SOFC氢燃料电源设备及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种SOFC氢燃料电源设备及其控制方法，包括：SOFC模块、热控模块、发热体、风机控制模块、氢气控制模块、输出控制模块、电堆电压检测模块、锂电池充电模块、锂电池组、电源模块、电流检测模块、中控模块、DC

【技术实现步骤摘要】
SOFC氢燃料电源设备及其控制方法


[0001]本专利技术涉及SOFC氢燃料电源设备及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池（fuel cells）是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。另外，燃料电池把氧气和燃料作为原料，同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术；但燃料电池成本较高，特别是初期建制成本，还是高于发电机，所以难以推广，虽然随着技术的进步，成本也在下降，但还有一段路要走，技术门槛高，不利于普及。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种用于灶具的点火针结构，本专利技术目的是克服现有技术的不足而提供一种SOFC氢燃料电源设备及其控制方法，判断SOFC电源储能电池盈亏状况进而调节氢燃料供给量，以此提高燃料有效利用；判断SOFC工作温度区间，尽量使SOFC电源工作在高温区，提高SOFC电源氢能转换率；合理划分SOFC电源带载工作区（怠机、轻负载、经济运行区、强负载、极限负载），系统自动维持运行于在轻负载及经济运行，无储能需求系统计入怠机，负载过强则警示，以此保护SOFC电池设备的安全平稳运行。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术的第一种技术方案是这样实现的，其是SOFC氢燃料电源设备，其特征在于包括SOFC模块、热控模块、发热体、风机控制模块、氢气控制模块、输出控制模块、电堆电压检测模块、锂电池充电模块、锂电池组、电源模块、电流检测模块、中控模块、DC
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AC模块、控制显示模块及报警模块；在所述中控模块上设有电池电压检测端、电堆电压检测端、负载输出控制端、负载电流检测端、DC
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AC模块控制端、控制显示端、报警端、供电端、加热控制端、电堆温度检测端、空气流量控制端及氢气流量控制端，所述中控模块的电池电压检测端与锂电池组的电压检测端电连接，中控模块的电堆电压检测端与电堆电压检测模块的输出端电连接，中控模块的负载输出控制端与输出控制模块的控制端电连接，中控模块的负载电流检测端与电流检测模块的检测输出端电连接，中控模块的DC
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AC模块控制端与DC
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AC模块的控制端电连接，中控模块的控制显示端与控制显示模块的输入输出端电连接，中控模块的报警端与报警模块的输入端连接，中控模块的供电端与电源模块的输出端电连接，中控模块的加热控制端与热控模块的控制端电连接，中控模块的空气流量控制端与风机控制模块的控制端电连接，中控模块的氢气流量控制端与氢气控制模块的控制端电连接，在所述SOFC模块上设有空气进气口、氢气进气口、温感输出端、正极输出端及负极输出端，SOFC模块的正极输出端分别与输出控制模块的正极输入端、电堆电压检测模块的正极输入端及锂电池充电模块
的正极输入端连接，SOFC模块的负极输出端分别与电堆电压检测模块的负极输入端及DC
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AC模块的负极输入端及锂电池充电模块的负极输入端连接，SOFC模块的空气进气口与风机控制模块的输出口连通，SOFC模块的氢气进气口与氢气控制模块的输出口连通，SOFC模块的温度输出端与中控模块的电堆温度检测端电连接，所述发热体位于SOFC模块中，所述热控模块的输出端与发热体电连接，热控模块的供电端与锂电池组的热控电源输出端电连接，所述锂电池组的电源输出端与电源模块的输入端连接，锂电池组的输入端与锂电池充电模块的输出端电连接，所述输出控制模块的输出端分别与锂电池充电模块及电流检测模块的输入正端电连接，所述电流检测模块的输出端与DC
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AC模块的正极输入端连接。
[0005]在本实施例中，还包括氢气罐，所述氢气罐的输出端与氢气控制模块4的进气口连通。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的第二种技术方案是这样实现的，其是SOFC氢燃料电源设备的控制方法，其特征在于在如下步骤：步骤一用户通过控制显示模块开启设备，控制显示模块传递信号给中控模块的控制显示端，中控模块启动热控模块，锂电池组向热控模块供电，热控模块为SOFC模组内的发热体提供电能，SOFC模组的温度输出端通过中控模块的电堆温度检测端向中控模块反馈SOFC模组内的环境温度信息，并经控制显示模块显示其运行温度，中控模块启动风机控制模块控制风机至最低运行状态；步骤二当中控模块检测到SOFC模组的温度大于300度
±
5度时，中控模块开启氢气控制模块向SOFC模组通氢气；随着SOFC模组温度的提升，氢气控制模块逐渐向SOFC模组加大氢气供应量，同时中控模组启动风机控制模块向SOFC模组送风；随着SOFC模组氢气流量的提升，风机控制模块同步加大空气供应量，中控模块控制热控模块的加温速率是40分钟
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50分钟，使SOFC模组温度达到800度
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820度，此时氢气流量及空气流量均达到系统工作起始标准值，当SOFC模组温度升至650度，中控模块控制热控模块停止发热体加热；中控模块以SOFC模组温度710度到800度为调控范围，当SOFC模组工作温度超出阀值即低于700度或大于820度时，报警模块及控制显示模块报警，且如果温度低于下限，中控模块通过锂电池组向热控模块提供电能辅助升温，如果温度超过上限，中控模块控制SOFC模组使SOFC模组1电压转换为单电池0.8V
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0.85V功率输送，降低SOFC模组的氢气流量；步骤三电流检测模块侦测负载电流波动、电堆电压检测模块侦测SOFC模组放电电压波动，中控模块通过电堆电压检测模块和电流检测模块来侦测SOFC模组输出功率并于控制显示模块显示；中控模块侦测负载波动，当负载减小，中控模块通过氢气控制模块减小氢气流量，视温度是否在正常范围，如温度小于710度通过风机控制模块减小风量；当负载增大，中控模块通过氢气控制模块加大氢气流量，视温度是否在正常范围，如温度大于710度通过风机控制模块增加风量；如果中控模块侦测锂电池组工作电压达到欠压状态，系统开启充电模式，SOFC模组工作对锂电池组进行充电；
步骤五系统终止工作，中控模块12关断SOFC模组输出，中控模块控制氢气控制模块调节氢气流量为额定流量的50%
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5%范围，中控模块控制风机控制模块由当前温度降至360
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400度速率；当SOFC模组温度降至低于500度
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25度，中控模块控制氢气控制模块调节氢气流量为额定流量的30%
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5%，中控模块控制风机控制模块调减风量以满足100
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120分钟由初始温度降至380
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400度速率；当SOFC模组温度降至380
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400度后，中控模块控制氢气控制模块关断氢气流量，中控模块控制风机控制模块调减风量至最低风量，当SOFC模组温度降至室温关断电源。
[0007]在本技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SOFC氢燃料电源设备，其特征在于包括：SOFC模块（1）、热控模块（2）、发热体（21）、风机控制模块（3）、氢气控制模块（4）、输出控制模块（6）、电堆电压检测模块（7）、锂电池充电模块（8）、锂电池组（9）、电源模块（10）、电流检测模块（11）、中控模块（12）、DC
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AC模块（13）、控制显示模块（14）及报警模块（15）；在所述中控模块（12）上设有电池电压检测端、电堆电压检测端、负载输出控制端、负载电流检测端、DC
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AC模块控制端、控制显示端、报警端、供电端、加热控制端、电堆温度检测端、空气流量控制端及氢气流量控制端 ，所述中控模块（12）的电池电压检测端与锂电池组（9）的电压检测端电连接，中控模块（12）的电堆电压检测端与电堆电压检测模块（7）的输出端电连接，中控模块（12）的负载输出控制端与输出控制模块（6）的控制端电连接，中控模块（12）的负载电流检测端与电流检测模块（11）的检测输出端电连接，中控模块（12）的DC
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AC模块控制端与DC
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AC模块（13）的控制端电连接，中控模块（12）的控制显示端与控制显示模块（14）的输入输出端电连接，中控模块（12）的报警端与报警模块（15）的输入端连接，中控模块（12）的供电端与电源模块（10）的输出端电连接，中控模块（12）的加热控制端与热控模块（2）的控制端电连接，中控模块（12）的空气流量控制端与风机控制模块（3）的控制端电连接，中控模块（12）的氢气流量控制端与氢气控制模块（4）的控制端电连接，在所述SOFC模块（1）上设有空气进气口、氢气进气口、温感输出端、正极输出端及负极输出端，SOFC模块（1）的正极输出端分别与输出控制模块（6）的正极输入端、电堆电压检测模块（7）的正极输入端及锂电池充电模块（8）的正极输入端连接，SOFC模块（1）的负极输出端分别与电堆电压检测模块（7）的负极输入端及DC
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AC模块（13）的负极输入端及锂电池充电模块（8）的负极输入端连接，SOFC模块（1）的空气进气口与风机控制模块（3）的输出口连通，SOFC模块（1）的氢气进气口与氢气控制模块（4）的输出口连通，SOFC模块（1）的温度输出端与中控模块（12）的电堆温度检测端电连接，所述发热体（21）位于SOFC模块（1）中，所述热控模块（2）的输出端与发热体（21）电连接，热控模块（2）的供电端与锂电池组（9）的热控电源输出端电连接，所述锂电池组（9）的电源输出端与电源模块（10）的输入端连接，锂电池组（9）的输入端与锂电池充电模块（8）的输出端电连接，所述输出控制模块（6）的输出端分别与锂电池充电模块（8）及电流检测模块（11）的输入正端电连接，所述电流检测模块（11）的输出端与DC
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AC模块（13）的正极输入端连接。2.根据权利要求1所述的SOFC氢燃料电源设备，其特征在于还包括氢气罐（5），所述氢气罐（5）的输出端与氢气控制模块（4）的进气口连通。3.根据权利要求1所述的SOFC氢燃料电源设备的控制方法，其特征在于在如下步骤：步骤一用户通过控制显示模块（14）开启设备，控制显示模块（14）传递信号给中控模块（12）的控制显示端，中控模块（12）启动热控模块（2），锂电池组（9）向热控模块（2）供电，热控模块（2）为SOFC模组（1）内的发热体（21）提供电能，SOFC模组（1）的温度输出端通过中控模块（12）的电堆温度检测端向中控模块（12）反馈SOFC模组（1）内的环境温度信息，并经控制显示模块（14）显示其运行温度，中控模块（12）启动风机控制模块（3）控制风机至最低运行状态；步骤二当中控模块（12）检测到SOFC模组（1）的温度大于300度
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5度时，中控模块（12）开启氢
气控制模块（4）向SOFC模组（1）通氢气；随着SOFC模组（1）温度的提升，氢气控制模块（4）逐渐向SOFC模组（1）加大氢气供应量，同时中控模组（12）启动风机控制模块（3）向SOFC模组（1）送风；随着SOFC模组（1）氢气流量的提升，风机控制模块（3）同步加大空气供应量，中控模块（11）控制热控模块（2）的加温速率是40分钟
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50分钟，使SOFC模组（1）温度达到800度
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820度，此时氢气流量及空气流量均达到系统工作起始标准值，当SOFC模组（1）温度升至650度，中控模块（12）控制热控模块（2）停止发热体（21）加热；中控模块（12）以SOFC模组（1）温度710度到800度为调控范围，当SOFC模组（1）工作温度超出阀值即低于700度或大于820度时， 报警模块（15）及控制显示模块（14）报警，且如果温度低于下限，中控模块（12）通过锂电池组（9）向热控模块（2）提供电能辅助升温，如果温度超过上限，中控模块（12）控制SOFC模组（1）使SOFC模组（1）电压转换为单电池0.8V
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0.85V功率输送，降低SOFC模组（1）的氢气流量；步骤三电流检测模块（11）侦测负载电流波动、电堆电压检测模块（7）侦测SOFC模组（1）放电电压波动，中控模块（12）通过电堆电压检测模块（7）和电流检测模块（11）来侦测SOFC模组（1）输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭耀纯，姚登杰，吴钢，
申请(专利权)人：佛山索弗克氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：