[发明专利]高效率燃料电池

权利要求书

1.一种燃料电池装置，包括：

第一燃料电池单元(110)，

甲烷化单元(200)，以及

控制单元(300)，

其中所述第一燃料电池单元包括

活性部分(114、115、118)，用于将水转换为氢和氧，

水入口(111)，

氢出口(112)，

氧出口(113)，

其中所述甲烷化单元包括

催化剂(222)，

氢入口(212)，

碳氧化物入口(214)，具有第一可控阀门(215)，

甲烷出口(216)，

其中所述第一燃料电池单元的所述氢出口耦合到所述甲烷化单元的所述氢入口，

其中所述甲烷化单元适配为通过所述催化剂将氢和碳氧化物转换为甲烷，

其中所述甲烷化单元(200)被设置在所述第一燃料电池单元(110)旁边，使得允许从所述甲烷化单元到所述第一燃料电池单元的热量转移，

其中所述甲烷化单元(200)和所述第一燃料电池单元(110)共享共同壁体(150)，

其中所述共同壁体(150)允许所述甲烷化单元和所述第一燃料电池单元之间的热量转移，

其中所述控制单元适配为控制所述第一可控阀门，以便于获得将氢和碳氧化物转换为甲烷的最佳转换过程。

2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，包括多个燃料电池单元(110)，所述多个燃料电池单元中的一个燃料电池单元是所述第一燃料电池单元(110)，其中所述多个燃料电池单元中的每个燃料电池单元包括

活性部分(114、115、118)，用于将水转换为氢和氧，

水入口(111)，

氢出口(112)，

氧出口(113)，

其中所述甲烷化单元(200)被设置在所述多个燃料电池单元(110)中的每个燃料电池单元旁边，使得允许从所述甲烷化单元到所述多个燃料电池单元中的每个燃料电池单元的热量转移，

其中所述多个燃料电池单元(110)中的每个燃料电池单元与所述甲烷化单元(200)共享共同壁体(150)，其中所述共同壁体(150)允许所述甲烷化单元和所述多个燃料电池单元中的每个燃料电池单元之间的热量转移，

其中所述甲烷化单元(200)进一步包括多个碳氧化物入口(214)，每个碳氧化物入口具有可控阀门(215)，

其中所述多个燃料电池单元中的每个燃料电池单元的所述氢出口被耦合到所述甲烷化单元的所述氢入口，

其中所述控制单元(300)适配为控制多个可控阀门(215)，以便于获得将氢和碳氧化物转换为甲烷的最佳转换过程。

3.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其中所述甲烷化单元(200)包括多个甲烷化子分段(210)，其中所述甲烷化子分段中的每个甲烷化子分段被分配到多个燃料电池单元(110)中的至少一个燃料电池单元，其中所述甲烷化子分段中的每个甲烷化子分段包括多个碳氧化物入口(214)之一，每个碳氧化物入口具有可控阀门(215)。

4.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其中所述甲烷化单元(200)包括至少一个传感器(218)，所述至少一个传感器用于感测所述甲烷化单元中的操作参数，所述传感器从组中选取，所述组由压力传感器、甲烷传感器、氢传感器、温度传感器、碳氧化物传感器组成，其中所述控制单元(300)适配为基于所确定的碳氧化物浓度来控制所述第一可控阀门。

5.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其中所述控制单元(300)适配为基于所确定的碳氧化物浓度来单独控制所述多个可控阀门(215)中的每个可控阀门。

6.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其中所述甲烷化单元(200)包括至少一个压力控制阀门(219)，其中根据感测到的所述甲烷化单元中的操作参数能够控制所述压力控制阀门。

7.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其中所述甲烷化单元进一步包括至少一个氢残余气体出口(220)。