Система энергоснабжения и устройство, приводимое в действие системой энергоснабжения

Система энергоснабжения и устройство, приводимое в действие системой энергоснабжения

Реферат

 

Изобретение относится к системам энергоснабжения, в частности к портативным системам энергоснабжения. Согласно изобретению система энергоснабжения генерирует электроэнергию питания, используя топливо для производства энергии. Система включает в себя: заправляемый топливом блок, в который заправляется топливо для производства энергии; генератор энергии, который вырабатывает электроэнергию, используя топливо для производства энергии; контроллер управления выходом, который приводит в действие генератор энергии или останавливает его; и контроллер для запуска, который подает в контроллер управления выходом электроэнергию для запуска, используемую для приведения в действие контроллера управления выходом. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и времени эксплуатации системы. 4 н. и 27 з.п. ф-лы, 66 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе энергоснабжения и, в частности, касается системы энергоснабжения, применимой в качестве портативной системы энергоснабжения и имеющей функцию выработки энергии, которая позволяет эффективно использовать энергетический ресурс для выработки энергии, а также электрического устройства, предусмотренного вместе с системой энергоснабжения.

Уровень техники

В различных отраслях промышленности и в быту используются химические элементы питания разного вида. Например, в часах, камерах, игрушках и портативных акустических устройствах часто используется такой первичный элемент питания, как сухой щелочной элемент или сухой марганцевый элемент, причем характерно, что объем их производства с глобальной точки зрения велик, причем эти элементы являются недорогими и легкодоступными.

Вторичный элемент питания, такой как свинцовая аккумуляторная батарея, никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, никель-водородная аккумуляторная батарея, литий-ионная батарея, часто используют в мобильных телефонах или персональных цифровых секретарях (PDA), которые нашли широкое распространение в современных портативных устройствах, таких как цифровые видеокамеры или цифровые фотокамеры, причем такой элемент отличается высокой экономической эффективностью, поскольку он предусматривает возможность многократного заряда и разряда. В качестве источника питания для запуска автомобилей или морских судов, либо в качестве аварийного источника питания в промышленности либо медицине и т.п., в числе других вторичных элементов питания используется свинцовая аккумуляторная батарея.

В последние годы с повышением интереса к проблемам окружающей среды и энергетики пристальное внимание уделяется вопросам утилизации отходов, создаваемых после использования вышеописанных химических элементов питания, а также вопросам, касающимся эффективности преобразования энергии.

Первичный элемент питания, как было указано выше, имеет низкую цену и легкодоступен, к тому же имеется много устройств, в которых этот элемент используют в качестве источника питания. Кроме того, когда первичный элемент питания разрядился, емкость батареи не может быть восстановлена, то есть его можно использовать только один раз (так называемая одноразовая батарея). Связанный с этим годовой объем отходов превышает несколько миллионов тонн. Имеется статистическая информация, указывающая на то, что доля химических элементов питания, собираемых для переработки, составляет только порядка 20% от всех химических элементов питания, а остальные примерно 80% выбрасываются в окружающую среду или подвергаются захоронению. Таким образом, имеется опасность разрушения и обезображивания природной среды тяжелыми металлами, такими как ртуть или индий, входящими в состав неутилизированных батарей.

Если оценить вышеописанную химическую батарею с точки зрения эффективности использования энергетического ресурса, то станет ясно, что поскольку на производство первичного элемента питания тратят энергии, примерно в 300 раз больше, чем получают при его разряде, эффективность использования энергии составляет менее 1%. Даже в случае использования вторичного элемента питания, предусматривающего возможность его многократного заряда и разряда и имеющего высокую экономическую эффективность, при зарядке вторичного элемента от домашнего источника питания (обычная электророзетка) или т.п. эффективность использования энергии падает примерно до 12% с учетом кпд производства электроэнергии на электростанции или потерь при ее передаче. Следовательно, и в этом случае нельзя сказать, что энергетический ресурс используется с должной эффективностью.

Поэтому в последние годы значительное внимание уделяется новым системам энергоснабжения или системам производства электроэнергии различных типов (которые далее называют "системы энергоснабжения"), включая топливную батарею, которые оказывают меньшее воздействие (нагрузку) на окружающую среду и способны обеспечить исключительно высокую эффективность использования энергии, например от 30 до 40%. Кроме того, ведутся широкомасштабные исследования и разработки, имеющие целью практическое использование источников питания для приведения в действие автомобилей или систем энергоснабжения для бизнеса, систем совместного производства теплоты и электроэнергии в жилом секторе и др., либо для замены вышеописанных химических элементов питания.

Однако в будущем для уменьшения размера и массы системы энергоснабжения, имеющей высокую эффективность использования энергии, такой как топливный элемент, и использования этой системы в качестве замены (совместимое изделие) транспортабельного или портативного источника питания, например вышеописанного химического элемента питания, потребуется решить следующие проблемы.

В частности, например, существующие химические элементы питания, которые обеспечивают заданное напряжение и электрический ток, а нагрузка может быть приведена в действие только путем подсоединения к ней положительного и отрицательного электродных зажимов, обладают тем преимуществом, что с ними очень легко обращаться.

Наоборот, поскольку большинство систем энергоснабжения, имеющих высокую эффективность использования энергии, в том числе топливный элемент, выполняют главным образом функцию средства производства энергии, используя для производства энергии определенное топливо (например, генератор электроэнергии, который непосредственно или косвенно преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию), они сильно отличаются от вышеописанного химического элемента питания по своей конструкции или электрическим характеристикам.

То есть в системе энергоснабжения аналогично химическому элементу питания общего назначения заданная электрическая энергия не может подаваться или отключаться лишь путем присоединения или отсоединения электродных зажимов (зажимы, соответствующие положительному электродному зажиму и отрицательному электродному зажиму в химическом элементе питания общего назначения), используемых для подачи электроэнергии в нагрузку. Следовательно, для такой системы энергоснабжения потребуется усложненная конструкция или усложненный процесс управления для приведения в действие или отключения нагрузки и системы энергоснабжения, что является недостатком такой системы. Кроме того, в случае использования такой системы энергоснабжения в качестве портативного источника питания, поскольку объем топлива для производства энергии, который можно нести или транспортировать, ограничен, необходимо предусмотреть управление, обеспечивающее эффективное потребление топлива для производства энергии, а также потребуется дополнительно увеличить продолжительность эксплуатации (долговечность) системы энергоснабжения.

Сущность изобретения

Согласно настоящему изобретению предлагается система энергоснабжения, которая производит заданное количество электроэнергии путем использования топлива для производства энергии, с которой можно легко обращаться, соединяя нагрузку непосредственно с электродным зажимом, подобно химическому элементу питания общего назначения. Настоящее изобретение также обладает преимуществами, заключающимися в том, что имеется возможность контроля за потерями топлива для производства энергии, в результате чего повышается эффективность использования энергетического ресурса и увеличивается время эксплуатации.

В системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению для достижения вышеупомянутых преимуществ используется топливо для производства энергии и производится электроэнергия для питания, причем система энергоснабжения по меньшей мере включает в себя: заправляемый топливом блок, который заправляют топливом для выработки энергии; средство выработки энергии для производства электроэнергии для питания путем использования топлива для производства энергии, подаваемого из заправляемого топливом блока и включающее в себя топливный элемент, относящийся, например, к типу топливных элементов с реформингом топлива; средство управления выходом для приведения в действие или остановки средства выработки энергии; средство управления запуском для подачи на средство управления выходом электроэнергии запуска, используемой для приведения в действие средства управления выходом.

Средство управления запуском независимо от работы средства выработки энергии подает на средство управления выходом электроэнергию в качестве электроэнергии запуска в момент запуска средства выработки энергии и обеспечивает подачу электроэнергии на основе электроэнергии, производимой средством выработки энергии, в блок управления выходом в качестве электроэнергии запуска после запуска средства выработки энергии. Средство управления запуском может включать в себя первичный элемент, который “хранит” заранее заданную электрическую энергию независимо от работы средства выработки энергии в качестве электроэнергии для запуска, или блок питания для запуска, который “хранит” электроэнергию, накапливаемую и хранимую посредством электрической энергии, подаваемой извне, и подает эту электроэнергию в средство управления выходом в качестве электроэнергии для запуска в момент запуска средства выработки энергии. Вдобавок, средство управления запуском может включать в себя вспомогательный блок для “хранения” электроэнергии, который накапливает часть электроэнергии, произведенной средством выработки энергии, и подает электроэнергию заряда вспомогательного блока для хранения электроэнергии в средство управления выходом в качестве электроэнергии для запуска после запуска средства выработки энергии.

В результате управление работой системы энергоснабжения, генерирующей электроэнергию питания путем использования топлива для производства энергии, может быть выполнено просто приведением в действие или прекращением работы средства выработки энергии, а стоимость системы энергоснабжения может быть уменьшена. Электроэнергия для запуска подается от блока питания для запуска только на начальной стадии операции запуска в средстве выработки энергии. Затем операция производства энергии поддерживается путем подачи в качестве электроэнергии запуска электроэнергии по обратной связи на основе энергии, производимой в блоке выработки электроэнергии, в результате чего операция запуска прекрасно выполняется в течение весьма длительного периода путем использования первичного элемента с очень маленькой емкостью в качестве компонента блока питания для запуска.

Кроме того, система энергоснабжения, которая генерирует электроэнергию питания путем использования топлива для производства энергии, согласно другому аспекту настоящего изобретения содержит: по меньшей мере в блоке выработки электроэнергии средство для хранения электроэнергии для хранения электрического заряда на основе электроэнергии, производимой средством выработки энергии; средство выработки электроэнергии питания для генерирования электроэнергии питания на основе электроэнергии, хранимой в средстве для хранения электроэнергии; средство управления системой для управления работой или прекращения работы средства выработки энергии и зарядки или остановки блока для хранения электрической энергии в соответствии с изменением хранимой электроэнергии.

В результате, управление работой системы энергоснабжения может быть сведено просто к управлению работой или прекращению работы средства выработки энергии в соответствии с состоянием хранимой электроэнергии, сохраняемой в средстве для хранения электроэнергии, в результате чего упрощается конструкция и управление работой устройства. Также при работе системы энергоснабжения можно обеспечить постоянную подачу электроэнергии питания на основе электроэнергии, хранимой в средстве хранения электроэнергии при сохранении заранее заданного давления, в связи с чем можно избежать ненужной работы средства выработки энергии, и может быть обеспечен контроль за потерями топлива для производства энергии, в результате чего резко повышается эффективность использования энергии. В результате настоящее изобретение обеспечивает систему энергоснабжения, которая может работать длительное время.

Кроме того, настоящее изобретение можно использовать в качестве средства для хранения электроэнергии, структура которого образуется на основе одного или нескольких емкостных элементов, либо имеет структуру, в которой множество емкостных элементов соединены между собой заранее установленным образом, например структура, в которой имеется возможность коммутации, обеспечивающей последовательное или параллельное соединение емкостных элементов.

В результате, по сравнению со случаем использования в качестве средства хранения электроэнергии вторичного элемента питания общего назначения и т.п. масса устройства может быть значительно уменьшена, а нагрузка, подсоединенная к системе энергоснабжения, может быть приведена в действие электроэнергией питания на основе хранимой электроэнергии. В результате даже в том случае, если параметры возбуждения нагрузки быстро изменяются, можно обеспечить соответствующую подачу постоянной электроэнергии. Также даже в том случае, если топливо для производства энергии полностью израсходовано, в связи с чем заправляемый топливом блок снят и заменен на другой, электроэнергия, запасенная в блоке для хранения электроэнергии, может выдаваться непрерывно, поддерживая тем самым выработку электроэнергии питания, а значит возбуждение нагрузки.

Вдобавок в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению вся система энергоснабжения, либо по меньшей мере заправляемый топливом блок, может быть съемной по отношению к электрическому устройству, которое включает в себя нагрузку, работающую благодаря электроэнергии питания, подаваемой от системы энергоснабжения. Заправляемый топливом блок является съемным по отношению к блоку выработки электроэнергии.

Блок выработки электроэнергии может, например, состоять из модулей. Блок электропитания имеет внешний физический профиль, габариты и размеры которого эквивалентны одному из химических элементов питания общего назначения разного вида, и конструкцию с двумя электродными зажимами.

В результате, когда топливо для производства энергии, заполнявшее заправляемый топливом блок, израсходовано полностью либо его объем уменьшился, заправляемый топливом блок может быть удален из блока выработки энергии и заменен новым заправленным топливом блоком. В результате обеспечивается постоянное использование модуля выработки энергии, а вся система энергоснабжения или заправляемый топливом блок используется точно так же, как химический элемент питания общего назначения. Заправляемый топливом блок можно заменить или восстановить, в результате чего можно уменьшить объем отходов в системе энергоснабжения в целом. Также благодаря соответствующему внешнему профилю может быть обеспечена хорошая совместимость с химическим элементом питания общего назначения, в результате чего такая система энергоснабжения, имеющая очень высокую эффективность преобразования энергии, может без труда завоевать популярность на существующем рынке химических элементов питания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1А и 1В - концептуальная схема, демонстрирующая применение системы энергоснабжения согласно одному варианту настоящего изобретения;

фиг. с 2А по 2D - диаграммы, демонстрирующие базовые структуры системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - блок-схема, демонстрирующая первый вариант блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.4 - схематическое представление примера структуры блока выработки энергии, применимого для первого варианта блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.5 - блок-схема, демонстрирующая структуру блока для реформинга топлива, используемого в блоке выработки энергии согласно данному варианту;

фиг.6 - блок-схема, раскрывающая структуру блока для управления выходом, применимого к первому варианту блока выработки энергии, используемого для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.7А и 7В - блок-схема и электрическая схема с обозначенными элементами соответственно, где показаны примеры структуры блока для управления запуском, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.8А и 8В - блок-схема и электрическая схема с обозначенными элементами соответственно, демонстрирующие примеры структуры блока хранения электроэнергии, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.9 - электрическая схема, демонстрирующая пример структуры блока преобразования напряжения, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.10 - электрическая схема, демонстрирующая пример структуры блока преобразования напряжения, применимого к первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.11 - блок-схема, демонстрирующая последовательность операций процесса функционирования системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.12 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию, выполняемую системой энергоснабжения, согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.13 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.14 - концептуальная схема, демонстрирующая состояние после операции запуска системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.15 - концептуальная схема, демонстрирующая состояние во время установившегося режима работы системы энергоснабжения согласно первому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.16 - блок-схема, демонстрирующая второй вариант блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.17 - электрическая схема, демонстрирующая пример структуры блока управления запуском, применимого ко второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.18 - электрическая схема с обозначением элементов, демонстрирующая пример структуры блока управления запуском, применимого ко второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.19 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию, выполняемую системой энергоснабжения, согласно второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.20 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно второму варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.21А и 21В - блок-схема и электрическая схема с обозначением элементов соответственно, демонстрирующие примеры структуры блока управления запуском, применимого к третьему варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.22 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию системы энергоснабжения согласно третьему варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.23 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно третьему варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.24 - блок-схема, демонстрирующая четвертый вариант осуществления блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.25 - концептуальная схема, демонстрирующая начальную операцию системы энергоснабжения согласно четвертому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.26 - концептуальная схема, демонстрирующая операцию запуска системы энергоснабжения согласно четвертому варианту блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг.27 - электрическая схема с обозначением элементов, демонстрирующая другой пример структуры блока выработки электроэнергии, используемого в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению, причем этот вариант применим к блоку хранения электроэнергии согласно вариантам с первого по четвертый;

фиг. с 28А по 28F - изображения, демонстрирующие примеры внешних форм, применимых для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению;

фиг. с 29А по 29С - концептуальное схематическое представление соответствия между внешними формами, применимыми для системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению, и внешними формами химического элемента питания общего назначения соответственно;

фиг. с 30А по 30Н - изображения внешних форм топливных узлов и держателей системы энергоснабжения соответственно в соответствии с первым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;

фиг. с 31А по 31С - схематические изображения съемной конструкции модуля выработки энергии и топливного узла системы энергоснабжения в соответствии с первым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;

фиг. с 32А по 32F - схематические изображения внешних форм топливного узла и держателя системы энергоснабжения соответственно в соответствии со вторым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;

фиг. с 33А по 33С - схематические изображения съемной конструкции модуля для производства энергии и топливного узла системы энергоснабжения соответственно в соответствии со вторым вариантом съемной конструкции согласно настоящему изобретению;

фиг.34 - схематическое изображение в разрезе, демонстрирующее пример конструкции системы энергоснабжения в целом согласно настоящему изобретению; и

фиг.35А и 35В - схематические изображения вариантов конструкции блока для реформинга топлива, применимых к приведенному примеру конструкции системы энергоснабжения.

Наилучший способ реализации изобретения

Далее со ссылками на сопроводительные чертежи описываются варианты системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.

Сначала со ссылками на чертежи будет объяснена основная идея конструкции, для которой применима система энергоснабжения согласно настоящему изобретению.

На фиг.1А и 1В концептуально показан пример применения системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.

Система энергоснабжения 1 согласно настоящему изобретению выполнена, например, в виде модуля, и ее часть или система в целом может быть произвольным образом прикреплена к и снята с (смотри стрелку Р1) существующего электрического/электронного устройства (на фиг.1А и 1В показан "карманный" компьютер (персональный цифровой секретарь), который далее обычно называется "устройство") DVC, которое работает от первичного элемента питания общего назначения или вторичного элемента питания, а также конкретное электрическое/электронное устройство, как показано на фиг.1А и 1В. Система энергоснабжения 1 выполнена таким образом, что ее часть или всю систему можно переносить независимо. В системе энергоснабжения 1 предусмотрены электроды: положительный электрод и отрицательный электрод для подачи электроэнергии на устройство DVC в заданном положении (например, положение, эквивалентное положению первичного или вторичного элемента питания общего назначения, как описывается ниже).

Далее описывается базовая структура системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.

На фиг. с 2А по 2D представлены блок-схемы, раскрывающие основную концепцию базовой структуры системы энергоснабжения согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.2А, система энергоснабжения 1 согласно настоящему изобретению в укрупненном виде включает в себя: топливный узел (заправляемый топливом блок) 20, который заполняется топливом FL для производства энергии, состоящим из жидкого топлива и/или газообразного топлива; блок или модуль 10 выработки энергии для генерирования электроэнергии EG (производство энергии) по меньшей мере на основе топлива FL для производства энергии, подаваемого из топливного узла 20; и блок интерфейса (далее сокращенно "блок I/F") 30, снабженный каналом подачи топлива или т.п. для подачи топлива FL для генерирования энергии, заполняющего топливный узел 20, в блок 10 выработки энергии и физического соединения друг с другом топливного узла 20 и блока 10 выработки энергии. Соответствующие составные части выполнены таким образом, что они могут соединяться друг с другом либо отделяться друг от друга (соединяемые и съемные части) в произвольном сочетании, либо могут составлять объединенную конструкцию. Также, как показано на фиг.2А, блок I/F 30 может быть выполнен независимо от топливного узла 20 и блока 10 выработки энергии, или как единое целое либо с топливным узлом 20, либо с блоком 10 выработки энергии, как показано на фиг.2В и 2С. В альтернативном варианте, как показано на фиг.2D, каждая из двух частей, на которые разбит блок I/F 30, может быть выполнена как внутренняя часть топливного узла 20 и блока 10 выработки энергии соответственно.

Кроме того, в каждом варианте осуществления, описанном ниже, блок 10 выработки энергии является частью системы энергоснабжения, кроме топливного узла 20 и блока I/F 30. Он описывается как выделенная часть исключительно с целью описания. Например, как описано ниже, блок 10 выработки энергии может быть выполнен в виде модуля, но настоящее изобретение этим не ограничивается, и возможна структура каждого нижеописанного варианта осуществления в виде системы энергоснабжения.

Далее подробно описывается структура каждого блока.

Первый вариант осуществления

(А) Блок выработки электроэнергии

На фиг.3 представлена блок-схема первого варианта блока выработки электроэнергии, который используется в системе энергоснабжения согласно настоящему изобретению. Здесь система энергоснабжения имеет конструкцию с двумя электродными зажимами, где предусмотрены только один положительный электродный зажим и один отрицательный электродный зажим, через которые выдается заранее заданная электроэнергия питания, причем система энергоснабжения подсоединена через эти зажимы к заранее установленному устройству и вырабатывает заранее заданную электроэнергию, используемую для приведения в действие этого устройства (нагрузки).

Блок выработки электроэнергии согласно этому варианту осуществления включает в себя средство хранения электроэнергии, имеющее функцию аккумулирования электроэнергии, произведенной средством выработки энергии, и имеет конструкцию, которая обеспечивает выдачу электроэнергии питания с заданным напряжением на основе электроэнергии, аккумулированной (хранимой) в средстве хранения электроэнергии, и подачу этой электроэнергии в устройство (нагрузку) в качестве электроэнергии, приводящей нагрузку в действие. Далее приводится конкретное описание блока выработки электроэнергии.

Как показано на фиг.3, конфигурация блока 10А выработки электроэнергии согласно данному варианту осуществления в основном включает в себя: блок выработки энергии (средство выработки энергии) 11, который использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое из топливного узла 20А через блок I/F 30А, и генерирует заданную электроэнергию; блок хранения электроэнергии (средство хранения электроэнергии) 12, включающий в себя вторичный элемент, конденсатор или т.п., где временно сохраняется электроэнергия (выработанная энергия), выработанная в блоке 11 выработки энергии, а затем непрерывно выдает электроэнергию, имеющую постоянное напряжение; блок 13 преобразования напряжения, который преобразует составляющую напряжения электроэнергии, выдаваемой блоком 12 хранения электроэнергии, в заданное напряжение, пригодное для приведения в действие устройства, к которому подсоединена система энергоснабжения, и выдает его на не показанное устройство в качестве электроэнергии питания; блок 14 контроля/управления напряжением, который контролирует изменение составляющей напряжения электроэнергии (хранимой электроэнергии), хранимой в блоке хранения электроэнергии, и формирует и выдает сигнал управления, используемый для управления рабочим состоянием блока 11 выработки электроэнергии в соответствии с изменением и аккумулированным состоянием (состояние заряда) электроэнергии в блоке 12 хранения электроэнергии; блок 15 управления запуском (средство управления запуском), который подает электроэнергию для запуска, используемую для перевода (запуска) блока 11 выработки энергии в состояние выработки энергии на основе сигнала управления от блока 14 контроля/управления напряжением; и блок 16 управления выходом (средство управления выходом), который оперирует с электроэнергией для запуска от блока 15 управления запуском, управляет подачей (подает или прекращает подачу) топлива FL для выработки энергии в блок 11 выработки энергии и управляет рабочим состоянием (операция выработки энергии и операция остановки) блока 11 выработки энергии.

В этом варианте блок 14 контроля/управления напряжением, блок 15 управления запуском и блок 16 управления выходом образуют средство управления системой согласно настоящему изобретению.

Кроме того, в блоке 10А выработки электроэнергии согласно данному варианту осуществления электроэнергия, произведенная блоком 11 выработки энергии, хранится (аккумулируется) в блоке 12 хранения электроэнергии, а затем обычно подается в контроллер и нагрузку непоказанного прибора через заранее определенные электронные зажимы в качестве электроэнергии питания, имеющей постоянную компоненту напряжения. Также с помощью блока 14 контроля/управления напряжением постоянно либо в произвольный момент времени выполняется контроль компоненты напряжения хранимой электроэнергии, которая может быть электроэнергией питания, в блоке 12 хранения электроэнергии.

Далее подробно описывается каждая структура.

Блок выработки энергии

Как показано на фиг.3, блок 11 выработки энергии, применимый для блока 10А выработки электроэнергии, согласно данному варианту осуществления имеет структуру, в которой топливо FL для производства энергии подается из топливного узла 20А через блок 16 управления выходом на основе операции (операция включения) блока 16 управления выходом посредством подачи электроэнергии для запуска из описываемого ниже блока 15 управления запуском и использования физической или химической энергии, которая заключена в топливе FL для производства энергии, используется для выработки заранее заданной электроэнергии.

На фиг.4 схематически показан пример структуры блока выработки энергии, применимой в блоке выработки энергии, согласно данному варианту. На фиг.5 представлена схема, раскрывающая структуру блока реформинга топлива, применимую в блоке выработки энергии, согласно данному варианту осуществления. Здесь данный пример описывается вместе со структурой вышеописанной системы энергоснабжения (фиг.3).

В данном конкретном примере структуры блок 11 выработки энергии имеет конструкцию топливного элемента с протонно-обменной мембраной, где применяется система реформинга топлива, с помощью которой используется топливо FL для производства энергии, подаваемое через блок 16 управления выходом из топливного узла 20А, и вырабатывается электроэнергия посредством электрохимической реакции.

Хотя блок реформинга топлива, показанный на фиг.5, описывается для простоты вместе со структурой блока 11 выработки энергии, с точки зрения структуры блока выработки электроэнергии согласно настоящему изобретению блок реформинга топлива составляет часть нижеописанного блока управления выходом.

Как показано на фиг.4, конфигурация блока 11А выработки энергии включает в себя основной корпус 110 топливного элемента (топливный элемент), в котором используется конкретная компонента топлива (водород), содержащаяся в топливе FL для производства энергии, причем эта компонента выделяется блоком реформинга топлива (блок реформинга топлива) 16а, при этом блок реформинга 16а выполняет заданную реакцию реформинга в отношении топлива FL для производства электроэнергии, подаваемого из топливного узла 20А, и вырабатывает электроэнергию, используемую для приведения в действие заранее заданной нагрузки (в соответствии с каждым блоком в устройстве DVC или модулем 10А выработки энергии) посредством электрохимической реакции.

Как показано на фиг.5, блок 16а реформинга топлива включает в себя: блок 160Х реакции реформинга в парах (в газообразном состоянии), который из топлива FL для производства энергии, подаваемого из топливного узла 20А и состоящего из спирта и воды, производит водород, углекислый газ в качестве побочного продукта и небольшое количество угарного газа (монооксида углерода) посредством реакции реформинга в парах; блок 160Y для осуществления реакции конверсии водой, который заставляет угарный газ, подаваемый из блока 160 реакции реформинга в парах, вступать в реакцию с водой, содержащейся в топливе для производства энергии, или водой, выпускаемой из основного корпуса 110 топливного элемента в виде побочного продукта, как описано ниже, посредством реакции конверсии водой и вырабатывает углекислый газ и водород; и блок 160А для реакции селективного окисления, который заставляет оставшийся угарный газ, не прореагировавший в блоке 160Y реакции конверсии водой, вступать в реакцию с кислородом и производит углекислый газ посредством реакции селективного окисления. Блок 16а реформинга топлива реализует функцию подачи водорода, полученного путем реформинга топлива FL для производства энергии, находящегося в топливном узле 20А, в основной корпус 110 топливного элемента и выполняет детоксикацию небольшого коли