir las retroalimentaciones de cualquier tipo y número adecuado de fuentes o suministros. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos incluyen una fuente presurizada y/o un tanque o reservorio de almacenamiento. El sistema de suministro de materiales de alimentación puede incluir al menos una bomba u otro mecanismo de propulsión adecuado para suministrar selectivamente los materiales de alimentación bajo presión al montaje de generación de hidrógeno. Cuando la fuente es una fuente presurizada, como un tanque presurizado o suministro presurizado externo, el sistema de suministro de retroalimentación puede regular el suministro de la alimentación controlando una o más válvulas u otros dispositivos de control de flujo adecuados. Cuando la retroalimentación esté contenida en un tanque reservorio no presurizado, o a baja presión, el sistema de suministro de ret oalimentación puede incluir una bomba o mecanismo de propulsión similar para extraer los materiales de alimentación del tanque reservorio y presurizar el flujo de materiales de alimentación a una presión adecuada para suministrarlos al montaje de generación de hidrógeno. El sistema de suministro de materiales de alimentación puede incluir opcionalmente un regulador de presión o dispositivo similar para regular la presión de los flujos de alimentación que sean suministrados en la región productora de hidrógeno. El montaje de generación de hidrógeno puede incluir un montaje de calentamiento 120 que está adaptado para calentar al menos la región productora de hidrógeno 212, y opcionalmente otras regiones del montaje de generación de hidrógeno. Por ejemplo, el montaje de calentamiento puede ser adaptado para calentar y/o evaporar (cuando el material de alimentación sea un liquido antes de ser calentado por el montaje de calentamiento) , al menos uno de los materiales de alimentación en los flujos de alimentación antes de, o después de, suministrar los flujos de alimentación a la región productora de hidrógeno.. En algunas modalidades, el montaje de calentamiento calentará la región productora de hidrógeno a una temperatura de producción de hidrógeno adecuada y/o mantendrá la región productora de hidrógeno dentro de un intervalo de temperaturas de producción de hidrógeno adecuadas. El montaje de calentamiento puede igualmente calentar los flujos de alimentación a una temperatura adecuada para ayudar a mantener la región productora de hidrógeno dentro de un intervalo adecuado de temperaturas de producción de hidrógeno. Cuando el montaje de generación de hidrógeno incluya una región de separación y/o purificación, esta región también puede ser calentada por el montaje de calentamiento. El montaje de calentamiento puede incluir cualquier estructura adecuada para generar calor, como incluyendo, al menos un calentador eléctrico, como un calentador de resistencia eléctrica, y/o por combustión de un combustible. En la Figura 1, el montaje de calentamiento 120 es ilustrado esquemáticamente generando un flujo de exhaustación caliente 122 por combustión de un combustible 124. También se ilustra un flujo de aire opcional 126 que es suministrado por cualquier sistema de suministro de aire adecuado. En algunas modalidades, el combustible puede tener la misma composición y/o al menos un material de alimentación común como el flujo de alimentación, y en alguna modalidades, el combustible puede incluir una porción de gas mezclado, o flujo reformado producido en la región productora de hidrógeno. Como se discutió, el flujo de exhaustación caliente del montaje de calentamiento 120 puede ser usado para calentar al menos la región productora de hidrógeno 232 del montaje de procesamiento de combustible. En algunas modalidades, este puede ser utilizado para calentar otros componentes del sistema de procesamiento de combustible, como es indicado esquemáticamente en las lineas sombreadas 122'. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos de otros componentes del montaje de procesamiento de combustible que puedan ser calentados por el flujo de salida del montaje de calentamiento 120 incluyen flujos de alimentación (como para precalentamiento y/o evaporación) antes del suministro al montaje de procesamiento de combustible y/o región productora de hidrógeno del mismo y/o una región de purificación que esté colocada externa al (y en comunicación fluidica) el montaje de procesamiento de combustible . Como también se indica en la Figura 1, los sistemas de célula energética generadores de hidrógeno 10 de acuerdo a la presente descripción incluyen un sistema de control 100 que está adaptado para regular la velocidad a la cual uno o más flujos de alimentación son suministrados a las regiones productoras de hidrógeno del montaje de generación de hidrógeno. Con el propósito de simplificar, la siguiente discusión se referirá a un montaje de generación de hidrógeno que recibe un flujo de alimentación que contiene un material de alimentación. En muchas modalidades, el sistema de suministro de material de alimentación estará adaptado para suministrar dos o más materiales de alimentación, los cuales pueden ser suministrados en el mismo, o diferentes flujos de alimentación 216. En consecuencia, también está dentro del alcance de la presente descripción que el sistema de control puede ser adaptado para usarse en los sistemas de suministro de materiales de alimentación que están adaptados para suministrar dos o más flujos de alimentación, cada uno de los cuales puede incluir uno o más materiales de alimentación. Como se discute con mayor detalle aquí, al menos un material de alimentación puede incluir agua y/o un material de alimentación que contenga carbono, como al menos un alcohol o hidrocarburo, el cual, como se mencionó anteriormente, puede ser suministrado en el mismo o diferentes flujos de alimentación por el sistema del suministro de materiales de alimentación 217 y en respuesta en parte a entradas de control del sistema de control 1.00. El sistema de control 100 puede .ser descrito y/o implementado como un sistema de control de suministro de materiales de alimentación, en el cual el sistema de control forma una porción del sistema de suministro de material de alimentación y/o como una porción de un sistema de control para el sistema de procesamiento de combustible, con el sistema de control controlando más que la operación del sistema de suministro del material de alimentación. El sistema de control 100 incluye un controlador, o procesador, 102 que está en comunicación con un montaje detector 104 que está adaptado para medir parámetros de operación seleccionados del sistema de célula energética. En respuesta al menos en parte a esos parámetros, o valores medidos, el controlador está adaptado para verificar y regular de manera selectiva la velocidad a la cual es suministrado el material de alimentación (y/o uno o más flujos de alimentación) en la región productora de hidrógeno del montaje de generación de hidrógeno. El sistema de control incluye porciones de control de alimentación directa y retroalimentación que regulan de manera cooperativa la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado al montaje de generación de hidrógeno en respuesta al menos en parte, sino es que completamente, a la demanda de la pila de células energéticas de gas hidrógeno. Como se discutió, esta demanda responde a la carga que es aplicada a la pila de células energéticas, como por el montaje consumidor de energía. Las porciones de control de alimentación directa y retroalimentación pueden, pero no se requiere, también ser descritas o referidas como mecanismos de control de alimentación directa o retroalimentación, métodos de control de alimentación directa y retroalimentación, porciones de control de alimentación directa y retroalimentación, algoritmos de control de alimentación directa y retroalimentación, y/o medios de control de alimentación directa y retroalimentación. El sistema de control, incluyendo su controlador y detectores u otros dispositivos de medición, así como los métodos para efectuar las operaciones descritas aquí, pueden ser implementados con cualquier estructura adecuada. El controlador puede incluir programas y sistemas de programación o software específicos para la aplicación u otros, componentes físicos de computación o hardware, dispositivos de cómputo dedicados, componentes analógicos y/o digitales, y similares. El sistema de control puede comunicarse con las diferentes porciones del sistema de célula energética vía cualesquier enlaces de comunicación adecuados 106. El sistema de control puede utilizar protocolos de comunicación alámbricos o inalámbricos, los ejemplos ilustrativos no exclusivos, de números y emplazamientos de detectores 104 y enlaces de control 106 son ilustrados esquemáticamente en la Figura 1. Los sistemas de control, y los métodos de control correspondientes, de la presente descripción no únicamente regulan la velocidad a la cual es suministrado el flujo de alimentación a la región productora de hidrógeno, sino que también cortan, o regulan, esta velocidad de suministro en respuesta a la velocidad a la cual el gas h. drógeno producido es consumido por la pila de células energéticas. En consecuencia, la porción de control de alimentación directa y la porción de control de retroalimentación pueden ser descritas como reguladoras en cooperación de la velocidad a la cual los materiales de alimentación (y/o flujos de alimentación que contienen los materiales de alimentación son suministrados a la región productora de hidrógeno del montaje de procesamiento de combustible. La porción de control de alimentación directa puede ser descrita como la que ajusta proactivamente la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta a la demanda de gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno. La porción de control de retroalimentación puede ser descrita como la que ajusta de manera reactiva (como incremento o disminución) la velocidad a la cual el flujo de alimentación es proporcionado a la región productora de hidrógeno en respuesta, a la velocidad a la cual el gas hidrógeno producido es consumido por la pila de células energéticas, para producir la salida eléctrica de la pila de células energéticas. La porción de alimentación directa estima la cantidad y/o velocidad de flujo de gas hidrógeno requerida por la pila de células energéticas para satisfacer una porción de la carga aplicada que esté siendo aplicada a ésta. Esta estimación puede ser expresada como una velocidad de flujo estimada de materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno para producir la cantidad deseada, o velocidad de flujo, de gas hidrógeno. Esta estimación incluye determinar la cantidad, o porción de la carga que no está siendo satisfecha por la pila de células energéticas que produce una salida eléctrica de gas hidrógeno que está siendo actualmente producida por el montaje de generación de hidrógeno, o la región productora de hidrógeno del mismo. Esta porción determinada puede correlacionarse con la porción de la demanda, o carga aplicada, que esté siendo suministrada por un montaje de almacenamiento de energía (y/o productor de energía), como el montaje de almacenamiento de energía 75. En consecuencia, en algunas modalidades, la velocidad de alimentación directa puede ser seleccionada sobre la base al menos en parte de la salida eléctrica de la pila de. células energéticas y en parte sobre, la porción de la carga aplicada que esté siendo satisfecha por una fuente de energía diferente a la pila de células energéticas, como por el montaje de almacenamiento de energía (y/o el montaje productor de energía) . Usando constantes de proporcionalidad para escalar la velocidad de alimentación directa determinada puede ser usado el siguiente algoritmo para determinar la velocidad de alimentación directa de los materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno. El algoritmo puede ser configurado para usarse con un montaje de almacenamiento de energía particular (o de tipo particular) vía i y una pila de células energéticas particular (o tipo, tamaño, construcción particular, etc.), vía K2. Esta porción del mecanismo y/o método de control es usada en un arreglo de "alimentación directa" de modo que la velocidad de alimentación responda a cambios en la carga aplicada. La velocidad de alimentación directa puede ser expresada como VelocidaddeAlimentación = fC¡ * (Salida_Eléctrica_del_Montaje_de_Almacenamiento_de_Energia) + K2 * (Salida_Eléctrica_de_la_ Pila_de_Células_Energóticas) La velocidad de alimentación directa puede ser expresada como un porcentaje o fracción de la velocidad máxima o a toda potencia, a la cual el sistema de suministro de materiales de alimentación está adaptado para suministrar materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno. En esa expresión, la velocidad de flujo identificada anteriormente puede ser escalada apropiadamente sobre la base de la velocidad máxima para la cual el sistema de suministro de materiales de alimentación está diseñado para proporcionar materiales de alimentación, o un flujo de alimentación, a la región productora de hidrógeno . El paso de estimación puede (pero no se requiere en todas las modalidades) incluir además predecir la demanda futura de gas hidrógeno. Este paso de predicción, cuando es utilizado puede incrementar o hacer disminuir la velocidad de alimentación que en otras circunstancias seria seleccionada por la porción de alimentación directa sobre la base de cualquier parámetro almacenado o medido que indique una cantidad mayor o menor de gas hidrógeno que pueda ser necesaria en el futuro cercano para satisfacer la carga aplicada con la salida eléctrica de la pila de células energéticas. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos, de esos parámetros pueden incluir el uso histórico y/o datos de demanda, mediciones de temperatura (interna y/o externa del sistema de célula energética), mediciones de hora y/o fecha, mediciones asociadas con el estado de la carga de cualquier dispositivo de almacenamiento de energía asociado, mediciones asociadas con otra fuente de energía que también está adaptada para suministrar una salida eléctrica para satisfacer al menos una porción de la carga aplicada para el dispositivo que consume energía, etc. En respuesta a esta estimación, la porción de alimentación directa del sistema de control determina, o selecciona una velocidad de alimentación para los materiales de alimentación a ser suministrados a la región productora de hidrógeno del montaje de generación de hidrógeno, como por el sistema de suministro de materiales de alimentación. Vía una señal de orden adecuada, como una bomba u otra porción adecuada del sistema de suministro de materiales de alimentación, el sistema de control puede accionar el suministro de materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno a la velocidad de alimentación determinada o seleccionada. Por ejemplo, esta velocidad de alimentación determinada puede ser seleccionada para reducir, o eliminar, la necesidad actual del montaje de almacenamiento de energía para satisfacer una porción de la carga aplicada. Un mecanismo o método ilustrativo, no exclusivo, para determinar la velocidad de alimentación directa es comparar un voltaje de salida seleccionado o deseado para la salida eléctrica de la pila de células energéticas con una medición instantánea .del voltaje de salida verdadero de la salida eléctrica de la pila de células energéticas, e incrementar o hacer disminuir la velocidad de flujo de materiales de alimentación en consecuencia. Como un ejemplo ilustrativo, esto puede ser logrado con cualquier sensor o detector adecuado que esté ¦ en comunicación con el controlador. El mecanismo (y/o método) puede incluir además la consideración de la corriente eléctrica de la pila de células energéticas y el conocimiento de la impedancia de la batería u otro montaje de almacenamiento de energía en el sistema de célula energética. En consecuencia, en algunas modalidades, la velocidad de alimentación directa puede ser seleccionada sobre la base, al menos en parte, de la corriente eléctrica de la pila de células energéticas y la impedancia de la batería u otro montaje de almacenamiento de energía del sistema de célula energética. En aplicaciones, pueden ser usadas constantes de proporcionalidad para escalar la velocidad de alimentación directa determinada. Por ejemplo, puede ser usado el siguiente algoritmo para determinar la velocidad de alimentación directa de materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno. El algoritmo está configurado para usarse con un montaje de almacenamiento de energía particular (o de tipo particular) vía Ki y una pila de células energéticas particular (o de tipo, tamaño, construcción particular, etc.) vía K2. Esta porción del mecanismo y/o método de control es usada en un arreglo de "alimentación directa" de modo que la velocidad de alimentación responda a cambios en la carga aplicada. La velocidad de alimentación directa puede ser expresada como V ' Punto Sel - V r Medido Velocidadde Al imentación = K * + K2 * 11'i HlaaddeedCelulasEnergélicas V Satería Como se discutió, la velocidad de alimentación directa puede ser expresada como porcentaje o fracción de la velocidad máxima, o a toda potencia, a la cual el sistema de suministro de materiales de alimentación está adaptado para suministrar materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno. Como también se discutió anteriormente, en esa expresión, la Velocidad de Alimentación identificada anteriormente puede ser escalada apropiadamente sobre la base de la velocidad de alimentación máxima para la cual el sistema de suministro de materiales de alimentación está diseñado para proporcionar materiales de alimentación, o un flujo de alimentación, a la región productora de hidrógeno. La porción de retroalimentación del sistema de control (y los métodos asociados de control del suministro de materiales de alimentación) está adaptada para ajustar o "cortar", la velocidad de alimentación determinada por la porción de alimentación directa . por el tiempo para incrementar o hacer disminuir selectivamente el consumo de materiales de alimentación por el montaje de generación de hidrógeno. La porción de retroalimentación puede ser programada, o configurada, para ajustar (es decir, incrementar o hacer disminuir) la velocidad de alimentación determinada por la porción de alimentación directa dentro de cantidades o intervalos crecientes predeterminados. Como un ejemplo ilustrativo, no exclusivo, la porción de retroalimentación puede ser adaptada para . incrementar o hacer disminuir selectivamente la velocidad de alimentación dentro de umbrales superior e inferior que sean un porcentaje predeterminado de la velocidad de alimentación determinada por la porción de alimentación directa. Como un ejemplo ilustrativo, no exclusivo, la porción de retroalimentación puede ser adaptada para ajustar la velocidad de alimentación dentro de un porcentaje o intervalo predeterminado, de la velocidad de alimentación existente, como dentro de un intervalo ilustrativo de +/-5%, +/- 10%, +/- 15%, y/o +/- 20% de la velocidad de alimentación existente, o presente, como podría haber sido determinado por la porción de alimentación directa. Está dentro del alcance de la presente descripción que la porción de retroalimentación pueda utilizar diferentes limitaciones de porcentaje umbral superior e inferior y que la limitación de porcentaje determinada puede estar dentro de cualquiera de los ejemplos ilustrativos presentados anteriormente. Por ejemplo, la porción de retroalimentacion puede ser configurada para incrementar selectivamente la velocidad de alimentación dentro de un intervalo más grande de una velocidad de alimentación existente que esté configurada para hacer disminuir selectivamente la velocidad de alimentación, y viceversa. De manera similar, se hace referencia aquí al incremento de la velocidad de alimentación de (uno o más) flujos de alimentación que puedan adicional o alternativamente referirse al incremento de la velocidad a la cual los flujos de alimentación y/o materiales de alimentación son suministrados a la región productora de hidrógeno. La porción de retroalimentacion del sistema de control puede ser programada o configurada de otro modo para verificar selectivamente cualquier parámetro o parámetros adecuados que sean indicativos de que el sistema de suministro de materiales de alimentación está suministrando mas o menos materiales de alimentación de lo que es necesario para producir la cantidad deseada de gas hidrógeno, como la cantidad deseada para producir una salida eléctrica suficiente en la pila de células energéticas para satisfacer la carga aplicada. Como un ejemplo ilustrativo, la porción de retroalimentacion del sistema de control puede ser adaptada para medir, como vía un sensor o detector adecuado que esté en comunicación con el controlador 102, la presión del gas hidrógeno producido por la región productora de hidrógeno, como la presión de gas hidrógeno en el flujo de hidrógeno del producto 254. En experimentos, sobre la base de la porción de retroalimentación o sobre el control de error PI (integral positiva proporcional) de un sistema de suministro de hidrógeno blanco ha probado ser efectivo, aunque esto no se requiere. Este blanco o presión de suministro de hidrógeno, seleccionada, puede ser referido como punto de referencia de hidrógeno para el sistema de célula energética. Un diagrama ilustrativo, no exclusivo, de un algoritmo de control de alimentación adecuado para un sistema de control 100 se ilustra en la Figura 2. Como se ilustra, la porción de alimentación directa del algoritmo de control, o el método asociado, es indicado en 140, y la porción de retroalimentación del algoritmo de control o métodos asociados se indican en 142. En 143, se determina la porción de la carga aplicada que no esta siendo satisfecha por la salida eléctrica de la pila de células energéticas con el gas hidrógeno que está siendo producido con la velocidad de alimentación actual. Como se discutió, esta determinación puede (pero no se requiere) incluir comparar el voltaje de la salida eléctrica de la pila de células energéticas y el voltaje deseado, o seleccionado para esta salida eléctrica. En la Figura 2, el voltaje seleccionado, o de referencia, es indicado en 144 y el voltaje medido es indicado en 146. Como también se discutió, este valor puede ser escalado, afinado o normalizado de otro modo para usarse en un sistema energética particular, como constantes de proporcionalidad y/o consideración de al menos una de la corriente de la salida eléctrica producida por la pila de células energéticas y la impedancia de la batería u otro dispositivo de almacenamiento de energía o montaje de almacenamiento de energía que está adaptado para suministrar al menos una porción de la carga aplicada que no pueda ser satisfecha por la pila de células energéticas. Esos pasos de afinación opcionales son indicados en 148 y 150, respectivamente, con ejemplos ilustrativos de constantes de proporcionalidad opcionales indicadas en 152 y 154, la impedancia indicada en 156, y la corriente indicada en 158. En 160, la porción de control de retroalimentación ajusta la velocidad de alimentación que es estimada por la porción de alimentación directa. Como se discutió, este ajuste puede basarse en una variedad de factores y/o consideraciones, un ejemplo ilustrativo, no exclusivo, de las cuales es una comparación de la presión del flujo de hidrógeno del producto y una presión de hidrógeno del producto seleccionada o predeterminada. La presión de gas hidrógeno medida como se indica en la Figura 2 en 162, y la presión de hidrógeno seleccionada o de referencia es indicada en 164. En 166, se determina la velocidad de alimentación para los materiales de alimentación a la región productora de hidrógeno, o se selecciona sobre la base de las porciones de alimentación directa y retroalimentación . Como se discutió, esta velocidad de alimentación puede ser (pero no se requiere) ser un porcentaje de la velocidad de alimentación máxima que el sistema de suministro de materiales de alimentación esta diseñado o configurado de otro modo para proporcionar. También se muestran en la Figura 2 los dispositivos de control de errores opcionales, los cuales se indican en 168. En algunas modalidades, el sistema de célula energética puede ser descrito como si estuviera adaptado para regular la velocidad de alimentación a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno, con el sistema de control incluyendo una porción de control de alimentación directa y una porción de control de retroalimentación que regula de manera cooperativa la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta al menos en parte de una demanda de gas hidrógeno por la pila de células energéticas para satisfacer la porción de la carga aplicada. En esa modalidad, la porción de control de alimentación directa puede ser descrita como si estuviera adaptada, o configurada, para estimar la velocidad de flujo de gas hidrógeno requerida por la pila de células energéticas para satisfacer la porción de la carga aplicada a ésta, y la porción de control de retroalimentación puede ser descrita como si estuviera adaptada, o configurada para ajusfar la velocidad de flujo de gas hidrógeno estimada por la porción de control de alimentación directa en respuesta a la velocidad a la cual el gas hidrogeno producido por el montaje de generación de hidrógeno es consumido por la pila de células energéticas. Como se discutió, en algunas modalidades, la estimación incluye determinar la porción de la carga aplicada que no este siendo satisfecha por la pila de células energéticas usando el gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno y en algunas modalidades la estimación incluye una comparación del voltaje de la salida eléctrica de la pila de células eléctricas para un voltaje de salida predeterminado o de referencia. La medición del voltaje de la salida eléctrica de la pila de células energéticas puede hacerse en cualquier lugar adecuado y via cualquier mecanismo adecuado. Como ejemplos ilustrativos, no exclusivos, el voltaje de la salida elé.ctrica de la pila de células energéticas puede ser medido en la pila de células energéticas, como en terminales apropiadas de las mismas, o corriente abajo de la pila, como en un módulo de administración de energía, dispositivo de almacenamiento de energía, o de otro modo entre la pila de células energéticas y el montaje que consume energía. En algunas modalidades, la estimación incluye adicional o alternativamente la consideración de al menos una de la impedancia de una batería u otro dispositivo de almacenamiento de energía asociado con la pila de células energéticas y/o la corriente de la salida eléctrica de la pila de células energéticas. Como se discutió, un dispositivo de almacenamiento de energía puede estar asociado con la pila de células energéticas para satisfacer al menos una porción de la carga aplicada cuando e sistema de célula energética no sea capaz de producir una salida eléctrica suficiente para hacerlo. En algunas modalidades, la porción de control de retroalimentación está adaptada, o configurada, para ajusfar (es decir, incrementar o hacer disminuir) la velocidad de flujo estimada verificando un parámetro de operación del sistema de célula energética, como la presión del gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno (la cual puede, pero no se requiere que sea medida como la presión del flujo de hidrógeno del . producto) , que sea indicativa de .que el sistema de suministro de materiales de alimentación está suministrando más o menos materiales de alimentación (es decir, una velocidad de alimentación demasiado alta o baja de los flujos de alimentación y/o materiales de alimentación) que sea necesaria para producir la cantidad de gas hidrógeno requerida o deseada. Como se ilustra en la Figura 1, la pila de células energéticas incluye una pluralidad de células energéticas 20. La pila de células energéticas está adaptada para recibir gas hidrógeno 42 del montaje de generación de hidrógeno, o sistema de procesamiento de combustible productor de hidrógeno, 12 y para recibir un oxidante, como aire 92 de una fuente de aire 48. La pila de células energéticas 24 puede utilizar cualquier tipo adecuado de célula energética. Los ejemplos ilustrativos de células energéticas adecuadas incluyen células energéticas de membrana de intercambio de protones (PEM) y células energéticas alcalinas. La pila 24 (y el sistema 10) también puede ser adaptada para utilizar células energéticas como células energéticas de óxido sólido, células energéticas de ácido fosfórico, células energéticas alcalinas, y células energéticas de carbonato fundido. Para propósitos de ilustración, una célula energética ejemplar 20 en forma de una célula energética PEM se ilustra esquemáticamente en la Figura 3.
Las células energéticas de membrana de intercambio de protones, las cuales también pueden ser referidas como células energéticas de polímero sólido, típicamente utilizan un montaje de membrana-electrodo 26 que consiste de una membrana de intercambio iónico, o electrolítica, 28 localizada entre una región de ánodo 30 y una región de cátodo 32. Cada región 30 y 32 incluye un electrodo 34, es decir un ánodo 36 y un cátodo 38, respectivamente. Cada región 30 y 32 también incluye un soporte 39, como una placa de soporte 40. El soporte 39 puede formar una porción de los montajes de placa bipolares que se discuten con mayor detalle aquí. Las placas de soporte 40 de las células energéticas 20 soportan los potenciales de voltaje relativos producidos por las células energéticas . En operación, el gas hidrógeno 42 del montaje de generación de hidrógeno 12 es suministrado a la región del ánodo, y el aire 44 del suministro de aire, o fuente de aire, 48 es suministrado en la región del cátodo. El gas hidrógeno 42 y el gas oxígeno 44 pueden ser suministrados a las regiones respectivas de la célula energética vía cualquier mecanismo adecuado desde sus fuentes respectivas. El hidrógeno y el oxígeno típicamente se combinan entre sí vía una reacción de oxidación-reducción. Aunque la membrana 28 .restringe el paso de una molécula de hidrógeno, permitirá que un ión hidrógeno (protón) pase a través de esta, en gran medida debido a la conductividad iónica de la membrana. La energía libre de la reacción de oxidación- reducción conduce el protón del gas hidrógeno a través de la membrana de intercambio iónico. Puesto que la membrana 28 también tiende a no ser- eléctricamente conductora, un circuito externo 50 es la trayectoria de energía más baja para el electrón restante, y esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 3. En la región del cátodo 32, los electrones del circuito externo y los protones de la membrana se combinan con oxígeno para producir agua y calor. Los sistemas de administración térmica pueden ser adaptados para regular selectivamente este calor para mantener la célula energética dentro de un intervalo de temperatura de operación predeterminado o seleccionado, como por debajo de una temperatura umbral máxima, y/o por encima de una temperatura umbral mínima. La fuente de aire 48 puede incluir cualquier estructura adecuada para proporcionar una cantidad suficiente de aire u otro oxidante adecuado a la pila de células energéticas y una presión adecuada para usarse en la pila. En algunas modalidades, la fuente de aire incluirá un fuelle, ventilador u otra fuente de aire a presión más baja. En algunas modalidades, la fuente de aire incluirá un compresor u otra fuente de. aire a presión más alta. En algunas modalidades, la fuente de aire puede estar adaptada para proporcionar aire enriquecido en oxigeno o pobre en nitrógeno a la pila de células energéticas. En algunas modalidades, el aire para la pila de células energéticas es extraído del ambiente próximo a la pila de células energéticas, y en algunas modalidades, no es utilizado fuelle u otro mecanismo mecánico para impulsar aire hacia la región del cátodo de la pila de células energéticas. También se muestra en la Figura 3 una purga de ánodo, o flujo de exhaustación 54, el cual puede contener gas hidrógeno, y un flujo de exhaustación de aire del cátodo 55, el cual es típicamente, al menos parcialmente, sino sustancialmente , pobre en gas oxígeno. La pila de células energéticas 24 puede incluir una alimentación de hidrógeno común (u otros reactivos), admisión de aire, y purga de pila y flujos de exhaustación, y en consecuencia incluirá conductos de fluido adecuados para suministrar los flujos adecuados a, y recolectar los flujos de, células energéticas individuales. Igualmente, puede ser usado cualquier mecanismo adecuado para purgar selectivamente las regiones . En la práctica, la pila de células energéticas 24 incluirá una pluralidad de células energéticas con soportes adecuados, como montajes de placa monopolares o bipolares, que separen los montajes de membrana-electrodo adyacentes.
Los montajes de placa bipolar (u otros soportes) permiten esencialmente que los electrones pasen libremente de la región del ánodo de la primera célula a la región del cátodo de la célula adyacente vía el montaje de placa bipolar, estableciendo por lo tanto un potencial eléctrico a través de la pila que puede ser usado para satisfacer una carga aplicada. Este flujo neto de electrones produce una corriente eléctrica que puede ser usada para satisfacer una carga aplicada, como de al menos un dispositivo consumidor de energía 52 y el sistema de célula energética 10. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos de mecanismos adecuados para producir gas hidrógeno a partir de uno o más flujos de alimentación 216 incluyen reformación de vapor y reformación autotérmica, en los cuales son usados catalizadores de reformación para producir gas hidrógeno a partir de un flujo de alimentación que contiene un material de alimentación que contiene carbono 218 y agua. Otros mecanismos adecuados para producir gas hidrógeno incluyen la pirólisis y oxidación parcial catalítica de un material de alimentación que contiene carbono, caso en el cual el material de alimentación no contiene agua. Otro mecanismo adecuado más para producir gas hidrógeno es la electrólisis, caso en el cual el material de alimentación es agua. Los ejemplos de materiales de alimentación que contienen carbono adecuados incluyen al menos un hidrocarburo o alcohol. Los ejemplos de hidrocarburos adecuados incluyen metano, propano, gas natural, diesel, queroseno, gasolina y similares. Los ejemplos de alcoholes adecuados incluyen metanol, etanol y polioles, como el etilen glicol y propilen glicol. Está dentro del alcance de la presente descripción que el procesador de combustible pueda ser adaptado para producir gas hidrógeno utilizando más de un solo mecanismo. El flujo de alimentación 216 puede ser suministrado a la región productora de hidrógeno 212 vía cualquier mecanismo adecuado usando el sistema de control 100. Aunque únicamente se ilustra esquemáticamente un solo flujo de ^alimentación 216 en la Figura 1, puede usarse más de un flujo 216 y esos flujos pueden contener el mismo o diferentes materiales de alimentación. Cuando el material de alimentación que contiene carbono 218 es miscible con agua, el material de alimentación es típicamente, pero no se requiere que sea, suministrado con el componente acuoso del flujo de alimentación 216, como se muestra en la Figura 1. Cuando el material que contiene carbono es inmiscible o solo ligeramente miscible con agua, esos materiales de alimentación son suministrados típicamente a la región productora de hidrógeno 212 en flujos separados, como se muestra en la Figura . En muchas aplicaciones, es deseable que el montaje de generación de hidrógeno produzca un gas hidrógeno al menos sustancialmente puro. En consecuencia, el montaje de generación de hidrógeno incluye una o más regiones productoras de hidrógeno que utilizan un proceso que produce inherentemente gas hidrógeno suficientemente puro, o el montaje de generación de hidrógeno puede incluir dispositivos de purificación y/o separación adecuados que remuevan impurezas del gas hidrógeno producido en la región productora de hidrógeno. Como otro ejemplo, el montaje de generación de hidrógeno puede incluir dispositivos de purificación y/o separación corriente abajo de la región productora de hidrógeno. En el contexto de un sistema de célula energética, el montaje de generación de hidrógeno está adaptado preferiblemente para producir gas hidrógeno sustancialmente puro, y de manera aún más preferible, el procesador de combustible está adaptado para producir gas hidrógeno puro. Para los propósitos de la presente descripción, el gas hidrógeno sustancialmente puro es más de 90%, preferiblemente más de 95% puro, de manera más preferible más de 99% puro y de manera aún más preferible más de 99.5% puro. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos, de procesadores de combustible adecuados son descritos en las Patentes Estadounidenses Nos. 6,221,117, 5,997,594, 5,861,137, y las publicaciones de solicitud de patente Estadounidense peadientes Nos. 2001/0045061, 2003/0192251, y 2003/0223926. Todas las descripciones de las patentes identificadas anteriormente y las solicitudes de patente se incorporan por lo tanto como referencia para todos los propósitos. Para propósitos de ilustración, la siguiente discusión describirá el montaje de generación de hidrógeno 212 como un reformador de vapor adaptado para recibir ur flujo de alimentación 216 que contiene un material de alimentación que contiene carbono 218 y agua 220. Sin embargo, está dentro del alcance de la descripción que el montaje de generación de hidrógeno 212 puede tomar otras formas, como se discutió anteriormente. Un ejemplo de un reformador de vapor adecuado se muestra en la Figura 5 y se indica generalmente en 230. El reformador 230 incluye una región de reformación, o de producción de hidrógeno, la región 232 que incluye un catalizador de reformación de vapor 234. De manera adicional o alternativa, el reformador 230 puede ser un reformador autotérmico que incluya un catalizador de reformación autotérmica. En la región de reformación 232, se produce un flujo de reformado 236 del agua y el material de alimentación que contiene carbono en el flujo de alimentación 216. El flujo reformado típicamente contiene gas hidrógeno y otros gases. En el contexto el montaje de generación de hidrógeno, un procesador de combustible, generalmente, un flujo de. gas mezclado que contiene gas hidrógeno como su componente mayoritario es producido a partir del flujo de alimentación. El flujo de gas mezclado típicamente incluye otros gases también. Los ejemplos ilustrativos, no exclusivos de esos otros gases, o impurezas, incluyen una o más de impurezas ilustrativas como el monóxido de carbono, dióxido de carbono, agua, metano y material de alimentación sin reaccionar. El gas mezclado, o flujo reformado puede ser suministrado a una región de separación, o región de purificación, 238, donde el gas hidrógeno es purificado. En la región de separación 238, el flujo que contiene hidrógeno es separado en uno o más flujos de subproducto, los cuales son ilustrados colectivamente en 240 y que típicamente incluyen al menos una porción sustancial de los otros gases, y un flujo rico en hidrógeno 242, el cual contiene al menos gas hidrógeno sustancialmente puro. El flujo rico en hidrógeno puede ser descrito como aquel que contiene una concentración mayor de gas hidrógeno y/o una concentración menor de otros gases que el flujo de gas mezclado. El flujo de subproducto puede ser descrito como si tuviera una concentración mayor de uno o más de los otros gases y/o una concentración menor de gas hidrógeno que el flujo de gas mezclado. El flujo de subproducto puede, pero no se requiere, contener algo de gas hidrógeno.
La región de separación puede utilizar cualquier proceso de separación adecuado, incluyendo un proceso de separación controlado por presión. En la Figura 5, el flujo rico en hidrógeno 242 se muestra formando el flujo de hidrógeno del producto 25 . Un ejemplo de una estructura adecuada para usarse en la región de separación 238 es un módulo de membrana 244, el cual contiene una o más membranas selectivas de hidrógeno 246. Los ejemplos de módulos de membrana adecuados formados a partir de una pluralidad de membranas de metal selectivas de hidrógeno se describen en la Patente Estadounidense No. 6,319,306, toda la descripción de la cual se incorpora por lo tanto como referencia para todos los propósitos. En la patente "306, una pluralidad de membranas generalmente planas se montan juntas en un módulo de membrana que tiene canales de flujo a través de los cuales se suministra un flujo de gas impuro a las membranas, un flujo de gas purificado es cosechado de las membranas y un flujo de subproducto es removido de las membranas. Se usan juntas, como juntas de grafito flexibles, para lograr sellos alrededor de los canales de flujo de alimentación y permeado. También se describen en la solicitud identificada anteriormente membranas selectivas de hidrógeno tubulares, las cuales también pueden. ser usadas. Otros ejemplos ilustrativos, no exclusivos, de membranas y módulos de membrana adecuados se describen en las patentes y solicitudes incorporadas anteriormente, asi como en las Solicitudes de Patente Estadounidense No de Serie 10/067,275 y 10/027,509, todas las descripciones de las cuales se incorporan por lo tanto como referencia en su totalidad para todos los propósitos. Las membranas 246 también pueden ser intet,- adas directamente en la región productora de hidrógeno u otra porción del montaje de generación de hidrógeno 212. Las membranas selectivas de hidrógeno, planas delgadas pueden ser formadas de cualquier material adecuado, como al menos uno de paladio y una aleación de paladio. Las aleaciones de paladio ilustrativas incluyen aleaciones de paladio con oro, plata y/o cobre, con un ejemplo particular y siendo una aleación de paladio con 35% en peso a 45% en peso de cobre, como aproximadamente 40% de cobre. Esas membranas, las cuales también pueden ser referidas como membranas selectivas de hidrógeno, son formadas típicamente a partir de una hoja delgada de metal que es de aproximadamente 0.001 pulgadas de espesor (0.0254 mm) . Está dentro del alcance de la presente descripción, sin embargo, que las membranas pueden ser formadas a partir de aleaciones de metal y/o composiciones selectivas de hidrógeno diferentes a aquellas discutidas anteriormente, cerámicas, o composiciones . de carbono permeables y selectivas de hidrógeno. Las membranas pueden tener espesores que sean más grandes o más pequeñas que las discutidas anteriormente. Por ejemplo, la membrana puede hacerse más delgada, con un incremento conmensurado en el flujo de hidrógeno. Las membranas permeables al hidrógeno pueden ser arregladas en cualquier configuración adecuada, como arregladas en pares alrededor de un canal de perneado común como se describe en las solicitudes de patente incorporadas. La membrana o membranas selectivas de hidrógeno pueden tomar otras configuraciones también, como configuraciones tubulares las cuales se describen en laS patentes incorporadas. Otro ejemplo de un proceso de separación a presión adecuado para usarse en la región de separación 238 es la adsorción oscilante a presión (PSA), con un montaje de adsorción oscilante a presión siendo indicado en las lineas punteadas en 247 en las Figuras 5 y 6. En un proceso PSA, las impurezas gaseosas son removidas de un flujo que contiene gas hidrogeno. La PSA se basa en el principio de que ciertos gases, bajo condiciones apropiadas de temperatura y presión serán adsorbidas sobre un material adsorbente más fuertemente que otros gases. Típicamente, son las impurezas las que son adsorbidas y de este modo removidas del flujo reformado 236. El éxito de usar la PSA para la purificación de hidrógeno se debe a la adsorción relativamente fuerte de los gases de impurezas comunes (como CO, Co2, hidrocarburos incluyendo el CH4 y N2) sobre el material adsorbente. El hidrógeno se adsorbe solo muy débilmente y de éste modo el hidrógeno pasa a través del lecho adsorbente mientras las impurezas son retenidas sobre el material adsorbente. Las impurezas gaseosas, ce ..o NH3, H2S y H20, se adsorben muy fuertemente sobre el n.< terial adsorbente y por lo tanto son removidas del flujo 236 junto con otras impurezas. Si el material adsorbente va a ser regenerado y esas impurezas están presentes en el flujo 236, la región de separación 238 preferiblemente : cluyen un dispositivo adecuado que está adaptado para remover esas impurezas antes del suministro del flujo 236 al material adsorbente debido a que es más difícil desorber esas impurezas . La adsorción de impurezas gaseosas ocurre a presión elevada. Cuando la presión es reducida, las impurezas son desorbidas del material adsorbente, regenerando de este modo el material adsorbente. Típicamente, la PSA es un proceso cíclico y requiere al menos dos lechos para la operación continua (en oposición al de lotes) . Los ejemplos de materiales adsorbentes adecuados que pueden ser usados en los lechos adsorbentes son carbón y zeolitas activadas, especialmente zeolitas de 5 Á (5 angstrom) . El material adsorbente esta comúnmente en forma de gránulos y es colocado en un recipiente cilindrico a presión que utiliza una configuración de lecho empaquetado convencional. Deberá comprenderse, sin embargo, que pueden ser usadas otras composiciones de material, formas y configuraciones de material adsorbente adecuadas. Como se discutió, también está dentro del alcance de la descripción que al menos algo de la purificación del gas hidrógeno sea efectuado entre el montaje de generación de hidrógeno y la pila de células energéticas. Esa construcción es ilustrada esquemáticamente en lineas sombreadas en la Figura 5, en la cual la región de separación 238' es descrita corriente abajo de la armadura 231 del montaje de generación de hidrogeno 212. El reformador 230 puede comprender, pero no necesariamente incluir de manera adicional o alternativa una región de pulido 248, como se muestra en la Figura 6. Como se muestra, la región de pulido 248 recibe el flujo rico en hidrogeno 242 de la región de separación 238 y purifica aún más el flujo reduciendo la concentración de, o removiendo, composiciones seleccionadas en el. Cuando es usada una región de pulido sin una región de separación, la región de pulido puede recibir el flujo de gas mezclado. Como una variación más, la región de pulido puede recibir el flujo de gas mezclado, y una región de separación pueda recibir. el flujo de salida de la región de pulido.
Como un ejemplo ilustrativo, no exclusivo, cuando se pretende que el flujo 242 sea usado en una pila de células energéticas, como la pila 24, las composiciones que pueden dañar la pila de células energéticas, como el monóxido de carbono y el dióxido de carbono, pueden ser removidas del flujo rico en hidrógeno. Para algunas pilas de células energéticas, es deseable que la concer, Lración de monóxido de carbono en el flujo de hidrógeno del producto sea menor de 10 ppm (partes por millón) , menos de 5 ppm, o aún menos de 1 ppm. La' concentración de dióxido de carbono puede ser mayor que la de monóxido de carbono. Por ejemplo, concentraciones de menos de 25% de dióxido de carbono pueden ser aceptables para algunas pilas de células energéticas. Sin embargo, para algunas pilas de células energéticas, puede ser deseable que la concentración de dióxido de carbono en el flujo de hidrógeno del producto sea menos de 10% de menos del 1% o menos de 50 ppm. Deberá comprenderse que las concentraciones máximas aceptables presentadas aqui son ejemplos ilustrativos, y que pueden ser usadas concentraciones diferentes a aquéllas presentadas aqui y estar dentro del alcance de la presente descripción. Por ejemplo, usuarios o fabricantes particulares pueden requerir niveles o intervalos de concentración mínimos o máximos que sean diferentes a aquéllos identificados aquí. De. manera similar, cuando el montaje de generación de hidrógeno 212 no se ha usado con una pila de células energéticas, o cuando sea usado con una pila de células energéticas que sea más tolerante a esas impurezas, - entonces el flujo de hidrogeno del producto puede contener cantidades más grandes de esos gases. La región 248 puede incluir cualquier estructura adecuada para remover o reducir la concentración de las composiciones seleccionadas en el flujo 242. Por ejemplo, cuando el flujo de producto se pretenda usar en una pila de células energéticas PEM u otro dispositivo que será dañado si el flujo contiene más de las concentraciones determinadas de monóxido de carbono o dióxido de carbono, puede ser deseable incluir al menos un lecho catalizador de la metanacion 250. El lecho 250 convierte el monóxido de carbono y dióxido de carbono en metano y agua, ambos de los cuales no dañarán una pila de células energéticas PEM. La región de pulido 248 también puede incluir otro dispositivo productor de hidrógeno 252, como otro lecho de catalizador de reformación, para convertir cualquier material de alimentación sin reaccionar al gas hidrógeno. En esa modalidad, es preferible que el segundo lecho de catalizador de reformación se encuentre corriente arriba del lecho de catalizador de la metanacion para no reintroducir dióxido de carbono o monóxido de carbono corriente abajo del. lecho de catalizador de la metanacion..
Los reformadores de vapor típicamente oper m a temperaturas en el intervalo de 200°C y 800°C, y a presiones en el intervalo de 50 psi y 1000 psi (3.51 kgf/cm2 y 70.31 kgf/cm2) , aunque las temperaturas y presiones fuera de esos intervalos están dentro del alcance de la descripción, dependiendo del tipo y configu >... jión particular del procesador de combustible que sea \ ido. Puede ser usado cualquier mecanismo de calentamiento adecuado que proporcione este calor, como un calentador, quemador, catalizador de la combustión, o similar. El montaje de calentamiento puede ser externo al procesa :>r o puede formar una cámara de combustión que forme parte del procesador de combustible. El combustible para el montaje de calentamiento puede ser provisto por el sistema de procesamiento de combustible, por el sistema de célula energética, por un agente externo, o cualquier combinación de las mismas. En las Figuras 5 y 6, el reformador 230 se muestra incluyendo una armadura 231 en la cual están contenidos los componentes descritos anteriormente. La armadura 231, la cual también puede ser referida como un alojamiento, permite que el procesador de combustible, como el reformador 230, se mueva como una unidad. También protege los componentes del procesador de combustible contra el daño proporcionando un recinto protector y reduce la demanda- de calentamiento del montaje de generación de hidrógeno debido a que los componentes de montaje de generación de hidrógeno pueden ser calentados como una unidad. La armadura 231 puede, pero no necesariamente, incluye material aislante 233, como un material aislante sólido, material aislante de mantilla, o una cavidad llena con aire. Está dentro del alcance de la descripción, sin embargo, que el reformador pueda ser formado sin un alojamiento o armadura. Cuando el reformador 230 incluye material aislante 233, el material aislante puede estar interno a la armadura, externo a la armadura, o ambos. Cuando el material aislante esté externo a una armadura que contiene las regiones de reformación, separación y/o pulido descritas anteriormente, el procesador de combustible puede incluir además una cubierta exterior o camisa externa al aislamiento . Está además dentro del alcance de la descripción que uno o más de los componentes pueda extenderse más allá del revestimiento o localizarse externo a al menos el revestimiento 231. Por ejemplo, y como se ilustra esquemáticamente en la Figura 6, la región de pulido 248 puede ser la armadura externa 231 y/o una porción de la región de reformación 232 puede extenderse más allá de la armadura. Otros ejemplos de montajes de generación de hidrógeno que demuestran esas configuraciones son ilustradas en las referencias incorporadas y discutidas con mayor detalle aquí. Aunque el procesador de combustible 212, el sistema de suministro de material de alimentación 217, la pila de células energéticas 24 y el dispositivo que consume energía 52 pueden todos ser formados a partir de uno o más componentes discretos, también está dentro del alcance de la descripción que dos o más de esos dispositivos pueden ser integrados, combinados o montados de otro modo dentro de un alojamiento o cuerpo externo. Por ejemplo, el montaje de generación de hidrógeno y el sistema de suministro de material de alimentación pueden ser combinados para proporcionar un dispositivo productor de hidrógeno con un sistema de suministro de materiales de alimentación a bordo, o integrado. De manera similar, puede agregarse una pila de células energéticas para proporcionar un dispositivo generador de energía con un sistema de suministro de materiales de alimentación integrado. El sistema de célula energética 10 puede (pero no se requiere) adicionalmente ser combinado con uno o más dispositivos que consumen energía 52 para proporcionar el dispositivo con una fuente de energía integrada, a bordo, auxiliar. Los ejemplos adicionales ilustrativos, no exclusivos de los sistemas de célula energética productores de hidrógeno, y componentes de los mismos, se describen en las Patentes Estadounidenses Nos. 6,319,306, 6,221,1 7, 5,997,594, 5,861,137, Publicaciones de Patente Estadounidenses pendientes Nos. 2001/0045061, 2003/0192251, y 2003/0223926 y solicitudes de Patente Estadounidenses pendientes Nos. de Series 11/263,726, 11/404,721, y 11/229, 365. Las descripciones de las patences y solicita.. S de patente identificadas anteriores se incorporan por lo tanto como referencia.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL Los sistemas de célula energética productores de hidrógeno descritos aquí son aplicables a las industrias de producción de energía, y de manera más particular a las industrias de células energéticas. Se cree que la descripción expuesta aquí abarca múltiples invenciones distintas con utilidad independiente. Aunque cada una de esas invenciones ha sido descrita en su forma preferida, las modalidades específicas de las mismas como se describen e ilustran aquí no deben considerarse en un sentido limitante puesto que son posibles numerosas variaciones. La materia objeto de la descripción inc ..ye todas las combinaciones y subcombinaciones novedosas y no obvias de los diferentes elementos, características, funciones y/o propiedades descritas aquí. De manera similar, donde las reivindicaciones citen el elemento "un." o "un primero" o equivalentes de los mismos, deberá comprenderse que esas reivindicaciones incluyen la incorporación de uno o más de esos elementos, sin requerir ni excluir dos o más de esos elementos. Se cree que las siguientes reivindicaciones señalan particularmente ciertas combinaciones y subcombinaciones que están dirigidas a una de las invenciones descritas y son novedosas y no obvias. Las invenciones incorporadas en otras combinaciones y subcombinaciones de características, funciones, elementos y/o propiedades pueden ser reclamadas a través de enmiendas de las presentes reivindicaciones o la presentación de nuevas reivindicaciones en ésta o una solicitud relacionada. Las reivindicaciones enmendadas o nuevas, si están dirigidas a una invención diferente o dirigidas a la misma invención, ya sea diferentes, más amplias, o más estrechas o iguales en alcance a las reivindicaciones originales, se consideran incluidas dentro de la materia objeto de las invenciones de la presente descripción.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1. Sistema de célula energética, que compre. Je: un montaje de generación de hidrógeno con una región productora de hidrógeno que produce gas hidrógeno a partir de al menos un material de alimentación; un sistema de suministro de materia - ..'e alimentación que suministra un flujo de alimentacic · : ··3 contiene al menos un material de alimentación al montaje de generación de hidrógeno; una pila de células energéticas que recibe e_ bas hidrógeno producido por el montaje de generacic de hidrógeno y produce una salida eléctrica del mismo para satisfacer al menos una porción de una carga aplicada; / un sistema de control que está adaptado para regular la velocidad de alimentación a la cual el flu~i~> de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno, donde el sistema de control incluye una porción de control de alimentación directa y una porción de control de retroalimentación que regulan de manera cooperativa la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrada, a la región productora de hidróger. ..n respuesta al menos en parte a una demanda del gas hidrógeno por la pila de células energéticas para satisfacer la porción de la carga aplicada; donde la porción de co: . l de alimentación directa determina la porción de la ga aplicada que no está siendo satisfecha por la pila de células energéticas usando el gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno para estimar la velocidad de flujo de gas hidrógeno requerida por la pila de células energéticas para satisfacer la porción de la carga aplicada a éste, y donde además la porción de control de retroalimentación está adaptada para ajusfar la velocidad de flujo del gas hidrógeno estimada por la porción de control de alimentación directa en respuesta a la velocidad en la cual el gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno es consumido por la pila de células energéticas. 2. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde la porción de control de alimentación directa está adaptada para estimar la velocidad de flujo de gas hidrógeno requerida por la pila de células energéticas seleccionando una velocidad de alimentación del flujo de alimentación en respuesta al menos en parte a una comparación del voltaje de la salida eléctrica de la pila de células energéticas con un voltaje de salida predeterminado. 3. Sistema de célula energética según la reivindicación 2, donde la comparación incluye ajusfar la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a la impedancia de un dispositivo de almacenamiento de energía asociado con el sistema de célula energética. 4. Sistema de célula energética según la reivindicación 2, donde la comparación incluye ajustar la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a la corriente de la salida eléctrica de la pila de células energéticas . 5. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde la porción de control de alimentación directa está adaptada además para predecir una demanda futura de gas hidrógeno por la pila de células energéticas y para ajustar selecti amente la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a esto. 6. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde el sistema de control está adaptado para verificar y regular selectivamente la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta al menos en parte a la carga aplicada al sistema de célula energética por un montaje que consume energía. 7. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde la porción de control de retroalimentación verifica un parámetro de operación del sistema de célula energética que es indicativo de que el sistema de suministro del material de alimentación está suministrando más o menos material de alimentación que el. que es necesario para producir la cantidad requerida de gas hidrógeno . 8. Sistema de célula energética según la reivindicación 7, donde el parámetro de operación es la presión del gas hidrógeno producido por la región productora de hidrógeno. 9. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde la porción de control de retroalimentación está adaptada para ajustar la velocidad de alimentación estimada por la porción de alimentación directa en cantidades crecientes predeterminadas. 10. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde la porción de control de retroalimentación está adaptada para ajustar la velocidad de alimentación estimada por la porción de alimentación directa en porcentajes predeterminados de la velocidad de alimentación . 11. Sistema de célula energética según la reivindicación 1, donde el sistema de control incluye un controlador que está en comunicación con un montaje detector, y donde el montaje detector está adaptado para medir parámetros de operación seleccionados del sistema de célula energética. 12. Sistema de célula energética según la reivindicación 11, donde el sistema de control está adaptado para verificar y regular selectivamente le» velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región de producción de hidrógeno en respuesta al menos en parte a los parámetros medidos por el montaje detector. 13. Sistema de célula energética según reivindicación 1, donde el flujo de alimentación contier.: agua y un material de alimentación que contiene carbono. 14. Método para controlar la velocidad de flujo del material de alimentación suministrado a una región de producción de hidrógeno del sistema de célula energétic-productor de hidrógeno que contiene una pila de células energéticas, el método comprende: regular la velocidad de flujo del material de alimentación a la región productora de hidrógeno de un montaje de generación de hidrógeno de manera cooperativa: estimar la velocidad de flujo del material de alimentación requerida para producir suficiente gas hidrógeno para que la pila de células energéticas produzca una salida energética que satisfaga una carga aplicada que sea aplicada a la pila de célula., energéticas, donde la estimación se basa al menos en parte en la determinación de una porción de la carga aplicada que no está siendo satisfecha por la pila de células energéticas, usando el gas hidrógeno generado por el montaje de generación de hidrógeno; y ajustar la velocidad de flujo estimada de material de alimentación en respuesta a la velocidad a la cual el gas hidrógeno producido por el montaje de 5 generación de hidrógeno es consumido por la pila de células energét icas . 15. Método según la reivindicación 14, donde la estimación incluye además predecir una demanda futura de gas hidrógeno por la pila de células energéticas y ajustar 10 la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a éste. 16. Método según la reivindicación 14, donde la estimación incluye seleccionar una velocidad de alimentación para el flujo de alimentación en respuesta al 15 menos en parte a una comparación del voltaje de la salida eléctrica de la pila de células eléctricas, con un voltaje de salida predeterminado. 17. Método según la reivindicación 16, donde la comparación incluye ajustar la velocidad de flujo estimada 20 de gas hidrógeno en respuesta a la impedancia de un dispositivo de almacenamiento de energía asociado con el sistema de célula energética. 18. Método según la reivindicación 16, donde la comparación incluye ajustar la velocidad de flujo estimada 25. de gas hidrógeno en respuesta a la. corriente de la salida eléctrica de la pila de células energéticas. 19. Método según la reivindicación 14, donde el método incluye verificar y regular selectivamente la velocidad de flujo a la cual es suministrado el material de alimentación a la región productora de hidrógeno en respuesta al menos en parte a la carga aplicada al sistema de célula energética por un montaje que consume energía. 20. Método según la reivindicación 14, donde el ajuste incluye verificar un parámetro de operación del sistema de célula energética que es indicativo de que el sistema de suministro del material de alimentación está suministrando más o menos materiales de alimentación que el que es necesario para producir la cantidad de gas hidrógeno requerida . 21. Método según la reivindicación 20, donde el parámetro de operación es la presión del gas hidrógeno producido por la región productora de hidrógeno. 22. Método según la reivindicación 14, donde el ajuste incluye ajustar la velocidad de alimentación estimada por la porción de alimentación directa en cantidades crecientes predeterminadas. 23. Método según la reivindicación 14, donde el ajuste incluye ajustar la velocidad de alimentación estimada por la porción de alimentación directa en porcentajes predeterminados de la velocidad de alimentación. 24. Sistema de célula energética, que comprende: un montaje de generación de hidrógeno con una región productora de hidrógeno que produce gas hidrógeno a partir de al menos un material de alimentación; un sistema de suministro de material de alimentación que suministra un flujo de alimentación que contiene al menos un material de alimentación al montaje de generación de hidrógeno; una pila de células energéticas que recibe gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno y produce una salida eléctrica del mismo para satisfacer al menos una porción de una carga aplicada; y medios de control para regular la velocidad de alimentación a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno, donde los medios de control incluyen medios de control de alimentación directos y medios de control de retroalimentación que regulan de manera cooperativa la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta al menos en parte a una demanda de gas hidrógeno por la pila de células energéticas para satisfacer la porción de la carga aplicada; donde los medios de control de alimentación directa estiman la velocidad de flujo de gas hidrógeno requerida por la pila de células . energéticas para satisfacer la porción de la carga aplicada a ésta, y donde además los medios de control de retroalimentación ajustan la velocidad de flujo de gas hidrógeno estimada por la porción de control de alimentación directa en respuesta a la velocidad a la cual el gas hidrógeno producido por el montaje de generación de hidrógeno es consumido por la pila de células energéticas. 25. Sistema de células energéticas según la reivindicación 24, donde los medios de control de alimentación directa estiman la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta a la fórmula: VelocidaddeAlimentación = Ki * (Salida_Eléctrica_del_Montaje_de__Almacenamien to_de_Energía) + K2 * (Salida_Eléctrica_de_la_ Pila_de_Células_Energéticas) , donde la Velocidad de Alimentación es una fracción de una velocidad de alimentación máxima del sistema de suministro del material de alimentación, y i y K2 son constantes de proporcionalidad. 26. Sistema de células energética según la reivindicación 24 donde los medios de control de alimentación directa estiman la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta a la fórmula: V y Punto Sel - V y Medido VelocidaddeAl imentación = K, + K 2 * I PiladeCélulasEncrgélicas J Balería donde la Velocidad de Alimentación es una fracción de la velocidad de alimentación máxima del sistema de suministro de material de alimentación, VpUnto_sei es un voltaje predeterminado de la salida eléctrica de la pila de célula energética, Vmedi o es un voltaje medido de la salida eléctrica de la pila de célula energética, ZBatería es la impedancia de un dispositivo de almacenamiento de energía asociado con el sistema de célula energética, ?? y K2 son constantes de proporcionalidad, y IPUadecéiuiasEnergéticas es la corriente de la salida eléctrica de la pila de células energéticas . 27. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde la porción de control de alimentación directa está adaptada para estimar la velocidad de flujo de gas hidrógeno requerida por las células energéticas seleccionadas a una velocidad de alimentación para el flujo de alimentación en respuesta al menos en parte a una comparación del voltaje de la salida eléctrica de la pila de células energéticas a un voltaje de salida predeterminado. 28. Sistema de célula energética según la ¦ reivindicación 27, donde la comparación incluye ajustar la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a la impedancia de un dispositivo de almacenamiento de energía asociado con el sistema de célula energética. 29. Sistema de célula energética según la reivindicación 27, donde la comparación incluye ajustar la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a la corriente de la salida eléctrica de la pila de células energéticas . 30. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde la porción de control de alimentación directa esta adaptada además para predecir una demanda futura de gas hidrógeno por la pila de células energéticas y para ajustar selectivamente la velocidad de flujo estimada de gas hidrógeno en respuesta a esto. 31. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde el sistema de control esta adaptado para verificar y regular selectivamente la velocidad a . la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta al menos en parte a la carga aplicada al sistema de célula energética por un montaje que consume energía. 32. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde la porción de control de retroalimentación verifica un parámetro de operación del sistema de célula energética que es indicativo de que el sistema de suministro de material de alimentación esta proporcionando más o menos material de alimentación del que es necesario para producir la cantidad requerida de gas hidrógeno. 33. Sistema de célula energética según la reivindicación 32, donde el parámetro de operación es la presión del gas hidrógeno producido por la región productora de hidrogeno. 34. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde la porción de control de retroalimentación está adaptada para ajustar la velocidad de alimentación estimada por la porción de alimentación directa en cantidades crecientes predeterminadas. 35. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde la porción de control de retroalimentación está adaptada para ajustar la velocidad de alimentación estimada por la porción de alimentación directa en porcentajes predeterminados de la velocidad de alimentación . 36. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde el sistema de control incluye un controlador que está en comunicación con un montaje de detección, y donde el montaje de detección está adaptado para medir los parámetros de operación seleccionados del sistema de célula energética. 37. El sistema de célula energética según la reivindicación 36, donde el sistema de control está adaptado para verificar y regular selectivamente la velocidad a la cual el flujo de alimentación es suministrado a la región productora de hidrógeno en respuesta al menos en parte a los parámetros medidos pur el montaje de detección. 38. Sistema de célula energética según la reivindicación 24, donde el flujo de alimentación contiene agua y un material de alimentación que contiene carbón.
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