一种固体氧化物燃料电池系统及其控制方法与流程

本发明涉及固体氧化物燃料电池，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池系统及其控制方法。

背景技术：

1、固体氧化物燃料电池具有较高的发电效率，污染物排放低，且可直接使用天然气、生物质气、煤气化气等多种碳氢燃料。相比于其它燃料电池，其具有效率高、燃料范围广和无需采用贵金属电极等优点。固体氧化物燃料电池的阳极尾气还含有一定量的燃料，为进一步提升固体氧化物燃料电池的效率，需对阳极尾气进一步进行利用。但是阳极尾气中含有大量水蒸气，导致进入电堆的燃料浓度降低，影响发电系统的发电效率。同时，动力装置导致负载功耗增加，需进一步的优化负载功耗，提升系统的发电效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种固体氧化物燃料电池系统及其控制方法，通过将第一电堆模组和第二电堆模组串联的结构，第二电堆模组产生的第二阳极尾气继续作为第一电堆模组的燃料来源，第一控制器还可以根据水碳比的实际值与第一阈值之间的关系确定散热器的转速，从而调节进入第二电堆模组燃料的水碳比，以确保系统所需的水含量的前提下，以提升燃料浓度，实现系统发电效率提升。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，包括：第一电堆模组、第二电堆模组、第一换热器、第二换热器、冷凝器、第一控制器和散热器；

3、所述第一换热器的第一端接收外界的燃气，所述第一换热器的第二端与所述第一电堆模组的第一端连接；所述第一换热器用于将所述燃气加热后传输至所述第一电堆模组；

4、所述第一电堆模组的第二端与所述第二换热器的第一端连接，所述第一电堆模组将工作产生的第一阳极尾气通过所述第二换热器传输至所述冷凝器的第一端；所述第二换热器的第二端与所述冷凝器的第一端连接，所述第二换热器的第三端与所述第二电堆模组的第一端连接；所述第二电堆模组的第二端与所述第一换热器的第一端连接，所述第二电堆模组将工作产生的第二阳极尾气传输至所述第一换热器；

5、所述冷凝器的第二端与所述散热器的第一端连接，所述冷凝器的第三端与所述散热器的第二端连接，所述冷凝器的第四端与所述第二换热器的第四端连接；所述冷凝器用于对所述第一阳极尾气进行冷却，并产生液态水；

6、所述散热器用于对流经所述冷凝器的冷却液进行散热，以调节所述冷凝器的冷却温度；

7、所述第一控制器的第一端与所述冷凝器的第四端通讯连接，所述第一控制器的第二端与所述散热器的控制端通讯连接；

8、所述第一控制器用于获取经所述冷凝器处理后的第一阳极尾气中的水碳比，并根据所述水碳比与第一阈值之间的关系控制所述散热器的转速，以调节所述冷凝器对所述第一阳极尾气中水蒸气的冷凝量。

9、可选的，还包括循环泵；

10、所述循环泵的第一端与所述第二电堆模组的第二端连接，所述循环泵的第二端与所述第一换热器的第一端连接；

11、所述循环泵用于为所述第二阳极尾气的循环提供动力。

12、可选的，还包括第二控制器；

13、所述第二控制器的第一端与所述第一换热器的第二端通讯连接，所述第二控制器的第二端与所述循环泵的控制端通讯连接；

14、所述第二控制器用于获取进入所述第一电堆模组燃料中的水碳比，并根据所述水碳比与第二阈值之间的关系调节所述循环泵的转速。

15、可选的，还包括燃烧器；

16、所述燃烧器的第一端与所述第二电堆模组的第二端连接，所述燃烧器的第二端与所述第一换热器的第三端连接；

17、所述燃烧器用于燃烧所述第二阳极尾气，并生成高温烟气；所述高温烟气流经所述第一换热器，以与所述外界的燃气进行热交换。

18、可选的，还包括阳极冷却器；

19、所述阳极冷却器的第一端与所述第二电堆模组的第二端连接，所述阳极冷却器的第二端与所述循环泵连接；

20、所述阳极冷却器用于对所述第二阳极尾气进行冷却。

21、可选的，还包括冷却水泵；

22、所述冷却水泵的第一端与所述散热器的第二端连接，所述冷却水泵的第二端与所述冷凝器的第三端连接；

23、所述冷却水泵用于为所述冷却液提供动力。

24、可选的，还包括第一温度传感器；

25、所述第一温度传感器的检测端设置于所述冷却水泵的第二端；所述第一温度传感器用于检测流入所述冷凝器中的冷却液温度。

26、可选的，还包括第二温度传感器；

27、所述第二温度传感器的检测端设置于所述阳极冷却器的第二端，所述第二温度传感器用于检测所述第二阳极尾气的温度。

28、可选的，还包括水箱；

29、所述水箱与所述冷凝器的第四端连接；所述水箱用于收集并排出所述冷凝器的多余液态水。

30、根据本发明的第二方面，提供了一种固体氧化物燃料电池系统的控制方法，用于执行本发明的第一方面中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，所述控制方法包括：

31、获取经冷凝器处理后的第一阳极尾气中的水碳比；

32、当所述水碳比大于第一阈值时，增加散热器的转速，以增加所述第一阳极尾气中水蒸气的冷凝量；

33、当所述水碳比小于或等于所述第一阈值时，减小所述散热器的转速，以降低所述第一阳极尾气中水蒸气的冷凝量。

34、本发明公开了一种固体氧化物燃料电池系统及其控制方法，包括：第一电堆模组、第二电堆模组、第一换热器、第二换热器、冷凝器、第一控制器和散热器；第一换热器的第一端接收外界的燃气，第一换热器的第二端与第一电堆模组的第一端连接；第一换热器用于将燃气加热后传输至第一电堆模组；第一电堆模组的第二端与第二换热器的第一端连接，第一电堆模组将工作产生的第一阳极尾气通过第二换热器传输至冷凝器的第一端；第二换热器的第二端与冷凝器的第一端连接，第二换热器的第三端与第二电堆模组的第一端连接；第二电堆模组的第二端与第一换热器的第一端连接，第二电堆模组将工作产生的第二阳极尾气传输至第一换热器；冷凝器的第二端与散热器的第一端连接，冷凝器的第三端与散热器的第二端连接，冷凝器的第四端与第二换热器的第四端连接；冷凝器用于对第一阳极尾气进行冷却，并产生液态水；散热器用于对流经冷凝器的冷却液进行散热，以调节冷凝器的冷却温度；第一控制器的第一端与冷凝器的第四端通讯连接，第一控制器的第二端与散热器的控制端通讯连接；第一控制器用于获取经冷凝器处理后的第一阳极尾气中的水碳比，并根据水碳比与第一阈值之间的关系控制散热器的转速，以调节冷凝器对第一阳极尾气中水蒸气的冷凝量。本发明提供的燃料电池系统，通过将第一电堆模组和第二电堆模组串联的结构，第二电堆模组产生的第二阳极尾气继续作为第一电堆模组的燃料来源，第一控制器还可以根据水碳比的实际值与第一阈值之间的关系确定散热器的转速，从而调节进入第二电堆模组燃料的水碳比，以确保系统所需的水含量的前提下，最大限度降低水蒸汽的含量，以提升燃料浓度，实现系统发电效率提升。

35、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。