[发明专利]用于使燃料电池系统在运行模式之间进行转换的方法

摘要

本发明涉及用于使燃料电池系统在运行模式之间进行转换的系统和方法。燃料电池系统可以是包括含Ni阳极的SOFC系统。转换可以是从关闭模式转换到热待机模式、从热待机模式转换到电力就绪的热待机模式、从电力就绪的热待机模式转换到运行模式、从运行模式转换到电力就绪的热待机模式、从电力就绪的热待机模式转换到热待机模式、从热待机模式转换到关闭模式，以及从运行模式转换到关闭模式。

主权项

1.一种使燃料电池系统在运行模式之间进行转换的方法，所述燃料电池系统包括：‑燃料电池堆，其包括：■多个固体氧化物燃料电池，每个固体氧化物燃料电池包括阳极、阴极和电解液；‑阳极回路，其包括：■整体式燃料添加流路，其包括燃料供应歧管、燃料排出歧管、以及与所述燃料供应歧管和所述燃料排出歧管流体连通的一个或多个燃料添加通道，其中每个阳极暴露于在一个或多个所述燃料添加通道中流动的燃料；■阳极喷射器，其具有燃料供应输入、燃料再循环输入和组合的燃料输出；■燃料再循环管道，其与所述阳极喷射器燃料再循环输入和所述整体式燃料添加流路燃料排出歧管流体连通；和■组合的燃料供应管道，其与所述阳极喷射器的组合的燃料输出和所述整体式燃料添加流路燃料供应歧管流体连通；‑燃料供应管道，其与所述阳极喷射器燃料供应输入流体连通；‑SOFC燃料源，其与所述燃料供应管道流体连通；‑转换燃料源，其与所述燃料供应管道流体连通；‑阴极回路，其包括：■整体式氧化流路，其包括氧化剂供应歧管、氧化剂排出歧管、以及与所述氧化剂供应歧管和所述氧化剂排出歧管流体连通的一个或多个氧化通道，其中每个阴极暴露于在一个或多个氧化通道中流动的氧化剂；■阴极喷射器，其具有氧化剂供应输入、氧化剂再循环输入和组合的氧化剂输出；■氧化剂再循环管道，其与所述阴极喷射器氧化剂再循环输入和所述整体式氧化流路氧化剂排出歧管流体连通；■组合的氧化剂供应管道，其与所述阴极喷射器的组合的氧化剂输出和所述整体式氧化流路氧化剂供应歧管流体连通；和■热源，其被设置以加热在所述阴极回路中流动的氧化剂；‑氧化剂供应管道，其与所述阴极喷射器氧化剂供应输入流体连通；和‑氧化剂源，其与所述氧化剂供应管道流体连通；所述方法将燃料电池系统从关闭模式转换至热待机模式，在所述关闭模式中：氧化剂在环境温度下流过所述阴极回路；在所述阳极回路中没有燃料流动；和没有RCB应用到所述燃料电池堆；在所述热待机模式中：氧化剂在热待机温度下流过所述阴极回路；转换燃料以足以防止所述阳极氧化的质量流速从源流入所述阳极回路；将RCB应用到所述燃料电池堆；和阳极燃料利用率在阳极保护燃料利用率的范围内；所述转换方法包括：使氧化剂流过所述阴极回路；通过控制流过所述阴极回路的氧化剂的质量流速和温度来控制所述燃料电池堆的加热；当所述燃料电池堆的温度达到在环境温度和热待机温度之间的预定温度时，使所述转换燃料以足以防止阳极氧化的质量流速流入所述阳极回路；当所述燃料电池堆的温度等于或低于所述预定温度时，将RCB应用到所述燃料电池堆；和通过控制流过所述阴极回路的氧化剂的质量流速和温度来控制所述燃料电池堆的加热，直到所述燃料电池堆的温度达到热待机温度。