[发明专利]高效率燃料电池

说明书

具有改善效率的燃料电池装置。该装置包括一个或者多个燃料电池单元110和甲烷化单元200以及控制单元300。燃料电池单元包括水入口111、氢出口112、以及氧出口113。甲烷化单元包括催化剂222、氢入口213、具有第一可控阀门215的碳氧化物入口214、以及甲烷出口216，其中第一燃料电池单元的氢出口耦合到甲烷化单元的氢入口，并且甲烷化单元适配为将氢和碳氧化物转换为甲烷，其中控制单元适配为控制第一可控阀门，以便于获得将氢和碳氧化物转换为甲烷的最佳转换过程。

技术领域

本发明涉及高效率燃料电池，并且具体涉及包括催化剂分段的燃料电池，该催化剂分段具有用于甲烷化过程的碳氧化物反馈。

背景技术

当被馈送燃料和氧(例如氢和氧)时，燃料电池可以用于生成电。然而，燃料电池还可以以反向的方式操作。在这一情形下，燃料电池可以被馈送电以进行电解过程，以便于从水或水蒸气生成例如氧和氢。当使用处于这一操作模式的燃料电池时，燃料电池可以用于利用过量生成的电并且产生高质量燃料。这一燃料可以例如以比可以存储电的方式容易得多的方式进行存储。具体而言，存储氢比存储等效的电或者电能更容易。此外，可能生成高质量燃料以用于其它用途，像例如加热用途。然而，氢的处理可能产生附加的问题，因为压缩氢以便于减少存储体积需要高压力。此外，使用氢作为燃料可能引起严重的安全问题，因为氢在特定环境下可能极具爆炸性。因此，可以通过甲烷化过程的方式将氢转换为甲烷。以此方式，氢可以被转换为甲烷，使得此甲烷可以被馈送到公共燃料或者气体网。例如，在韩国专利申请号10-0814156或者韩国专利申请号10-1093674中描述了这种过程。US 2004/0202914描述了具有反应器管件的燃料电池装置，该反应器管件包括用于甲烷化过程的催化剂。反应器管件在燃料电池的下游并且由导管连接。热量交换器被设置在燃料电池和反应器管件之间。DE 10 2011 088 613描述了具有用于控制燃料电池的内部致动器的燃料电池。EP 2 540 388描述了用于操作甲烷化反应器的方法和甲烷化反应器。基于以上方面，可以有利的是，使燃料电池装置具有比现有技术燃料电池装置更高的效率。

发明内容

根据独立权利要求的主题，本发明提供了高效率燃料电池和用于操作该高效率燃料电池的方法、对应的程序元件、以及计算机可读介质。其它实施例被并入在从属权利要求中。

应该注意的是，下面描述的本发明的示例性实施例还适用于设备、高效率燃料电池、方法、程序元件、以及计算机可读介质。

根据示例性实施例，提供了包括第一燃料电池单元、甲烷化单元、以及控制单元的燃料电池装置，其中第一燃料电池单元包括用于将水转换成氢和氧的活性部分、水入口、氢出口、以及氧出口，其中甲烷化单元包括催化剂、氢入口、具有第一可控阀门的碳氧化物入口、以及甲烷出口，其中第一燃料电池单元的氢出口耦合到甲烷化单元的氢入口，其中甲烷化单元适配为将氢和碳氧化物转换为甲烷，其中控制单元适配为控制第一可控阀门，以便于获得将氢和碳氧化物转换为甲烷的经优化的转换过程。