固体氧化物燃料电池的输出功率调节方法

摘要

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池的输出功率调节方法，包括固体氧化物燃料电池及控制单元，其特征在于根据燃料的不同，控制第一电磁阀及第三电磁阀，使燃烧室与重整室的燃气设定的比例B1在1:3±5%至1:8±5%范围内，控制第二电磁阀的输出流量，使燃烧室中的空气与燃气设定的比例B2在2.8±10%至7.5±10%范围内，使燃烧室内有更多的CO₂、CO₁、H₂渗透进入重整室内；控制第四流量控制阀的输出流量，使重整室中水蒸气与燃气设定的比例B3在2.5±10%至10±10%范围内，使流入的CO₂、CO、H₂₂更多的转化为CO和H₂。其优点为：减少不必要燃料使用量，延长燃料有效使用周期，提高燃料利用率，降低运行成本。

主权项

一种固体氧化物燃料电池的输出功率调节方法，包括固体氧化物燃料电池及控制单元，其特征在于：所述固体氧化物燃料电池包括燃烧处理腔、燃气通道（12）及SOFC电堆（15），其中所述燃烧处理腔包括贮气室（13）、燃料室（8）及重整室（10），所述贮气室（13）、燃料室（8）及重整室（10）依次串联联通，在贮气室（13）与燃料室（8）之间设有第一透气隔板（14），在燃料室（8）与重整室（10）之间设有第二透气隔板（9），所述燃气通道（12）的入气口与重整室（10）的出气口联通，燃气通道（12）的出气口与SOFC电堆（15）的入气口联通；根据燃料的不同，燃烧室（8）与重整室（10）的燃气设定的比例为B1，其范围为1:3±5%至1:8±5%；在燃烧室（8）中的空气与燃气设定的比例为B2，其范围在2.8±10%至7.5±10%；在重整室（10）中水蒸气与燃气设定的比例为B3，其范围为2.5±10%至10±10%；所述控制单元包括第一至第三比较器、MCU控制单元、输入键盘、报警器、智能手机APP、时钟发生器、LED显示器、开关信号、数模转换器、驱动模块、输出功率采样器、负载运行变量采样器、燃气流量采样器、温度传感器及流量控制阀；其中所述温度传感器（11）安装在重整室（10）内感应重整室内的温度；所述流量控制阀包括第一至第四电磁阀，所述第一电磁阀（2）安装在贮气室（13）的燃气进气管上，所述第二电磁阀（4）安装在燃烧室（8）的空气进气管上，所述第三电磁阀（6）安装在重整室的燃气进气管上，所述第四电磁阀（7）安装在重整室（10）的蒸气进气管上；SOFC电堆（15）运行参数信息通过MCU控制单元串行接口实时发送到智能手机APP及LED显示器显示；其输出功率调节方法的步骤如下：步骤一通过输入键盘将各个初始数据录入MCU控制单元，同时开启第一电磁阀（2）及第三电磁阀（6），MCU控制单元分别对第一电磁阀（2）及第三电磁阀（6）的输出流量进行控制，通过控制第一电磁阀（2）及第三电磁阀（6）使燃烧室（8）与重整室（10）的燃料供给比例达到比例B1，燃烧室（8）开始对重整室（10）加热，控制第二电磁阀（4）的输出流量，使燃烧室（8）内的空气与燃气的比例达到B2，使燃烧室（8）内有更多的CO₂、CO₁、H₂渗透进入重整室（10）内；步骤二当温度传感器（11）感应到重整室（10）内的温度升至650℃时，第三比较器将温度传感器（11）感应到重整室（10）内的温度与MCU控制单元输出的重整信号进行比较，此时MCU控制单元向开关信号输出重整信号，重整室（10）工作启动，第四流量控制阀（7）开启，使重整室（10）中的水蒸气与燃气的设定的比例达到B3，在重整室（10）内将燃烧室（8）流入的CO₂、CO、H₂更多的转化为CO和H₂，重整室（10）内的CO和H₂通过燃气通道（12）向SOFC电堆（15）提供发电所需的CO和H₂，SOFC电堆（15）发电产生输出的电功率输送给电负载；步骤三所述输出功率采样器采样SOFC电堆（15）的输出功率，所述负载运行变量采样器采样负载所需功率，所述输出功率采样器采样SOFC电堆的输出功率，所述第二比较器分别接收到输出功率采样器采样SOFC电堆的输出功率及负载运行变量采样器采样负载所需功率，经第二比较器比较的结果输送至MCU控制单元，MCU控制单元将差异结果转换成为控制参数通过数模转换器及驱动模块至流量控制阀，流量控制阀分别调整第一至第四电磁阀的输出量，以达到调整电堆输出功率为负载实际所需；如输出功率低于负载所需实际功率时，输出功率采样器与负载运行变量采样器感应到的负载所需实际功率经第二比较器比较产生一个负偏离值，该数值送至MCU控制单元，经分析转换为偏离控制增量，依照比例B1、比例B2及比例B3的比例关系，计算调增燃料供给变量，MCU控制单元将所计算的燃料供给变量依次通过数模转换器及驱动模块后输入至流量控制阀，以改变重整室（10）的燃气供给量及水蒸气供给量、燃烧室（8）的空气供给量及贮气室（13）的燃气进气量；输出功率高于负载所需实际功率时，输出功率采样器与负载所需实际功率比较产生一个正偏离值，该数值送MCU控制单元，经分析转换为偏离控制增量，计算调减燃料供给变量，依照比例B1、比例B2及比例B3的比例关系，系统自动将各控制变量输入相应程序缓冲区输出驱动，以改变各原料供给量；燃料流量采样器采集贮气室（13）的燃料供给量，第一比较器将燃气流量采样器采集贮气室（13）的燃气供给量与MCU控制单元输出的标称流量进行比较，如燃气供给量低于标称流量，调整第一电磁阀（2）的输出量以调节原料供给，记录欠功率运行时间，当欠功率运行时间达到设定值时，MCU控制单元输出报警信号，报警器发出报警信号；步骤四当温度传感器（11）感应到重整室（10）内的温度低于650℃时，第三比较器将温度传感器（11）感应到重整室（10）内的温度与MCU控制单元输出的重整信号进行比较，此时MCU控制单元依次通过数模转换器及驱动模块将比较信号输入到流量控制阀，以对第一电磁阀（2）及第二电磁阀（4）的输出调增变量，增加贮气室（13）和燃烧室（8）的空气，记录低温运行时间，当欠低温运行时间达到设定值，MCU控制单元输出报警信号，报警器发出报警信号；当温度传感器感应到重整室（10）的温度高于950℃时，流量控制阀对第一电磁阀（2）及第二电磁阀（4）的输出调减变量。