[发明专利]用于确定燃料电池系统中的阳极转化度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定燃料电池或者燃料电池堆的阳极转化度的方法。

此外，本发明还涉及一种具有控制装置的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统普遍被公知，例如SOFC燃料电池系统(SOFC＝Solid OxideFuel Cell，中文意为固体氧化物燃料电池)，其中重组器、燃料电池或者燃料电池堆以及补燃器以该顺序彼此连接。重组器将引入它的空气和燃料转化为含有氢气和一氧化碳的气体或者说重组物。接着该重组物到达燃料电池的或者燃料电池堆的阳极。特别是将该重组物通过阳极入口引入燃料电池堆。在该阳极中重组物(H₂、CO)在释放电子情况下部分被催化氧化，通过阳极出口导出。电子从燃料电池或者燃料电池堆导出，并且例如流向一个用电器。从那里电子到达燃料电池或者燃料电池堆的阴极，在此在将阴极空气引入阴极入口的情况下发生还原。接着阴极废气通过阴极出口排出。从阳极的阳极出口以及从阴极的阴极出口导出的燃料电池堆的废气(贫化的重组物)都被引入补燃器。在那里实现贫化的重组物与引入补燃器的补燃器空气向燃烧废气的转化。为确定系统性能例如系统效率，例如可以使用阳极转化度。然而目前如果不在燃料电池或者燃料电池堆前使用很耗费的重组物的气体分析计或者说气体分析方法，便无法测量阳极转化度。然而在这样的燃料电池系统中使用这样的气体分析方法成本很高。

发明内容

因此本发明的任务在于，改进此类方法和此类燃料电池系统，使得能够低成本地确定阳极转化度。

该任务通过独立权利要求的特征解决。

本发明的有利的设计和改进从从属权利要求中产生。

根据本发明的方法在此类现有技术的基础上如此改进，即通过至少测量燃料电池或者燃料电池堆的电流、引入补燃器的空气体积流(在测量时刻不向该补燃器引入任何燃料)、重组器气体的空气过剩系数和补燃器废气中的氧气体积含量来确定阳极转化度。通过测量这些值能够借助于适当的计算低成本地确定阳极转化度。为测量燃料电池或者燃料电池堆的电流，仅使用电流测量设备。借助于流量测量设备能够确定引入补燃器的空气体积流。补燃器废气中的重组器气体的空气过剩系数和氧气体积含量各通过一个拉姆达(λ)探针确定，其中，所述探针相应地设置于重组器和补燃器中。

根据本发明的方法可以以有利的方式如下改进，阳极转化度通过在电流I时由阳极转化的燃烧气体与引入该阳极的燃烧气体的比例形成，并且定义为