产氢燃料电池系统和操作用于备用电源运作的产氢燃料电池系统的方法与流程

产氢燃料电池系统和操作用于备用电源运作的产氢燃料电池系统的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年5月18日提交的具有相似发明名称的美国专利申请序列号17/323,927以及于2020年5月21日提交的具有相似发明名称的美国临时专利申请序列号63/028,315的优先权。所述两个美国申请的全部内容通过引用以并入本文。
技术领域
3.本发明总体上关于经组态用于备用电源应用的产氢燃料电池系统，且关于操作用于备用电源应用的产氢燃料电池系统的方法。


背景技术：

4.产氢燃料电池系统通常包括可用以自含碳进料生成氢气的燃料处理器，及可用以自氢气生成电输出的燃料电池组。产氢燃料电池系统可用于备用电源应用中。在此类组态中，产氢燃料电池系统通常经组态以在初次电源无法满足来自能量消耗装置的外加负载时生成电输出以满足所述外加负载。
5.一旦判定需要产氢燃料电池系统满足外加负载，则燃料处理器花费有限起动时间来开始生成至少最小临限量的氢气以使得燃料电池组能够产生足够电输出以满足外加负载。作为实例，此有限起动时间可基于将燃料处理器加热至产氢温度范围所需的时间及/或基于燃料处理器生成由燃料电池组产生电输出以满足外加负载所需的氢气的时间。
6.习知地，可利用电池或电池组以在此有限起动时间期间满足外加负载，且电池的所需储存容量可基于外加负载的量值及有限起动时间的持续时间两者。电池为昂贵的、维护密集型的，且通常自远端设施被盗。因此，可能需要降低燃料电池系统的有限起动时间，借此准许电池的所需储存容量的减小及/或准许电池的消除。因此，存在对改良的产氢燃料电池系统及操作用于备用电源应用的产氢燃料电池系统的方法的需求。


技术实现要素：

7.经组态用于备用电源应用的产氢燃料电池系统在本文中揭示，作为操作用于备用电源操作的产氢燃料电池系统的方法。产氢燃料电池系统(hydrogen-producing fuel cell system；hpfcs)包括燃料处理器、氢储存装置及燃料电池组。该燃料处理器经组态以接收一或多个进料流及使该一或多个进料流起反应以产生所生成氢气。该氢储存装置经组态以储存一体积的所储存氢气。该燃料电池组经组态以接收氧化剂及氢气且自该氧化剂及该氢气生成电输出。该燃料电池组经组态以在通常经调适以满足外加负载的初次电源并未正提供满足该外加负载的初次电输出时用该电输出至少部分地满足该外加负载。该hpfcs经组态以侦测该初次电源满足该外加负载的不可能性。回应于该初次电源满足该外加负载的该不可能性的侦测，该hpfcs经组态以：启动该燃料处理器的起动；将该所储存氢气供应至该燃料电池组以在该燃料处理器的该起动期间自该所储存氢气产生一初始电输出，且用
该初始电输出至少部分地满足该外加负载。在该燃料处理器自该起动到达产氢状态时，该hpfcs经组态以将该所生成氢气供应至该燃料电池组以产生后续电输出，且用该后续电输出至少部分地满足该外加负载。
8.所述方法包括侦测该初次电源满足该外加负载的不可能性。回应于该侦测，所述方法包括启动所储存氢气自该氢储存装置至该燃料电池组的供应，用该燃料电池组消耗该所储存氢气以自该燃料电池组产生初始电输出，且用该初始电输出至少部分地满足该外加负载。所述方法进一步包括启动该燃料处理器的起动。在该燃料处理器的至少一临限起动时间之后，所述方法包括启动该所生成氢气自该燃料处理器供应至该燃料电池组的供应，用该燃料电池组消耗该所生成氢气以自该燃料电池组产生后续电输出，且用该后续电输出至少部分地满足该外加负载。
附图说明
9.[图1]为根据本发明的产氢燃料电池系统的实例的示意性说明。
[0010]
[图2]为描绘根据本发明的操作产氢燃料电池系统的方法的实例的流程图。
具体实施方式
[0011]
图1至2提供根据本发明的产氢燃料电池系统10的实例及/或方法200的实例。在图1至2中的每一者中，用于类似或至少实质上类似目的的元件用相同编号标记，且此等元件可不参考图1至2中的每一者在本文中详细论述。类似地，在图1至2中的每一者中可不标记所有元件，但可出于一致性在本文中利用与所述元件相关联的参考编号。本文中参考图1至2中的一或多者论述的元件、组件及/或特征可包括于图1至2中的任一者中及/或与图1至2中的任一者一起利用而不脱离本发明的范畴。
[0012]
一般而言，很可能包括于一特定具体实例中的元件以实线说明，而可选的元件以虚线说明。然而，以实线展示的元件可能不为必需的，且在一些具体实例中，可在不脱离本发明的范畴的情况下省略。点虚线可用以指示资讯及/或通信连接。
[0013]
图1为根据本发明的产氢燃料电池系统(hpfcs)10的实例的示意性说明。如图1中的实线所说明，产氢燃料电池系统10包括氢储存装置20、燃料电池组30及燃料处理器50。燃料处理器50经组态以接收一或多个进料流61，其的实例包括含碳进料62及水64。燃料处理器50包括重组区60，其中一或多个进料流61经反应以产生及/或生成包括所生成氢气52且亦可包括其他气体68的混合气流66。可将诸如所生成氢气52的混合气流66的至少一部分提供或选择性地提供至燃料电池组30。含碳进料62的实例包括一或多种醇或烃，其中甲醇为特定实例。水64可作为液体或蒸汽递送至燃料处理器。当含碳进料及/或水以液体形式递送至燃料处理器时，其通常在递送至重组区60时或之前汽化。燃料处理器50可另外或替代地称为燃料处理系统50、氢生成器50、产氢组装件50、蒸汽重组器50及/或燃料重组器50。
[0014]
如图1中所示，燃料处理器50亦可包括纯化组装件72。纯化组装件72经组态以自重组区60接收混合气流66及将混合气流66分离成经纯化氢流73及副产物流74。经纯化氢流73包括比混合气流66更大浓度的氢气，且经纯化氢流73含有比混合气流66更低浓度的其他气体68。经纯化氢流73可含有纯的或至少实质上纯的氢气。经纯化氢流73中所含有的氢气为所生成氢气52、由所生成氢气52组成或基本上由所生成氢气52组成。如本文中所使用，至少
实质上纯的氢气可大于90％纯、大于95％纯、大于99％纯、大于99.5％纯及/或大于99.9％纯。相比之下，副产物流74含有比混合气流更大总浓度的其他气体。副产物流74可含有氢气，但其含有比混合气流更低浓度的氢气。
[0015]
本文中提供可包括于燃料处理器50中及/或与燃料处理器50一起利用的纯化组装件72的更特定实例。hpfcs 10可经组态以选择性地将经纯化氢流73自纯化组装件72递送至燃料电池组30。hpfcs 10亦可经组态以自hpfcs 10排出副产物流74、储存副产物流74及/或诸如以本文中所论述的方式利用副产物流74。
[0016]
氢储存装置20经组态以储存一体积22的氢气及选择性地将此所储存氢气提供至燃料电池组30。如本文中所使用，储存于或曾储存于氢储存装置20中的氢气可称为所储存氢气24。燃料电池组30使诸如所储存氢气24及/或所生成氢气52的氢气与氧化剂38反应以产生及/或生成电输出40。电输出40亦可在本文中称为堆叠电输出40，且可在提供至外加负载之前提供至dc/dc转换器48，该外加负载可至少部分地来自能量消耗装置120。dc/dc转换器48可改变堆叠电输出40的电压，诸如自由燃料电池组30产生的电压改变为经组态以接收及/或利用的能量消耗装置120的电压。作为一实例，dc/dc转换器48可为减小堆叠电输出40的电压的降压或步降转换器，或dc/dc转换器48可为增大堆叠电输出40的电压的升压转换器。
[0017]
出于方便起见，本发明将把hpfcs 10称为包括燃料电池组30。然而，在本发明的范畴内，hpfcs 10可包括任何合适数目个燃料电池组30，诸如至少一个燃料电池组30及/或多个燃料电池组30。
[0018]
如所论述，hpfcs 10经组态以在通常经调适以满足外加负载的初次电源100并未正提供满足该外加负载的初次电输出102时利用来自燃料电池组30的电输出40至少部分地满足该外加负载。外加负载可至少部分地来自能量消耗装置120。因此，hpfcs 10可用以选择性地为能量消耗装置120供电或将备用电源提供至消耗能量装置120。外加负载亦可来自hpfcs 10的一或多个组件、组装件、致动器及/或电动供电元件，诸如本文中更详细地论述。出于方便起见，本发明将把外加负载称为至少部分地来自能量消耗装置120。然而，外加负载亦可至少部分地来自多个能量消耗装置120在本发明的范畴内，在此情况下，hpfcs 10可描述为用以选择性地为多个能量消耗装置120供电，或将备用电源提供至多个能量消耗装置120。
[0019]
如本文中更详细地论述，初次电源100可经组态以提供交流电(alternating current；ac)初次电输出102或直流电(direct current；dc)初次电输出106。在初次电源100经组态以提供dc初次电输出的实例中，dc初次电输出可直接提供至能量消耗装置120。在初次电源100经组态以提供ac初次电输出102的实例中，整流器104可用以对初次电输出进行整流以在供应至能量消耗装置120及/或由能量消耗装置120消耗之前产生及/或生成dc初次电输出106。
[0020]
初次电源100可另外或替代地用以向hpfcs 10的至少一部分提供电力，以便在初次电源可用于如此做的时段期间为产氢燃料电池系统或其至少部分供电。在一些实例中，诸如当初次电源经组态以提供dc初次电输出时，初次电输出可直接提供至hpfcs 10。在一些实例中，诸如当初次电源经组态以提供ac初次电输出时，整流器104可用以生成dc初次电输出106，其可提供至hpfcs。
[0021]
初次电源100可能未必总是可用于可靠地提供初次电输出102，以便满足来自一或多个能量消耗装置102及/或hpfcs 10的外加负载。举例而言，初次电源100可能不可靠及/或经受中断。此外，一些能量消耗装置102需要电输出的恒定或几乎恒定的供应，且谨慎地提供备用保护，即使初次电源传统上已是初次电输出102的可靠来源亦是如此。在此等及其他情形中，且如本文中参考图2的方法200更详细地论述，hpfcs 10可经组态以侦测初次电源100无法满足外加负载。作为一实例，hpfcs 10可包括初次功率侦测器80及/或与初次功率侦测器80通信，该初次功率侦测器80可用以侦测初次电源无法满足外加负载。在图1中，说明用于初次功率侦测器80的合适位置的实例，以便直接监视来自初次电源的初次电输出及/或监视能量储存装置86的充电状态及/或汇流排电压。为简洁起见，由hpfcs 10对初次电源100满足外加负载的不可能性的侦测在本文中可称为初次电源失效侦测。
[0022]
回应于初次电源100满足外加负载的不可能性的侦测，hpfcs 10经组态以将电输出40提供至外加负载，且用电输出40至少部分地或完全满足外加负载。更具体而言，回应于初次电源失效侦测，hpfcs 10经组态以启动燃料处理器50的起动。如本文中所使用，燃料处理器50的起动可另外或替代地称为燃料处理器50的起动工序、起动过程及/或起动工艺路线。在燃料处理器50的起动期间，hpfcs可经组态以将所储存氢气24自氢储存装置20供应至燃料电池组30，以自所储存氢气24产生初始电输出42，且用初始电输出42至少部分地满足且视情况完全满足外加负载。当燃料处理器50自起动到达产氢状态时，hpfcs 10经组态以将所生成氢气52自燃料处理器50供应至燃料电池组30，以自所生成氢气52产生后续电输出46且用后续电输出46至少部分地满足外加负载。如本文中更详细地论述，当所生成氢气52为供应至燃料电池组30的唯一氢气时，hpfcs 10可经组态以用后续电输出46满足或完全满足外加负载。
[0023]
如本文中所提及，初始电输出42为借由使所储存氢气24与氧化剂38反应而由燃料电池组30产生的电输出40，且后续电输出46为借由使所生成氢气52与氧化剂38反应而由燃料电池组30产生的电输出40。因此，以略微不同的术语表达，回应于初次电源100满足外加负载的不可能性的侦测，hpfcs 10经组态以启动燃料处理器50的起动，在燃料处理器50正起动时利用所储存氢气24至少部分地满足外加负载，且在燃料处理器50的起动已完成后即刻利用由燃料处理器50产生的所生成氢气52至少部分地满足外加负载。
[0024]
在本发明中，当特定电输出(例如，初始电输出42或后续电输出46)经描述为用以「至少部分地满足外加负载」时，此可包括用以满足外加负载的一部分或满足外加负载的全部的特定电输出。对于其中特定电输出用以满足外加负载的一部分的实例，hpfcs 10可利用额外电输出或电流源以满足外加负载的剩余部分。以此方式，对于其中特定电输出用以满足外加负载的一部分的实例，hpfcs 10可用特定电输出与额外电输出或电流源的组合满足或完全满足外加负载。换言之，在本文中描述为用以「至少部分地满足外加负载」的特定电输出未必意谓外加负载仅需至少部分地满足，而是特定电输出用以满足外加负载的一部分，且视情况满足外加负载的全部，其中用额外电输出或电流源视情况满足外加负载的任何剩余部分。
[0025]
举例而言，如本文中更详细地论述，hpfcs 10可包括电能储存装置86或以其他方式与电能储存装置86相关联。电能储存装置86经组态以储存电能，且利用所储存电能提供或选择性地提供所储存电流88。作为实例，电能储存装置可经组态以以储能形式(诸如化学
能)储存电能作为旋转能，及/或在电场中，选择性地将储能形式转换成电能，且提供或选择性地提供电能作为所储存电流88。因此，在本发明中对所储存电流88的参考是指诸如由电能储存装置86利用或释放储存于其中的电能及/或借由电能储存装置86将储存于其中的储能形式转换成电能而自电能储存装置86提供的电流。所储存电流88另外或替代地在本文中可称为备用电流88、桥接电流88、补充电流88及/或释放电流88。对于hpfcs 10利用初始电输出42满足外加负载的一部分(亦即，部分地满足外加负载)的一些实例，hpfcs 10可经组态以利用来自电能储存装置86的所储存电流88用所储存电流88满足外加负载的剩余部分。因此，hpfcs可经组态以用初始电输出42与所储存电流88的组合完全满足外加负载。
[0026]
作为另一实例，在所生成氢气52至燃料电池组30的供应的启动之后，所生成氢气52及所储存氢气24可彼此同步地或作为混合物供应至燃料电池组30持续相对较短时段。作为实例，所生成氢气52及所储存氢气24可经由共同管道供应至燃料电池组30。所储存氢气24可在所生成氢气52至燃料电池组30的供应的启动期间存在于共同管道中。在此类实例中，所生成氢气52可与共同管道中的所储存氢气24混合，使得所生成氢气52与所储存氢气24的混合物在相对较短或转变时段期间供应至燃料电池组30。在此类实例中，hpfcs 10可描述为自此混合物产生包括初始电输出42及后续电输出46的中间电输出44。在一些此类实例中，hpfcs 10经组态以用中间电输出44满足或完全满足外加负载。换言之，在其中所生成氢气52及所储存氢气24两者供应至燃料电池组30的此较短或转变时段期间，hpfcs 10可用初始电输出42满足外加负载的一部分且用后续电输出46满足外加负载的剩余部分。为启动燃料处理器50的起动，hpfcs 10可经组态以将一或多个进料流61供应至燃料处理器50，且燃料处理器50可开始自进料流61产生包括所生成氢气52的混合气流66。特定而言，如图1中所示，hpfcs 10可包括进料递送系统160，其经组态以将进料流61供应至燃料处理器50。进料递送系统160可包括一或多个进料流泵161，其用以选择性地将进料流61自含有一体积的进料流61的一或多个进料流供应器162递送至燃料处理器50。进料流泵161可为电力供电的，且因此可形成外加负载的一部分。因此，hpfcs 10可经组态以将电力提供至进料流泵161以启动燃料处理器50的起动，诸如本文中更详细地论述。
[0027]
典型地，为了使重组区60自进料流61高效产生所生成氢气52，将重组区60加热至产氢温度范围内，且维持在产氢温度范围内。产氢温度范围的更特定实例提供于本文中。当重组区60在低于产氢温度范围的温度下操作时，重组区60可产生具有比重组区60在产氢温度范围内操作时更大比例的其他气体68及更小比例的所生成氢气52的混合气流66。因此，hpfcs 10可经组态以在燃料处理器50的起动期间将重组区60加热至产氢温度范围内，及/或将重组区60维持于产氢温度范围内。
[0028]
出于此考虑，如图1中所示，hpfcs 10可包括加热组装件70，其经组态以将燃料处理器50的至少重组区60加热至产氢温度范围内及/或将重组区60维持于产氢温度范围内。本文中提供加热组装件70的更特定实例。加热组装件70亦可经组态及/或用以在一或多个各别操作温度范围内选择性地加热及/或维持hpfcs 10的一或多个额外组件(诸如纯化组装件72)的温度。
[0029]
在一些实例中，燃料处理器50为热引动燃料处理器50，其中在初次电源100满足外加负载时、在燃料处理器50并未正接收进料流61时及/或在启动燃料处理器50的起动之前，hpfcs 10利用加热组装件70将燃料处理器50及/或重组区60维持于热引动状态中。更具体
而言，为将燃料处理器50维持于热引动状态中，hpfcs 10可利用加热组装件70将燃料处理器50及/或重组区60维持于热引动温度下或高于热引动温度，及/或维持于大于环境温度及/或在产氢温度范围的临限分数内的热引动温度范围内。因此，当燃料处理器50为热引动燃料处理器50时，燃料处理器50及/或重组区60可在起动期间经由较小温度提高加热至产氢温度范围内。因此，起动热引动燃料处理器所需的时间可小于起动不为热引动的燃料处理器所需的时间或起动在起动之前维持于环境温度下的燃料处理器所需的时间。
[0030]
如图1中所示，加热组装件70可包括经组态以燃烧燃料源以加热燃料处理器50及/或重组区60的燃烧器组装件171。在一些实例中，hpfcs 10经组态以将副产物流74自纯化组装件72供应至燃烧器组装件171，且燃烧器组装件171将副产物流燃烧至热燃料处理器50及/或重组区60。因此，hpfcs 10可在燃料处理器50的起动期间及/或在燃料处理器50正接收进料流61的时将燃烧器组装件171用以加热燃料处理器50及/或重组区60。加热组装件70可另外或替代地包括电加热组装件172，其经组态以接收诸如来自初次电源100及/或电池或其他电能储存装置的电力，及利用电力来加热燃料处理器50及/或重组区60。因此，电加热组装件172可形成外加负载的一部分。特定而言，诸如在燃料处理器50的起动之前，hpfcs可利用电加热组装件172将燃料处理器50及/或重组区60维持于热引动状态中。
[0031]
如所提及，在起动期间，重组区60可产生作为混合气流66的一部分的所生成氢气52，该混合气流66又可递送至纯化组装件72且由纯化组装件72分离成副产物流74及包括所生成氢气的经纯化氢流73。然而，在燃料处理器50的起动期间，重组区60产生所生成氢气52的压力及/或流动速率可能不足以满足外加负载。另外或替代地，燃料处理器50产生经纯化氢流73的压力及/或流动速率可能不足以满足外加负载。换言之，燃料处理器50可在起动期间在低于由燃料电池组30产生足以满足外加负载的电输出40所需的氢气压力及/或氢气流动速率的压力及/或流动速率下产生所生成氢气52。
[0032]
然而，燃料处理器50产生所生成氢气52的压力及/或流动速率可在起动期间增加以变得足以满足外加负载。因此，当燃料处理器50以足以使燃料电池组30生成满足外加负载的足够电输出40的所生成氢气供应压力产生及/或稳定地产生所生成氢气52时，燃料处理器50可到达产氢状态。此所生成氢气供应压力在本文中可称为临限最小氢气供应压力。另外或替代地，当燃料处理器50以足以使燃料电池组30用以满足外加负载的所生成氢气流动速率产生所生成氢气52时，燃料处理器50可到达产氢状态。此所生成氢气流动速率在本文中可称为临限最小所生成氢气流动速率。换言之，当燃料处理器50到达产氢状态时，燃料处理器50的起动可完成。当燃料处理器50包括纯化组装件72时，所成氢气流动速率及/或所生成氢气供应压力可为经纯化氢流73的流动速率及/或供应压力。
[0033]
如图1中所示，燃料处理器50可包括缓冲罐78，其经组态以接收所生成氢气52及/或经纯化氢流73，及诸如在将所生成氢气52及/或经纯化氢流73供应至燃料电池组30之前储存一体积的所生成氢气及/或经纯化氢流73。缓冲罐78可增加提供至燃料电池组30的所生成氢气供应压力的稳定性，及/或可降低供应至燃料电池组30的所生成氢气52的压力的压力变化的可能性，以便防止其损坏。
[0034]
在起动期间，燃料处理器50可将所生成氢气52递送至缓冲罐78且用所生成氢气52对缓冲罐78进行加压。在一些此类实例中，当缓冲罐78中所含有的所生成氢气的压力为或超出临限最小所生成氢气供应压力时，燃料处理器50到达产氢状态。以略微不同的术语陈
述，所生成氢气供应压力可为或包括缓冲罐78中的所储存氢气的压力。另外或替代地，当燃料处理器50包括纯化组装件72时，所生成氢气供应压力可为或包括经纯化氢流73的压力。缓冲罐78中的所生成氢气的压力可称为缓冲压力。
[0035]
鉴于以上内容，hpfcs 10可能需要临限起动时间以自所生成氢气52产生后续电输出46。临限起动时间可至少包括燃料处理器50的启动与燃料处理器50的起动的完成之间的持续时间。燃料处理器的起动可在燃料处理器50到达产氢状态时或在hpfcs 10产生后续电输出时完成。
[0036]
如所提及，在燃料处理器50的起动期间，hpfcs 10可经组态以将所储存氢气24供应至燃料电池组30以用初始电输出42至少部分地满足外加负载。特定而言，hpfcs 10可包括经组态以准许或限制所储存氢气24自氢储存装置20至燃料电池组30的流动的所储存氢气流量控制阀28。回应于初次电源失效侦测，hpfcs 10可经组态以打开所储存氢气流量控制阀28，以准许所储存氢气24至燃料电池组30的流动以产生初始电输出42。
[0037]
鉴于以上内容，氢储存装置20可经组态以在临限起动时间期间将所储存氢气24供应至燃料电池组30。氢储存装置20可经组态以储存至少足以在临限起动时间期间满足外加负载的一体积22的所储存氢气24。换言之，氢储存装置20可经组态以足以在临限起动时间期间至少部分地满足外加负载的压力及/或流动速率将所储存氢气24供应至燃料电池组30。因此，且如本文中所使用，对满足外加负载的氢气的参考是指当递送至燃料电池组30时，氢气(体积、压力、流动速率等)足以使得燃料电池组能够生成满足外加负载的电输出。如所论述，足以在临限起动时间期间至少部分地满足外加负载的所储存氢气24可包括足以在临限起动时间期间满足或完全满足外加负载的所储存氢气24。替代地，足以在临限起动时间期间至少部分地满足外加负载的所储存氢气24可包括足以在临限起动时间期间满足外加负载的一部分的所储存氢气24，其中所储存电流88视情况用以满足外加负载的剩余部分。
[0038]
hpfcs 10可经组态以在足以至少部分地满足外加负载的所储存氢气供应压力下将所储存氢气24供应至燃料电池组30。该体积22的所储存氢气24可在大于所储存氢气供应压力的压力下含于氢储存装置20中。如图1中所示，hpfcs 10可包括至少一个所储存氢气压力调节器26，其经组态以减小及/或以其他方式调节递送至燃料电池组30的所储存氢气24的压力。所储存氢气压力调节器24可位于氢储存装置20与燃料电池组30之间的任何合适的位置中。所储存氢气压力调节器26可经组态以维持该体积22的所储存氢气24与提供至燃料电池组30的所储存氢气24之间的压力差，使得氢储存装置20中所含有的所储存氢气24的压力大于所储存氢气供应压力。换言之，所储存氢供应压力可为所储存氢气压力调节器26下游的所储存氢气24的压力。
[0039]
氢储存装置20中所含有的该体积22的所储存氢气24可足以至少部分地满足外加负载。为了用初始电输出至少部分地满足外加负载，所储存氢气24可以至少临限最小所储存氢气流动速率(诸如在所储存氢气供应压力下)供应至燃料电池组30。出于此考虑，氢储存装置20中的足以在临限起动时间期间至少部分地满足外加负载的所储存氢气24的体积22可大于在临限起动时间期间由燃料电池组30消耗的所储存氢气的体积。以此方式，所储存氢气24可在所储存氢气供应压力下以至少临限最小所储存氢气流动速率自氢储存装置20供应至燃料电池组30持续整个临限起动时间。
[0040]
如图1中所示，hpfcs 10进一步可包括所储存氢气压力侦测器121，其可与氢储存装置20相关联及/或通信且经组态以侦测氢储存装置20中所含有的氢气的压力。基于由所储存氢气压力侦测器121侦测到的氢储存装置20内的所储存氢气24的压力，hpfcs 10可经组态以判定氢储存装置20内所含有的所储存氢气24的压力及/或体积22是否足以在临限起动时间期间至少部分地满足外加负载。
[0041]
如本文中更详细地论述，为了避免对燃料电池组30的损坏，hpfcs 10可经组态以仅在氢储存装置20内所含有的所储存氢气24的压力及/或体积22足以在临限起动时间期间至少部分地满足外加负载时准许所储存氢气24至燃料电池组30的流动，以自其产生初始电输出42。出于此考虑，回应于初次电源失效侦测，hpfcs 10可经组态以利用所储存氢气压力侦测器121来判定氢储存装置20中的所储存氢气24的压力及/或体积22是否足以在临限起动时间期间满足外加负载。hpfcs 10进一步可经组态以选择性地致动所储存氢气流量控制阀28，以基于此判定选择性地准许或限制所储存氢气24的流动。
[0042]
hpfcs 10可经组态以在临限初始供应时间内用初始电输出42至少部分地满足外加负载。临限初始供应时间可经量测为初次电源失效侦测与初始电输出42的产生之间的持续时间。如下文更详细地论述，临限初始供应时间可为约数秒，而临限初始起动时间可为约数分钟或更长。因此，所储存氢气24至燃料电池组30的供应可准许及/或促进hpfcs 10的改良及/或更快起动，及/或可准许hpfcs 10相较于未包括氢储存装置20的习知hpfcs更快、更高效及/或更有效地将备用电源提供至能量消耗装置120。换言之，相较于未包括氢储存装置20的习知hpfcs，hpfcs 10可归因于氢储存装置20的存在而更快速地能够满足外加负载。
[0043]
如图1中所示，hpfcs 10可包括所生成氢气流量控制阀54，其经组态以调节所生成氢气52自燃料处理器50至燃料电池组30的流动。hpfcs 10可经组态以在燃料处理器50到达产氢状态时打开所生成氢气流量控制阀54，以准许所生成氢气52至燃料电池组30的流动。hpfcs 10亦可经组态以在燃料处理器50到达产氢状态之前及/或在燃料处理器50正起动时保持所生成氢气流量控制阀54关闭，以防止所生成氢气52至燃料电池组30的供应。
[0044]
如所提及，hpfcs 10可经组态以在燃料处理器50以足以满足外加负载的所生成氢气流动速率产生所生成氢气52时启动所生成氢气52至燃料电池组30的供应。在一些此类实例中，hpfcs 10包括经组态以侦测所生成氢气52及/或经纯化氢流73的所生成氢气流动速率的所生成氢气流量侦测器176，且hpfcs 10可经组态以回应于所生成氢气流量侦测器176侦测到所生成氢气流动速率满足或超出临限最小所生成氢气流动速率而打开所生成氢气流量控制阀54。
[0045]
作为另一实例，hpfcs 10可包括经组态以侦测所生成氢气供应压力的所生成氢气压力侦测器178。hpfcs 10可经组态以在所生成氢气供应压力满足或超出临限最小所生成氢气供应压力时打开所生成氢气流量控制阀54，以启动所生成氢气52至燃料电池组30的供应。作为一更特定实例，hpfcs 10可经组态以在所生成氢气供应压力超出所储存氢气供应压力(在该所储存氢气供应压力下，所储存氢气24供应至燃料电池组30)时及/或在所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异为临限压力差或超出临限压力差时启动所生成氢气52自燃料处理器50的供应。由此，意谓氢气供应压力比所储存氢气供应压力大至少临限压力差。本文中参考图2及方法200揭示临限压力差的更特定实例。
[0046]
作为又一实例，hpfcs 10可经组态以将所生成氢气52及所储存氢气24供应至经组
态以将氢气递送至燃料电池组30的共同氢气供应管道174。在此实例中，hpfcs 10可包括所生成氢气止回阀76，其经组态以在所生成氢气供应压力超出所储存氢气供应压力时准许所生成氢气52至燃料电池组30的供应。作为又一更特定实例，所生成氢气止回阀76可组态有对应于临限压力差的裂痕压力，使得所生成氢气止回阀仅在所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异满足临限压力差或超出临限压力差时准许所生成氢气52至燃料电池组30的供应。换言之，在燃料处理器50的起动期间，共同氢气供应管道174中的所储存氢气供应压力可超出所生成氢气供应压力，及/或所生成氢气供应压力可小于临限压力差或大于所储存氢气供应压力。此可将所生成氢气止回阀76维持于关闭状态中且防止燃料处理器50与共同氢气供应管道174之间的流体连通。出于此考虑，所生成氢气止回阀76亦可防止所储存氢气24至燃料处理器50的流动(回流)，此可防止对燃料处理器50的一或多个组件的损坏。所生成氢气止回阀76可在所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异满足临限压力差或超出临限压力差时自动打开以准许所生成氢气至燃料电池组30的流动。
[0047]
当燃料处理器50包括缓冲罐78时，可诸如以本文中所论述的方式回应于缓冲罐78内的所生成氢气52的压力而致动所生成氢气流量控制阀54及/或所生成氢气止回阀76。另外或替代地，当燃料处理器50包括纯化组装件72时，可诸如以本文中所论述的方式回应于经纯化氢流73的压力而致动所生成氢气流量控制阀54及/或所生成氢气止回阀76。
[0048]
hpfcs 10亦可经组态以回应于燃料处理器50到达产氢状态而限制及/或停止所储存氢气24至燃料电池组30的流动。举例而言，hpfcs 10可经组态以关闭所储存氢气流量控制阀28，以回应于燃料处理器50到达产氢状态及/或回应于所生成氢气52至燃料电池组30的供应而停止所储存氢气24至燃料电池组30的流动。作为一更特定实例，hpfcs 10可经组态以回应于来自所生成氢气流量侦测器176的所生成氢气流动速率满足或超出临限最小所生成氢气流动速率的侦测而关闭所储存氢气流量控制阀28。作为另一更特定实例，hpfcs 10可经组态以回应于来自所生成氢气压力侦测器178的所生成氢气供应压力满足或超出临限最小所生成氢气供应压力的侦测而关闭所储存氢气流量控制阀28。
[0049]
对于其中hpfcs 10经组态以经由共同氢气供应管道174将所储存氢气24及所生成氢气52供应至燃料电池组30的实例，hpfcs 10可包括经组态以停止所储存氢气至共同氢气供应管道174的流动的所储存氢气止回阀77。所储存氢气止回阀77可经组态以诸如以本文中所论述的方式回应于所生成氢气供应压力满足或超出所储存氢气供应压力及/或回应于所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异满足临限压力差或超出临限压力差而停止所储存氢气至共同氢气供应管道174的流动。另外或替代地，所生成氢气止回阀76可包括三向止回阀，其经组态以回应于所生成氢气供应压力超出所储存氢气供应压力及/或回应于所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异满足临限压力差或超出临限压力差而同时停止所储存氢气24的流动且准许所生成氢气至共同氢气供应管道174的流动。
[0050]
hpfcs 10可经组态以在燃料处理器50的起动期间及/或在临限起动时间期间利用初始电输出42的一部分为hpfcs 10的一或多个组件供电。特定而言，hpfcs 10可经组态以利用初始电输出42促进燃料处理器50的起动。作为一更特定实例，hpfcs 10可经组态以用初始电输出42的部分中的至少一些为进料流泵161供电，以将进料流61递送至重组区60。作为另一实例，hpfcs 10可经组态以诸如以本文中所论述的方式利用初始电输出42致动所储存氢气流量控制阀28及/或所生成氢气流量控制阀54。
[0051]
如图1中所示，hpfcs 10亦可包括电能储存装置86及/或可以其他方式与电能储存装置86相关联。hpfcs 10可引导电能储存装置86提供或选择性地提供所储存电流88以至少部分地满足外加负载。出于方便起见，本发明将把hpfcs 10称为包括电能储存装置86及/或与电能储存装置86相关联。然而，在本发明的范畴内的是，电能储存装置86可包括任何合适数目个电能储存装置，诸如至少一个电能储存装置及/或多个电能储存装置。亦在本发明的范畴内的是，电能储存装置86可与hpfcs 10不同及/或在hpfcs 10外部，如以图1中的点虚线所说明。本文中揭示可为合适的电能储存装置86或可包括于合适的电能储存装置86中的能量储存装置的更特定实例。
[0052]
如本文中参考图2的方法200更详细地论述，电能储存装置86可经组态以在初次电源100及燃料电池组30两者均无法满足外加负载时满足外加负载。作为一更特定实例，hpfcs 10可经组态以引导电能储存装置86在临限初始供应时间期间提供所储存电流88以满足外加负载。换言之，hpfcs 10可经组态以引导电能储存装置86回应于初次电源失效侦测且在hpfcs 10自所储存氢气24产生初始电输出42之前提供所储存电流88以满足外加负载。因此，在一些实例中，hpfcs 10经组态以回应于初始电输出42的产生而停止所储存电流88自电能储存装置86至外加负载的供应。替代地，hpfcs 10可经组态以回应于后续电输出46的产生而停止所储存电流88自电能储存装置86至外加负载的供应。在此实例中，在燃料处理器50的起动期间，hpfcs 10可经组态以用初始电输出42与所储存电流88的组合完全满足外加负载。
[0053]
包括氢储存装置20减少hpfcs 10利用来自燃料电池组30的电输出满足外加负载或至少部分地满足外加负载所需的时间。因此，电能储存装置86的大小及/或总能量储存容量可由于在hpfcs 10内包括氢储存装置20而减小。换言之，相较于习知hpfcs，hpfcs 10可归因于在hpfcs 10中包括及/或利用氢储存装置20来提供初始电输出42而包括具有较小总能量储存容量的电能储存装置86及/或与该电能储存装置86相关联。又换言之，电能储存装置86的总能量储存容量可足以在临限初始供应时间期间满足外加负载。然而，电能储存装置86的总能量储存容量可小于足以满足外加负载持续大于初始供应时间的持续时间的总能量储存容量。作为一更特定实例，电能储存装置86的总能量储存容量可小于足以满足外加负载持续临限起动时间的总能量储存容量。
[0054]
图2为描绘根据本发明的操作产氢燃料电池系统(诸如hpfcs 10)的方法200的实例的流程图。在图2中，在虚线框中说明一些步骤，指示此类步骤可为可选的或可对应于方法200的可选版本。亦即，并非所有方法200均需要包括在实线框中说明的步骤。图2的方法及步骤不为限制性的，且如自本文中的论述所理解，其他方法及步骤在本发明的范畴内，包括具有大于或少于所说明的步骤的数目的方法。方法200的每一步骤或部分可利用图1的hpfcs 10及/或其在本文中参考图1所说明及论述的部分来进行。同样，本文中参考图2及方法200论述产氢燃料处理系统的特征、功能、结构、组态、特性、属性、变化、选项等中的任一者，且方法200可包括于根据图1的hpfcs 10中或与该hpfcs 10一起利用。
[0055]
方法200包括在步骤205处侦测满足外加负载的不可能性，且可包括在步骤210处启动所储存电流的供应及/或在步骤215处判定氢储存装置包括足够氢气。方法200亦包括在步骤220处启动燃料处理器的起动及在步骤225处启动所储存氢气的供应，且方法200可包括在步骤230处调节所储存氢气的供应。方法200进一步包括在步骤240处消耗所储存氢
气，且方法200可包括在步骤245处选择性地准许燃料电池组产生初始电输出。方法200亦包括在步骤250处用初始电输出满足外加负载。方法200可包括在步骤260处纯化所生成氢气。方法200进一步包括在步骤265处启动所生成氢气的供应，且可包括在步骤270处调节所生成氢气供应压力及/或在步骤275处限制所储存氢气的流动。方法200亦包括在步骤280处消耗所生成氢气且在步骤285处用后续电输出满足外加负载。
[0056]
在图2的流程图中，第一分岔(prong)用以指示与所储存氢气一起进行或结合所储存氢气进行的步骤中的至少一些，其中此等步骤彼此依序说明。第二分岔用以指示方法200的与所生成氢气一起进行、结合所生成氢气进行及/或产生所生成氢气的步骤中的一些，且此等步骤彼此依序说明。第一分岔的方法200的步骤平行于第二分岔中所示的步骤来说明。如本文中更详细地论述，在方法200的一些实例中，图2的第二分岔中所说明的一或多个步骤可独立于在图2的第一分岔中所说明的一或多个步骤进行，及/或相对于在图2的第一分岔中所说明的一或多个步骤以任何合适的顺序或时序进行。在方法200的一些其他实例中，图2的第二分岔中所说明的一或多个步骤可与图2的第一分岔的一或多个步骤依序进行、回应于图2的第一分岔的一或多个步骤而进行、在图2的第一分岔的一或多个步骤之前进行，及/或与图2的第一分岔的一或多个步骤一起进行。
[0057]
在步骤205处侦测初次电源满足外加负载的不可能性可以任何合适的方式及/或利用可经调适、组态、设计及/或建构以侦测初次电源满足外加负载的不可能性的任何合适结构进行。作为一实例，步骤205处的侦测可包括借由、经由及/或利用图1的初次功率侦测器80侦测，本文中揭示其实例。如所提及，外加负载可来自能量消耗装置及/或来自hpfcs的一或多个组件。本文中亦揭示可包括于外加负载中的初次电源、能量消耗装置及hpfcs 10的组件的实例。可在步骤205处的侦测之前限定外加负载的部分的hpfcs的组件的实例包括hpfcs的电加热组装件或与hpfcs相关联的电加热组装件，诸如图1的电加热组装件172，及/或hpfcs的控制器，诸如图1的控制器90。
[0058]
步骤205处的侦测可包括侦测自初次电源至能量消耗装置的初次电输出的不存在。作为另一实例，步骤205处的侦测可包括侦测经监视电压的减小。经监视电压的实例包括初次电源(诸如图1的初次电源100)的初次电压、经组态以将网格电流提供至能量消耗装置的电力网格的网格电压，及/或经组态以将所储存电流提供至能量消耗装置的电能储存装置(诸如图1的电能储存装置86)的能量储存装置电压。经监视电压的额外实例包括供应至hpfcs的电压、提供至hpfcs的用以将hpfcs维持于待命及/或热引动状态中的电加热组装件(诸如图1的电加热组装件172)的电压，及/或提供至能量消耗装置的任何其他合适电压。
[0059]
经监视电压的减小可具有任何合适的量值。作为实例，经监视电压的减小可为标称电压值的至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少40％及/或至少50％。作为额外实例，经监视电压的减小可为至少0.5伏特、至少1伏特、至少1.5伏特、至少2伏特、至少2.5伏特、至少3伏特、至少4伏特、至少5伏特、至多10伏特、至多9伏特、至多8伏特、至多7伏特、至多6伏特、至多5伏特、至多4伏特及/或至多3伏特。
[0060]
在一些实例中，且在步骤205处的侦测之后，方法200可包括在满足步骤250处之前及/或在初始电输出至能量消耗装置的供应之前将能量消耗装置维持于不供电状态中。在一些此类实例中，方法200进一步可包括起动能量消耗装置，使能量消耗装置连线，及/或回应于接收到来自燃料电池组的初始电输出而使能量消耗装置通电。此组态(其在本文中可
称为「全黑启动」)可降低在由燃料电池组产生初始电输出之前hpfcs及/或能量消耗装置的总能量消耗。此可减少对hpfcs的电能储存装置(若存在)的需要及/或减小其所需储存容量。
[0061]
在一些实例中，hpfcs可包括电能储存装置及/或与电能储存装置相关联，该电能储存装置可经组态以选择性地将所储存电流提供至外加负载，以便在初次电源最初无法如此做时与hpfcs 10开始生成足够电输出以如此做时之间的时段期间满足外加负载。本文中揭示电能储存装置的实例。
[0062]
在一些此类实例中，方法200可包括在步骤210处启动所储存电流的供应。步骤210处的启动可包括启动所储存电流至外加负载的供应，该外加负载可来自hpfcs的一或多个组件及/或能量消耗装置。步骤210处的启动及/或所储存电流至外加负载的供应可回应于步骤205处的侦测而进行，及/或可至少部分地与步骤225处的启动及/或与所储存氢气自氢储存装置至燃料电池组的供应同时进行。
[0063]
在步骤215处判定氢储存装置包括足够氢气可包括判定hpfcs的氢储存装置(其经组态以回应于步骤225处的启动及/或在步骤225处的启动之后将所储存氢气提供至燃料电池组)包括氢气及/或含有氢气。另外或替代地，步骤215处的判定可包括判定氢储存装置包括足以将所储存氢气提供至燃料电池组持续至少燃料处理器的临限起动时间的氢气。
[0064]
特定而言，步骤215处的判定可包括判定氢储存装置中的该体积的所储存氢气足以使氢储存装置在足以至少部分地满足用于至少临限起动的外加负载的所储存氢气流动速率下将所储存氢气供应至燃料电池组。步骤215处的判定亦可包括判定氢储存装置中的该体积的所储存氢气足以使氢储存装置在足以至少部分地满足用于至少临限起动时间的外加负载的所储存氢气供应压力下将所储存氢气供应至燃料电池组。本文中揭示氢储存装置的实例。本文中亦揭示hpfcs及燃料电池组的实例。
[0065]
步骤215处的判定可包括诸如借由利用图1的所储存氢气压力侦测器121来侦测氢储存装置内的所储存氢气的压力，及基于氢储存装置中的所储存氢气的压力来判定氢储存装置中所含有的所储存氢气的压力及/或体积足以满足用于至少临限起动时间的外加负载。
[0066]
可在步骤225处的启动之前进行步骤215处的测定，以便降低对燃料电池组的损坏的可能性。作为一实例，燃料电池组通常经组态以使得若燃料(例如，氢气)至燃料电池组的供应不足以满足外加负载，则燃料电池组将在将引起过量热的产生的低效操作机制下操作。此过量热可能不利于燃料电池组的操作及/或可能对燃料电池组造成损坏。因此，步骤215处的判定可用以确保在步骤225处的启动期间、在氢储存装置将所储存氢气提供至燃料电池组时及/或在燃料电池组将初始电输出供应至能量消耗装置时燃料电池组不受损。
[0067]
在步骤225处启动所储存氢气的供应可包括启动所储存氢气自hpfcs的氢储存装置(诸如图1的氢储存装置20)至燃料电池组的阳极或阳极区的供应。可以方法200内的任何合适的顺序或时序进行步骤225处的启动。作为一实例，步骤225处的启动可至少部分地回应于步骤205处的侦测及/或为其结果。步骤225处的启动亦可在步骤220处启动燃料处理器的起动之前及/或与在步骤220处启动燃料处理器的起动至少实质上同时、在步骤265处启动所生成氢气的供应之前、在步骤230处调节所储存氢气的供应之前及/或在步骤240处消耗所储存氢气之前进行。
[0068]
步骤225处的启动可以任何合适的方式进行。作为一实例，氢储存装置可包括、可容纳及/或可含有一体积的所储存氢气，且步骤225处的启动可包括使该体积的所储存氢气的至少一部分自氢储存装置及/或至燃料电池组流动。在本发明的范畴内的是，该体积的所储存氢气可足以操作hpfcs及/或满足用于至少临限初始供应时间的外加负载，本文中参考步骤250处的满足而揭示其实例。步骤225处的启动亦可包括在所储存氢气流动速率下及/或在所储存氢气供应压力下将所储存氢气供应至燃料电池组。所储存氢气流动速率可为使燃料电池组足以产生初始电输出且用其至少部分地满足外加负载的氢气的至少临限最小流动速率。类似地，所储存氢气供应压力可为使燃料电池组足以产生初始电输出且用其至少部分地满足外加负载的氢气的至少临限最小压力。
[0069]
所储存氢气至燃料电池组的流动可以任何合适的方式控制及/或调节。作为一实例，流量控制阀(诸如图1的所储存氢气流量控制阀28)可用以选择性地准许及/或阻挡所储存氢气至燃料电池组的流动。在此实例中，步骤225处的启动可包括选择性地打开所储存氢气流量控制阀28以准许所储存氢气至燃料电池组的流动。在一些实例中，方法200包括打开所储存氢控制阀以利用所储存电流的一部分启动所储存氢气至燃料电池组的供应。
[0070]
如图2中所示，方法200可包括在步骤230处调节所储存氢气的供应，且此调节可包括将所储存氢气选择性地递送至燃料电池组及/或调节将所储存氢气供应至燃料电池组的所储存氢气供应压力。更具体而言，所储存氢气可在储存压力下含有于氢储存装置中，且方法200可包括在不同于(诸如小于)储存压力的压力下将所储存氢气提供至燃料电池组。在此类实例中，步骤230处的调节包括调节所储存氢气供应压力，其可包括利用hpfcs的所储存氢气压力调节器。图1中在26处说明所储存氢气压力调节器26的实例。
[0071]
所储存氢气供应压力的实例包括至少50千帕斯卡(kpa)、至少60kpa、至少70kpa、至少80kpa、至少90kpa、至少100kpa；至多150kpa、至多140kpa、至多130kpa、至多120kpa、至多110kpa、至多100kpa、至多90kpa、至多80kpa、至多70kpa、至多60kpa及/或至多50kpa的压力。如本文中参考在步骤275处的限制更详细地论述，当燃料处理器处于产氢状态时，所储存氢气供应压力可小于所生成氢气的所生成氢气供应压力，此可准许及/或促进自利用来自氢储存装置的所储存氢气的燃料电池组的操作至利用来自燃料处理器的所生成氢气的燃料电池组的操作的有效、高效及/或自动转变。
[0072]
另外或替代地，步骤230处的调节可包括将所储存氢气选择性地递送至燃料电池组，诸如其阳极，且防止所储存氢气至hpfcs的其他部分的流动。作为一更特定实例，步骤230处的调节可包括限制所储存氢气至燃料处理器的流动，其可包括阻挡、堵塞及/或停止所储存氢气至燃料处理器的流动，且此限制可以任何合适的时序、以任何合适的方式及/或利用任何合适的结构进行。作为更特定实例，限制所储存氢气至燃料处理器的流动可包括借由、经由及/或利用止回阀(诸如图1的所生成氢气止回阀76)进行限制。在此实例中，所生成氢气止回阀76可经组态以诸如在所生成氢气供应压力为至少临限最小所生成氢气供应压力时准许自重组区60及/或纯化组装件72朝向燃料电池组30的流体流动，及限制自燃料电池组30及/或氢储存装置20朝向及/或至燃料处理器50及/或其组件(诸如纯化组装件72)的流体流动。此组态可降低燃料处理器的一或多个组件上的背压的可能性。
[0073]
当包括于方法200中时，步骤230处的调节可以方法200内的任何合适的顺序或时序进行，诸如至少在步骤225处的启动之后及/或在所储存氢气至燃料电池组的流动期间进
行。
[0074]
继续参考图2，方法200包括在步骤240处消耗所储存氢气。步骤240处的消耗可包括用燃料电池组及/或在燃料电池组内消耗所储存氢气以自燃料电池组产生及/或生成初始电输出。步骤240处的消耗可回应于步骤205处的侦测及/或步骤225处的启动及/或为其结果。另外或替代地，步骤240处的消耗可回应于由燃料电池组接收到所储存氢气及/或氧化剂及/或为其结果。
[0075]
如本文中更详细地论述，燃料电池组可消耗燃料(诸如氢气、所储存氢气及/或所生成氢气)及氧化剂(诸如氧及/或包括氧的空气)两者，以产生及/或生成电输出，诸如初始电输出及/或后续电输出。出于此考虑，步骤240处的消耗可包括将氧化剂提供至燃料电池组。更具体而言，步骤240处的消耗可包括将氧化剂提供至燃料电池组的阴极。
[0076]
步骤240处的消耗可包括主动地将氧化剂提供至燃料电池组。作为一实例，风扇、压缩机及/或其他氧化剂运输结构可用以主动地将氧化剂提供至燃料电池组。作为另一实例，氧化剂可自经加压氧化剂源提供，其中氧化剂至燃料电池组的流动由氧化剂供应阀控制及/或调节。可主动地提供氧化剂的燃料电池组的实例包括关闭的阴极燃料电池组及/或开放的阴极燃料电池组。
[0077]
替代地，步骤240处的消耗可包括将氧化剂被动地提供至燃料电池组。作为一实例，开放的阴极燃料电池组的阴极可暴露于空气，且空气内的自然对流及/或自然存在的氧化剂浓度梯度可产生及/或生成氧化剂至燃料电池组的足够流动以适应所储存氢气至燃料电池组的流动。在此类实例中，将氧化剂提供至燃料电池组在本文中可另外或替代地称为准许环境空气接触及/或流过开放的阴极。
[0078]
继续参考图2，方法200可包括在步骤245处选择性地准许燃料电池组产生初始电输出，其可包括基于任何合适的准则选择性地准许燃料电池组产生初始电输出。作为一实例，步骤245处的选择性地准许可基于及/或回应于步骤215处的判定。换言之，步骤215处的判定可包括判定氢储存装置包括足以准许燃料电池组的操作及/或初始电输出的生成而不损坏燃料电池组的所储存氢气。在此等条件下，步骤245处的选择性地准许可准许来自燃料电池组的初始电输出。相比之下，在步骤215处的判定包括不具有足够所储存氢气以准许燃料电池组的操作而不损坏燃料电池组的氢储存装置的条件下，步骤245处的选择性地准许可不进行及/或可不准许燃料电池组将初始电输出提供至能量消耗装置。
[0079]
作为另一实例，hpfcs通常可经组态以仅在燃料处理器生成所生成氢气时及/或在燃料处理器的临限起动时间之后准许来自燃料电池组的后续电输出。在此组态中，步骤245处的选择性地准许可包括在燃料处理器的临限起动时间到期之前、在燃料处理器正生成所生成氢气之前及/或在燃料处理器到达产氢状态之前选择性地准许来自燃料电池组的初始电输出。
[0080]
步骤245处的选择性地准许可以任何合适的方式进行。作为一实例，步骤245处的选择性地准许可包括当步骤215处的判定包括判定氢储存装置包括足够氢气时准许所储存氢气至燃料电池组的流动。相反，步骤245处的选择性地准许可包括当步骤215处的判定包括判定氢储存装置不包括足够氢气时限制所储存氢气至燃料电池组的流动。
[0081]
方法200进一步包括在步骤250处用初始电输出满足外加负载，其可包括用来自燃料电池组的初始电输出至少部分地或甚至完全满足外加负载。更具体而言，步骤250处的满
足可包括用自燃料电池组30提供至能量消耗装置120的初始电输出42满足来自能量消耗装置(其在图1中说明)的外加负载的部分。如本文中参考步骤220处的启动所论述，步骤250处的满足亦可包括满足来自hpfcs的一或多个组件(诸如，一或多个进料流泵)的外加负载的部分。作为更多实例，步骤250处的满足可包括利用外加负载来致动一或多个流量控制阀及/或hpfcs的一或多个压力调节器。作为更特定实例，步骤250处的满足可包括利用初始电输出来选择性地打开所生成氢气流量控制阀。
[0082]
在一些实例中，步骤250处的满足可包括用初始电输出完全满足外加负载及/或仅用初始电输出满足外加负载。因此，对于其中方法200包括在步骤210处的启动的实例，步骤250处的满足可包括在步骤250处的满足包括用初始电输出完全满足外加负载时停止所储存电流至外加负载的供应。在其他实例中，诸如当方法200包括步骤210处的启动时，步骤250处的满足可包括用初始电输出部分地满足外加负载、用所储存电流部分地满足外加负载，及用初始电输出与所储存电流的组合完全满足外加负载。
[0083]
步骤250处的满足可包括在其中所储存氢气为提供至燃料电池组的唯一氢气的起动时间框期间用初始电输出至少部分地满足外加负载。本文中参考燃料处理器的临限起动时间揭示起动时间框的实例。
[0084]
步骤250处的满足可另外或替代地包括在临限初始供应时间内用初始电输出至少部分地满足外加负载。临限初始供应时间的实例包括至少1秒(s)、至少5s、至少10s、至少15s、至少20s、至少25s、至少30s、至少35s、至少40s、至少45s、至多120s、至多110s、至多100s、至多90s、至多80s、至多70s、至多60s、至多50s、至多40s、至多30s、至多20s、至多10s及/或至多5s。
[0085]
在本发明的范畴内的是，临限初始供应时间可小于燃料处理器的临限起动时间的临限分数。临限分数的实例包括燃料处理器的临限起动时间的小于80％、小于70％、小于60％、小于50％、小于40％、小于30％、小于25％、小于20％、小于15％、小于10％或小于5％。
[0086]
在步骤250处的满足期间的外加负载可在步骤205处的侦测之前来自与外加负载相同或不同的组件，或由初次电输出满足的外加负载。举例而言，当用初始电输出至少部分地满足外加负载时，步骤250处的满足可不包括利用初始电输出的一部分为电加热组装件供电。作为另一实例，在步骤250处的满足期间至少部分地满足的外加负载可至少部分地来自hpfcs的一或多个组件，诸如hpfcs的进料递送系统的一或多个进料流泵(诸如图1的进料流泵161)、燃料处理器的一或多个组件及/或hpfcs的一或多个阀，而在步骤205处的侦测之前的外加负载可能不来自一或多个进料流泵。
[0087]
步骤220处的启动燃料处理器的起动可包括启动图1的hpfcs 10的燃料处理器50的起动。步骤220处的启动可至少部分地回应于步骤205处的侦测、可与步骤225处的启动至少部分地同时进行、可在步骤225处的启动之后进行，且可在所储存氢气至燃料电池组的供应期间与步骤250处的满足至少部分地同时进行。本文中揭示合适的燃料处理器的实例。
[0088]
步骤220处的启动可包括启动一或多个进料流至燃料处理器的重组区或产氢区的供应。一或多个进料流的实例包括含碳进料及水，且在本文中更详细地论述。在一特定实例中，诸如当重组区为蒸汽重组区时，一或多个进料流可包括醇(诸如甲醇)及水。步骤220处的启动可另外或替代地包括将燃料处理器的重组区及/或燃料处理器的纯化组装件加热至产氢温度范围，本文中揭示其实例。加热可包括借由、经由及/或利用加热组装件(诸如图1
的加热组装件70)加热。本文中揭示加热组装件的实例。
[0089]
在一些实例中，燃料处理器可包括及/或为热引动燃料处理器，其将重组区60及/或纯化组装件72维持于产氢温度范围附近及/或产氢温度范围内。热引动温度的实例包括产氢温度范围的下临限值的至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％的温度，如以摄氏度为单位所量测。热引动温度的额外实例包括产氢温度范围的上临限值的至多100％、至多95％、至多90％、至多85％、至多80％或至多75％的温度，如以摄氏度为单位所量测。热引动温度的另一实例包括产氢温度范围内的温度。
[0090]
产氢温度范围的下临限值的实例包括至少200摄氏度(℃)、至少225℃、至少250℃、至少275℃、至少300℃、至少325℃、至少350℃、至少375℃、至少400℃、至少425℃、至少450℃、至少475℃、至少500℃、至少525℃、至少550℃、至少575℃、至少600℃、至少625℃、至少650℃、至少675℃、至少700℃、至少725℃或至少750℃的温度。产氢温度范围的上临限值的实例包括至多900℃、至多875℃、至多850℃、至多825℃、至多800℃、至多775℃、至多750℃、至多725℃、至多700℃、至多675℃、至多650℃、至多625℃、至多600℃、至多575℃、至多550℃、至多525℃、至多500℃、至多475℃、至多450℃、至多425℃或至多400℃的温度。
[0091]
对于其中燃料处理器为热引动燃料处理器的一些实例，步骤220处的启动可包括将燃料处理器及/或重组区的温度自热引动温度升高至产氢温度范围。对于其中燃料处理器为热引动燃料处理器的一些实例，方法200可包括在侦测之前将燃料处理器维持于热引动状态中。在此类实例中，将燃料处理器维持于热引动状态中包括利用电加热组装件(诸如图1的电加热组装件172)将燃料处理器加热至热引动温度范围内。在一些此类实例中，将燃料处理器维持于热引动状态中包括利用来自初次电源的初次电输出用电加热组装件加热燃料处理器。
[0092]
步骤220处的启动可包括利用来自燃料电池组的初始电输出的一部分为hpfcs的一或多个组件供电及/或致动hpfcs的一或多个组件。作为一实例，步骤220处的启动可包括利用初始电输出的部分中的至少一些为一或多个进料流泵(诸如图1的进料流泵161)供电，以选择性地将一或多个进料流递送至燃料处理器。因此，在一些实例中，步骤220处的启动的至少一部分与步骤250处的满足一起进行及/或在步骤250处的满足之后进行。
[0093]
方法200进一步可包括在步骤260处纯化所生成氢气。步骤260处的纯化可包括在氢气至燃料电池组的供应之前自氢气移除一或多种杂质。作为一实例，燃料处理器可包括纯化组装件，诸如图1的纯化组装件72。在此实例中，重组区可经组态以生成包括氢气及其他气体的混合气流，且纯化组装件可经组态以将混合气流分离成经纯化氢气流及副产物流。此在图1中说明，其中纯化组装件72接收混合气流66且将混合气流分离成经纯化氢流73及包括其他气体68的副产物流74。当方法200包括步骤260处的纯化时，步骤265处的启动可包括启动经纯化氢气至燃料电池组的供应作为所生成氢气。
[0094]
在hpfcs的一些实例中，且如图1中在元件符号78处所指示，燃料处理器可包括缓冲罐。在此类实例中，方法200进一步可包括在所生成氢气至燃料电池组的供应之前将一体积的所生成氢气及/或经纯化氢气储存于缓冲罐中。在一些此类实例中，方法200进一步可包括用所生成氢气及/或用经纯化氢气对缓冲罐进行加压。此组态可在所生成氢气提供至燃料电池组时增加该所生成氢气的压力的稳定性，及/或可在步骤265处的启动之后降低所
生成氢气的压力的压力变化的可能性。
[0095]
方法200进一步包括在步骤265处启动所生成氢气的供应，其可包括启动所生成氢气自燃料处理器至燃料电池组的供应。步骤265处的启动可在燃料处理器的至少临限起动时间之后及/或在燃料处理器已开始生成所生成氢气之后进行。另外或替代地，且当hpfcs包括缓冲罐时，步骤265处的启动可在用所生成氢气将缓冲罐加压至至少临限缓冲压力之后进行。
[0096]
在一些实例中，步骤265处的启动可另外或替代地包括回应于燃料处理器达到产氢状态而启动所生成氢气至燃料电池组的供应。如本文中所论述，到达产氢状态的燃料处理器可包括燃料处理器以足以满足外加负载的所生成氢气流动速率产生所生成氢气。另外或替代地，到达产氢状态的燃料处理器可包括燃料处理器以超出将所储存氢气提供至燃料电池组的所储存氢气供应压力(及/或亦即大于所储存氢气供应压力的临限压力差)的所生成氢气供应压力产生所生成氢气。
[0097]
燃料处理器的临限起动时间通常将包括燃料处理器到达产氢状态所需的时间及/或燃料处理器产生足够所生成氢气以满足外加负载所需的时间。临限起动时间的实例包括至少1分钟、至少1.5分钟、至少2分钟、至少2.5分钟、至少3分钟、至少3.5分钟、至少4分钟、至少4.5分钟、至少5分钟、至多30分钟、至多25分钟、至多20分钟、至多15分钟、至多10分钟、至多9分钟、至多8分钟、至多7分钟、至多6分钟、至多5分钟及/或至多4分钟的时间。一般而言，且如所论述，燃料处理器的临限起动时间大于利用所储存氢气至少部分地满足外加负载的临限初始供应时间。
[0098]
步骤265处的启动可以任何合适的方式控制及/或调节。作为一实例，步骤265处的启动可借由步骤270处的调节控制及/或为其结果。作为另一实例，步骤265处的启动可包括打开所生成氢气流量控制阀(诸如图1的所生成氢气流量控制阀54)以启动所生成氢气至燃料电池组的供应。另外或替代地，对于其中hpfcs包括本文中参考图1所论述的所生成氢气止回阀76的实例，步骤265处的启动可在所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异超出临限压力差或至少为比此临限压力差的情况下自动进行及/或发生。
[0099]
在步骤270处调节所生成氢气供应压力可包括调节将所生成氢气供应至燃料电池组的所生成氢气供应压力，且可以任何合适的方式实现。作为一实例，hpfcs可包括所生成氢气压力调节器，诸如图1的所生成氢气压力调节器56，其可经组态以调节所生成氢气供应压力。
[0100]
步骤270处的调节可包括确保所生成氢气供应压力比所储存氢气供应压力大至少一临限压力差。此组态可使得hpfcs回应于所生成氢气至燃料电池组的流动的启动而自所储存氢气至燃料电池组的供应转变或自动转变为所生成氢气至燃料电池组的供应。换言之，在以大于所储存氢气供应压力的临限压力差将所生成氢气供应至燃料电池组后，所储存氢气压力调节器及/或所储存氢气止回阀可停止所储存氢气至燃料电池组的流动。
[0101]
步骤270处的调节可包括利用所生成氢气止回阀(诸如图1的所生成氢气止回阀76)来调节所生成氢气供应压力。更具体而言，步骤270处的调节可包括在燃料处理器的起动期间及/或在所生成氢气供应压力小于与所储存氢气供应压力的临限压力差时限制所生成氢气至燃料电池组的流动。步骤270处的调节亦可包括在所生成氢气供应压力与所储存氢气供应压力的差异为临限压力差或超出临限压力差时准许或自动准许所生成氢气至燃
料电池组的流动。换言之，步骤270处的调节可包括在所生成氢气供应压力比所储存氢气供应压力大所生成氢气止回阀的至少裂痕压力时自动准许所生成氢气至燃料电池组的流动。
[0102]
临限压力差可具有任何合适的量值。作为实例，临限压力差可为至少0.25千帕斯卡(kpa)、至少0.5kpa、至少0.75kpa、至少1kpa、至少2kpa、至少3kpa、至少4kpa或至少5kpa、至多60kpa、至多50kpa、至多40kpa、至多30kpa、至多20kpa、至多10kpa、至多8kpa、至多6kpa、至多5kpa、至多4kpa及/或至多3kpa。
[0103]
方法200进一步包括在步骤275处限制所储存氢气的流动。步骤275处的限制可包括停止所储存氢气自氢储存装置至燃料电池组的供应。限制可利用所储存氢气止回阀及/或所储存氢气流量调节器来进行，以限制或停止所储存氢气至燃料电池组的流动，诸如本文中结合步骤270处的调节所论述。
[0104]
停止可基于及/或回应于任何合适的准则。作为实例，停止可回应于步骤265处的启动及/或在步骤265处的启动之后，及/或作为步骤270处的调节的结果。步骤275处的限制亦可回应于燃料处理器到达产氢状态及/或回应于所生成氢气供应压力到达及/或超出所储存氢气供应压力的临限压力差而进行。
[0105]
在一些实例中，方法200可包括自初始组态(其中初始电输出仅自所储存氢气产生)转变或自动转变为后续组态(其中后续电输出仅自所生成氢气产生)。在一些此类实例中，转变可包括自初始组态即刻转变为后续组态。在一些此类实例中，转变可包括自初始组态转变为中间组态，且随后自中间组态转变为后续组态。当处于中间组态时，燃料电池组可生成由所储存氢气及所生成氢气两者产生的中间电输出。换言之，中间电输出可包括初始电输出42及后续电输出46两者。此说明于图1中，其中中间电输出44自燃料电池组30提供至能量消耗装置120。
[0106]
步骤280处的消耗所生成氢气可包括用燃料电池组及/或在燃料电池组内消耗所生成氢气以自燃料电池组产生及/或生成后续电输出。步骤280处的消耗可回应于步骤265处的启动及/或为其结果。步骤280处的消耗可以可类似于步骤240处的消耗的方式进行。举例而言，步骤280处的消耗可包括将氧化剂提供至燃料电池组，诸如本文中针对步骤240处的消耗所论述。
[0107]
在步骤285处用后续电输出满足外加负载可包括用来自燃料电池组的后续电输出至少部分地或甚至完全满足外加负载。如本文中参考步骤240处的消耗所论述，步骤280处的消耗可包括用自燃料电池组30提供至能量消耗装置120的后续电输出46满足来自能量消耗装置120(其在图1中说明)的外加负载的部分。
[0108]
在本发明的范畴内的是，步骤285处的满足可包括仅用后续电输出或仅利用后续电输出满足外加负载。换言之，且在起动时间框之后及/或在临限起动时间(其中所储存氢气可为提供至燃料电池组的唯一氢气)之后，hpfcs可转变为仅将所生成氢气供应至燃料电池组。
[0109]
在本发明的范畴内的是，氢储存装置可经组态为备足的。出于此考虑，且在步骤275处的限制之后，方法200进一步可包括用新的或用充满的氢储存装置替换氢储存装置。另外或替代地，方法200可包括用所生成氢气再充满氢储存装置(此可借由准许燃料处理器产生所生成氢气而进行)，同时hpfcs 10不满足外加负载(例如，而初次电源满足外加负载)且将所生成氢气引导至氢储存装置而非引导至燃料电池组。在此实例中，方法200进一步可
包括将所生成氢气加压至可大于所储存氢气供应压力的合适的储存压力。此展示于图1中，具有经组态以选择性地将所生成氢气52自燃料处理器50递送至氢储存装置20的所生成氢气分流阀180，及经组态以选择性地将所生成氢气52压缩至储存压力的压缩机182。此组态可适合于hpfcs处于远端位置及/或替换氢储存装置不易可用的情形。
[0110]
方法200的氢储存装置及/或图1的氢储存装置20可包括可经调适、组态、设计、设定大小及/或建构以含有该体积的所储存氢气及/或将所储存氢气供应或选择性地供应至燃料电池组的任何合适的结构。作为实例，氢储存装置可包括氢储存容器(诸如瓶或罐)，及/或氢化物床。
[0111]
如所论述，该体积的所储存氢气可足以操作hpfcs及/或满足外加负载持续至少临限初始供应时间。对于约5千瓦特的外加负载及经组态用于约1至10分钟的临限初始供应时间的hpfcs，该体积的所储存氢气的实例包括在标准温度及压力下的至少100升(l)、至少150l、至少200l、至少250l、至少300l、至少350l、至少400l、至少450l、至少500l、至少600l、至少700l、至少800l、至少900l、至少1,000l、至少1,500l、至少2,000l、至少2,500l、至少3,000l；至多50,000l、至多10,000l、至多9,000l、至多8,000l、至多7,000l、至多6,000l、至多5,000l、至多4,000l、至多3,000l及/或至多2,000l的体积的氢气。
[0112]
可针对给定应用选择氢储存装置的氢气储存容量及/或所储存氢气的特定体积，诸如可至少部分地基于燃料电池组的所要初始电输出、外加负载的量值及/或燃料处理器的临限起动时间。氢储存装置的氢气储存容量及/或所储存氢气的特定体积亦可基于给定氢储存装置可在含有足够氢气以进行方法200之前利用的所要次数来选择。在一些此类实例中，氢储存装置的氢储存容量及/或所储存氢气的特定体积可为足以至少部分地满足在步骤250处的满足期间的外加负载及/或在用于给定系统的方法200的步骤240处的消耗期间消耗的外加负载的体积的临限倍数。临限倍数的实例包括至少2、至少3、至少4、至少6、至少8、至少10、至多4、至多6、至多8、至多10及/或至多20。
[0113]
方法200的燃料电池组及/或图1的燃料电池组30可包括可经调适、组态、设计及/或建构以接收氢气(诸如所储存氢气及/或所生成氢气)及自氢气及氧化剂生成电输出(诸如初始电输出及/或后续电输出)的任何合适的结构。作为一实例，且如图1中所说明，燃料电池组30可包括阳极32、阴极34及离子可渗透隔离结构36。离子可渗透隔离结构36可将阳极32与阴极34隔离、可将阳极32与阴极34流体地隔离及/或可将阳极32与阴极34电隔离。在此组态中，可将氢气(诸如所储存氢气24及/或所生成氢气52)提供至阳极32，且可将氧化剂38提供至阴极34。氢气可在阳极32处解离成质子及电子。质子可经由离子可渗透隔离结构36扩散至阴极34且在其中与氧化剂38反应。电子可在与质子及氧化剂在阴极34内再结合之前作为电输出40行进穿过能量消耗装置120。
[0114]
在一些实例中，离子可渗透隔离结构36可包括及/或为烃薄膜及/或离子可渗透聚合物薄膜，诸如磺化四氟乙烯类含氟聚合物。在此组态中，燃料电池组在本文中亦可称为及/或可为聚合物电解质薄膜燃料电池组。一些燃料电池组经组态以在低于100℃的温度下操作且因此可称为低温燃料电池组。其他者(包括其他聚合物电解质薄膜燃料电池组)经组态以在大于100℃的温度下操作且因此可称为高温燃料电池组。高温燃料电池组的额外实例包括固体-氧化物燃料电池(solid-oxide fuel cell；sofc)组、熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell；mcfc)组及磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell；
pafc)组。
[0115]
方法200的重组区及/或图1的重组区60可包括任何合适的结构及/或可利用自一或多个进料流生成氢气及/或混合气流的任何合适的制程。作为一实例，重组区可利用蒸汽重组制程及/或在本文中可称为蒸汽重组器。蒸汽重组器通常在200℃与900℃范围内的温度下且在50psi与300psi范围内的压力下操作，但在此范围外的温度及压力在本发明的范畴内。当含碳进料为甲醇时，产氢蒸汽重组反应将通常在约200℃至500℃的温度范围内操作。此范围的说明性子集包括350℃至450℃、375℃至425℃及375℃至400℃。当含碳进料为烃、乙醇或类似醇时，蒸汽重组反应将通常使用约400℃至900℃的温度范围。此范围的说明性子集包括750℃至850℃、725℃至825℃、650℃至750℃、700℃至800℃、700℃至900℃、500℃至800℃、400℃至600℃及600℃至800℃。作为另一实例，重组区可利用自热重组制程及/或在本文中可称为自热重组器。
[0116]
方法200的加热组装件及/或图1的加热组装件70可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以将重组区加热至产氢温度范围内，且视情况将重组区维持于热引动状态中。方法200的加热组装件及/或图1的加热组装件70亦可经组态以将纯化组装件加热至热引动状态及/或将纯化组装件维持于热引动状态中。如所提及，加热组装件70可包括可利用来自初次电源的电流以将至少重组区维持于热引动状态中的电加热组装件172。电加热组装件172的更特定实例包括电阻加热组装件及/或感应加热组装件。另外或替代地，加热组装件70可包括燃烧器组装件171或可燃烧燃料以加热重组区的燃烧加热组装件。在一特定实例中，燃料可包括及/或为图1的副产物流74。
[0117]
方法200的纯化组装件及/或图1的纯化组装件72可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以接收混合气流、纯化混合气流及/或将混合气流分离成经纯化氢流及副产物流。纯化组装件72的实例包括基于薄膜的分离组装件、基于铂薄膜的分离组装件、基于钯薄膜的分离组装件及/或变压吸附组装件。
[0118]
美国专利第10,476,093号、第7,659,019号及第7,972,420号及pct专利申请公开案第wo2016178849号中揭示合适的燃料处理器50的实例，包括重组区60、加热组装件70、纯化组装件72、进料流61、氢储存装置20、燃料电池组30、电能储存装置86、初次电源100及/或能量消耗装置120，其全部揭示内容特此以引用的方式并入本文中。
[0119]
方法200的缓冲罐及/或图1的缓冲罐78可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计、设定大小及/或建构以含有及/或容纳一体积的所生成氢气。缓冲罐的实例包括压力罐。缓冲罐(若存在)可具有任何合适的缓冲罐体积，其实例包括至少2升、至少4升、至少6升、至少8升、至少10升、至少12升、至少14升、至少16升、至少18升、至少20升、至多40升、至多35升、至多30升、至多25升、至多20升及/或至多15升的缓冲罐体积。
[0120]
方法200的初次功率侦测器及/或图1的初次功率侦测器80可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以侦测初次电源满足外加负载的不可能性。侦测器的实例包括电压侦测器、伏特计、电流侦测器及/或电流计。
[0121]
方法200的电能储存装置及/或图1的电能储存装置86可包括可储存电能及/或可选择性地将所储存电流提供至外加负载及/或能量消耗装置的任何合适的结构。可为或可包括于本发明的电能储存装置中的电能储存装置的实例包括任何合适的电池、电容器、超级电容器、超电容器及/或飞轮中的一或多者。
[0122]
如本文中更详细地论述，用于备用电源应用的习知hpfcs通常将包括电能储存装置，且电能储存装置可用以在其他电流源(诸如初次电源及/或燃料电池组)无法如此做时提供所储存电流。本文中参考图2所揭示的方法200及/或本文中参考图1所论述的hpfcs 10在相较于习知hpfcs及/或操作习知hpfcs的习知方法(且更具体而言不包括利用所储存氢气的hpfcs及方法)时，减小在其期间电能储存装置必须提供所储存电流的总时间框及/或减小电能储存装置所需的储存容量。出于此考虑，在hpfcs 10中利用及/或与根据本发明的方法200一起利用的电能储存装置的总储存容量可小于不包括氢储存装置及/或不进行方法200的可比较或习知hpfcs的可比较或习知电能储存装置的可比较总能量储存容量的临限分数。可比较总能量储存容量的临限分数的实例为可比较总能量储存容量的小于50％、小于40％、小于30％、小于20％或小于10％。另外或替代地，可比较总能量储存容量的临限分数可为本文中所论述的临限值初始供应时间中的任一者与本文中所论述的临限值起动时间中的任一者的比率。
[0123]
作为更特定实例，hpfcs 10的电能储存装置86及/或与方法200一起利用的电能储存装置可包括至少5安培小时(a h)、至少10a h、至少15a h、至少20a h、至少25a h、至少30a h、至少35a h、至少40a h、至少45a h、至少50a h、至少55a h、至少60a h、至多10a h、至多15a h、至多20a h、至多25a h、至多30a h、至多35a h、至多40a h、至多45a h、至多50a h、至多55a h、至多60a h、至多65a h、至多70a h、至多80a h、至多90a h及/或至多100a h的总能量储存容量。
[0124]
包括于不包括氢储存装置20及/或不进行方法200的可比较或习知hpfcs中及/或由其利用的电能储存装置相较于其他类型的电能储存装置可需要至少一个电池，且通常需要多个电池，归因于电池的相对较大能量储存容量。归因于hpfcs 10中的及/或在方法200中所利用的能量储存装置的较低总能量储存容量要求，hpfcs 10的及/或在方法200中所利用的电能储存装置86可不包括任何电池及/或可仅利用除电池以外的电能储存装置，例如除电池以外的本文中所论述的电能储存装置中的一或多者的任何合适组合。
[0125]
对于其中hpfcs 10经组态用于全黑启动及/或其中方法200包括在初始电输出至能量消耗装置的供应之前将能量消耗装置维持于不供电状态中的实例，hpfcs的电能储存装置可仅包括及/或需要足以在临限初始供应时间期间为hpfcs的组件供电的能量储存容量，其中此类组件的实例包括控制器90、所储存氢气流量控制阀28及/或所储存氢气压力侦测器121。在此类实例中，电能储存装置86可包括电容器及/或多个电容器。
[0126]
如以图1中的虚线所说明，hpfcs 10可包括控制器90。控制器90(若存在)可经调适、组态及/或程式化以控制hpfcs 10的至少一部分的操作。作为实例，且如以图1中的虚线所说明，控制器90可经程式化以将一或多个控制信号92发送至hpfcs 10的一或多个组件，诸如所储存氢气压力调节器26、所储存氢气流量控制阀28、所生成氢气流量控制阀54及/或所生成氢气压力调节器56，以控制其操作。在一些实例中，控制器90亦与hpfcs 10的一或多个侦测器通信且经组态以自hpfcs 10的一或多个侦测器接收侦测器信号93。此类侦测器的实例包括所储存氢气压力侦测器121、所生成氢气流量侦测器176及/或所生成氢气压力侦测器178。在此类实例中，控制器90可经调适、组态及/或程式化以回应于接收到侦测器信号93及/或基于在侦测器信号中传送的资讯而控制hpfcs的一或多个对应组件的操作，诸如本文中参考图1及hpfcs 10及/或参考图2及方法200所论述。作为一实例，控制器90可经组态
以自所储存氢气压力侦测器121接收侦测器信号93，基于侦测器信号93判定氢储存装置20中的所储存氢气24的体积及/或压力，且在氢储存装置20中的所储存氢气24的体积及/或压力足以在临限起动时间及/或起动时间框期间满足外加负载时选择性地打开所储存氢气流量控制阀28。
[0127]
控制器90可包括及/或为任何合适的结构、装置，及/或可经调适、组态、设计、建构及/或程式化以进行本文中所论述的功能的装置。作为实例，控制器90可包括电子控制器、专用控制器、特殊用途控制器、个人电脑、特殊用途电脑、显示装置、逻辑装置、存储器装置及/或具有电脑可读储存媒体的存储器装置中的一或多者。
[0128]
电脑可读储存媒体(若存在)在本文中亦可称为非暂时性电脑可读储存媒体。此非暂时性电脑可读储存媒体可包括、限定、容纳及/或储存电脑可执行指令、程序及/或程序码。此等电脑可执行指令可引导hpfcs 10及/或其控制器90进行方法200的任何合适部分或子集。此类非暂时性电脑可读储存媒体的实例包括cd-rom、磁盘、硬盘机、快闪存储器等。如本文中所使用，具有电脑可执行指令的储存器或存储器、装置及/或媒体以及根据本发明的电脑实行方法及其他方法视为在主题的范畴内，该主题经视为可根据美国法典的第35条的章节101获得专利。
[0129]
方法200的止回阀、所生成氢气止回阀76及/或图1的所储存氢气止回阀77可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以准许第一方向上(诸如自燃料处理器至燃料电池组)的流体流动，且抵挡或阻挡与第一方向相对的第二方向上(诸如自氢储存装置及/或自燃料电池组至燃料处理器)的流体流动。止回阀的实例包括滚珠及座位止回阀、振动膜止回阀、停止止回阀、双向止回阀及/或三向止回阀。
[0130]
止回阀(若存在)可经组态以具有相对低的裂痕压力。裂痕压力的实例包括至少0.25千帕斯卡(kpa)、至少0.5kpa、至少0.75kpa、至少1kpa、至少2kpa、至少3kpa、至少4kpa或至少5kpa、至多60kpa、至多50kpa、至多40kpa、至多30kpa、至多20kpa、至多10kpa、至多8kpa、至多6kpa、至多4kpa或至多2kpa的裂痕压力。
[0131]
方法200的压力调节器及/或图1的包括所储存氢气压力调节器26及/或所生成氢气压力调节器56的压力调节器可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以控制及/或调节在供应至燃料电池组时对应流体的压力。类似地，图1的包括所储存氢气压力调节器26及/或所生成氢气压力调节器56的压力调节器可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以控制及/或调节在供应至燃料电池组时对应流体的压力。压力调节器的实例包括减压调节器。
[0132]
方法200的初次电源及/或图1的初次电源100可包括可经组态以满足外加负载的任何合适的结构。初次电源的实例包括ac初次电源、dc初次电源、电力网格及/或发电机。
[0133]
方法200的能量消耗装置及/或图1的能量消耗装置120可包括任何合适的结构，其可经调适、组态、设计及/或建构以接收来自初次电源的电能、接收来自hpfcs的电能、将外加负载的至少一部分施加至初次电源及/或将外加负载的至少一部分施加至hpfcs。在一些实例中，能量消耗装置可包括可距城市及/或维护组员相当大距离的远端安装装置。在一更特定实例中，能量消耗装置可包括电信设备，诸如蜂巢式电话塔。在另一特定实例中，能量消耗装置可包括紧急通信设备，包括陆上集群无线系统、基站、开关及/或微波塔。能量消耗装置的额外实例包括传信及通信设备、医院及维生设备、监察设备、无线电、电池充电器、一
或多个家庭、一或多个住宅、一或多个办公楼及/或一或多个社区。
[0134]
在本发明中，已在流程图(flow diagram)或流程图(flow chart)的上下文中论述及/或呈现若干说明性、非独占式的实例，其中方法经展示及描述为一系列方块或步骤。除非特定地阐述于随附描述中，否则在本发明的范畴内，方块的次序可不同于流程图中所说明的次序，包括方块(或步骤)中的两者或多于两者以不同次序及/或同时发生。亦在本发明的范畴内的是，方块或步骤可实施为逻辑，其亦可描述为将方块或步骤实施为逻辑。在一些应用中，方块或步骤可表示待由功能上等效电路或其他逻辑装置进行的表达及/或动作。所说明方块可但不需要表示可执行指令，所述可执行指令使得电脑、处理器及/或其他逻辑装置作出回应、进行动作、改变状态、生成输出或显示，及/或作出决策。
[0135]
如本文中所使用，置放于第一实体与第二实体之间的术语「及/或」意谓以下中的一者：(1)第一实体、(2)第二实体及(3)第一实体及第二实体。用「及/或」列出的多个实体应以相同方式解释，亦即，如此结合的实体中的「一或多者」。可视情况存在除了由「及/或」条项所特定地识别的实体以外的其他实体，无论与特定地识别的彼等实体相关或不相关。因此，作为一非限制性实例，对「a及/或b」的参考在结合诸如「包含」的开放式语言使用时可：在一个具体实例中，是指仅a(视情况包括除b以外的实体)；在另一具体实例中，是指仅b(视情况包括除a以外的实体)；在又一具体实例中，是指a及b两者(视情况包括其他实体)。此等实体可指元件、动作、结构、步骤、操作、值及其类似者。
[0136]
如本文中所使用，参考一或多个实体的清单的片语「至少一个」应理解为意谓选自实体的清单中的实体中的任何一或多者的至少一个实体，但不一定包括特定列于实体的清单内的每一个实体中的至少一者，且不排除实体的清单中的实体的任何组合。此定义亦允许可视情况存在除片语「至少一个」所指实体的清单内特定识别的实体以外的实体，无论与特定识别的彼等实体相关或不相关。因此，作为非限制性实例，「a及b中的至少一者」(或等效地「a或b中的至少一者」，或等效地「a及/或b中的至少一者」)可在一个具体实例中指至少一个(视情况包括多于一个)a而不存在b(且视情况包括除b以外的实体)；在另一具体实例中，指至少一个(视情况包括多于一个)b而不存在a(且视情况包括除a以外的实体)；在又一具体实例中，指至少一个(视情况包括多于一个)a及至少一个(视情况包括多于一个)b(且视情况包括其他实体)。换言之，片语「至少一个」、「一或多个」及「及/或」为在操作中作为连接词及反意连接词均可的开放式表述。举例而言，表达「a、b及c中的至少一者」、「a、b或c中的至少一者」、「a、b及c中的一或多者」、「a、b或c中的一或多者」及「a、b及/或c」中的每一者可意谓仅a、仅b、仅c、a及b一起、a及c一起、b及c一起、a、b及c一起，及视情况与至少一个其他实体组合的以上中的任一者。
[0137]
在任何专利、专利申请案或其他参考以引用的方式并入本文中且(1)以不符合及/或(2)以其他方式不符合本发明的非并入部分或其他并入参考中的任一者的方式定义术语的情况下，本发明的非并入部分应控制且其中的术语或并入的揭示内容应仅相对于定义术语及/或最初呈现并入的揭示内容的参考控制。
[0138]
如本文中所使用的术语「经调适」及「经组态」意谓元件、组件或其他主题经设计及/或意欲进行给定功能。因此，术语「经调适」及「经组态」的使用不应解释为意谓给定元件、组件或其他主题仅「能够」进行给定功能，而是元件、组件及/或其他主题为了进行功能而特定地经选择、创建、实施、利用、程式化及/或设计。在本发明的范畴内的是，叙述为经调
适以进行特定功能的元件、组件及/或其他所叙述主题可另外或替代地描述为经组态以进行彼功能，且反之亦然。
[0139]
如本文所使用，片语「举例而言」、片语「作为一实例」及/或简言的术语「实例」当参考根据本发明的一或多个组件、特征、细节、结构、具体实例及/或方法使用时意欲传达所描述的组件、特征、细节、结构、具体实例及/或方法为根据本发明的组件、特征、细节、结构、具体实例及/或方法的说明性、非独占式的实例。因此，所描述的组件、特征、细节、结构、具体实例及/或方法并不意欲为限制性的、必需的或独占式的/穷尽性的；且其他组件、特征、细节、结构、具体实例及/或方法(包括结构上及/或功能上类似及/或等效的组件、特征、细节、结构、具体实例及/或方法)亦在本发明的范畴内。
[0140]
如本文中所使用，当修改程度或关系时，「至少实质上」可不仅包括所叙述「实质」程度或关系，且亦包括所叙述程度或关系的全部范围。大量所叙述程度或关系可包括所叙述程度或关系的至少75％。举例而言，至少实质上由一材料形成的物件包括物件的至少75％由该材料形成的物件，且亦包括完全由该材料形成的物件。作为另一实例，至少实质上与第二长度一样长的第一长度包括在第二长度的75％内的第一长度且亦包括与第二长度一样长的第一长度。
[0141]
根据本发明的产氢燃料电池系统及操作产氢燃料电池系统的方法的说明性非排他性实例呈现于以下所列举的段落中。在本发明的范畴内的是，本文中所列举的方法的个别步骤(包括在以下所列举段落中)可另外或替代地称为「用于」进行所叙述动作的「步骤」。
[0142]
a1.一种启动一产氢燃料电池系统(hpfcs)的操作的方法，该方法包含：
[0143]
侦测一初次电源满足一外加负载的一不可能性；
[0144]
回应于该侦测，启动所储存氢气自该hpfcs的一氢储存装置至该hpfcs的一燃料电池组的供应，用该燃料电池组消耗该所储存氢气以自该燃料电池组产生一初始电输出，且用该初始电输出至少部分地满足该外加负载；
[0145]
启动该hpfcs的一燃料处理器的起动；及
[0146]
在该燃料处理器的至少一临限起动时间之后，启动所生成氢气自该燃料处理器至该燃料电池组的供应，用该燃料电池组消耗该所生成氢气以自该燃料电池组产生一后续电输出，且用该后续电输出至少部分地满足该外加负载。
[0147]
a2.如前述a1的方法，其中该侦测包括侦测一经监视电压的一减小。
[0148]
a3.如前述a2的方法，其中该经监视电压为以下中的至少一者：
[0149]
(i)该初次电源的一初次电压，其经组态以将一初次电流提供至该外加负载；
[0150]
(ii)一电力网格的一网格电压，其经组态以将一网格电流提供至该外加负载；及
[0151]
(iii)一电能储存装置的一能量储存装置电压，其经组态以将所储存电流提供至该外加负载。
[0152]
a4.如前述a2至a3中任一者的方法，其中该侦测该经监视电压的该降低包括侦测以下中的至少一者的一电压减小：
[0153]
(i)至少0.5伏特、至少1伏特、至少1.5伏特、至少2伏特、至少2.5伏特、至少3伏特、至少4伏特或至少5伏特；及
[0154]
(ii)至多10伏特、至多9伏特、至多8伏特、至多7伏特、至多6伏特、至多5伏特、至多4伏特或至多3伏特。
[0155]
a5.如前述a1至a4中任一者的方法，其中该氢储存装置包括一体积的所储存氢气，且另外其中启动所储存氢气的供应包括使该体积的所储存氢气的一部分自该氢储存装置流动至该燃料电池组。
[0156]
a6.如前述a5的方法，其中该体积的所储存氢气具有以下中的至少一者的一量值：
[0157]
(i)至少100升(l)、至少150l、至少200l、至少250l、至少300l、至少350l、至少400l、至少450l、至少500l、至少600l、至少700l、至少800l、至少900l、至少1,000l、至少1,500l、至少2,000l、至少2,500l或至少3,000l；及
[0158]
(ii)至多50,000l、至多10,000l、至多9,000l、至多8,000l、至多7,000l、至多6,000l、至多5,000l、至多4,000l、至多3,000l或至多2,000l。
[0159]
a7.如前述a1至a6中任一者的方法，其中该氢储存装置包括一氢储存瓶。
[0160]
a8.如前述a1至a7中任一者的方法，其中启动所储存氢气的供应包括在一所储存氢气供应压力下将该所储存氢气提供至该燃料电池组。
[0161]
a9.如前述a1至a8中任一者的方法，其中该燃料电池组包括一阳极、一阴极及流体地隔离该阳极与该阴极的一离子可渗透隔离结构，其中启动所储存氢气的供应包括将该所储存氢气提供至该燃料电池组的该阳极，且其中启动所生成氢气的供应包括将该所生成氢气提供至该燃料电池组的该阳极。
[0162]
a10.如前述a9的方法，其中该方法进一步包括将一氧化剂提供至该阴极，视情况其中该氧化剂包括空气及氧气中的至少一者。
[0163]
a11.如前述a1至a10中任一者的方法，其中该外加负载来自该hpfcs及一或多个能量消耗装置中的一或多者。
[0164]
a12.如前述a1至a11中任一者的方法，其中该启动该燃料处理器的该起动至少部分地与用该燃料电池组消耗该所储存氢气以产生该初始电输出同时进行。
[0165]
a13.如前述a12的方法，其中启动该燃料处理器的该起动包括利用该初始电输出的一部分为该燃料处理器的一或多个组件供电。
[0166]
a14.如前述a1至a13中任一者的方法，其中用该初始电输出至少部分地满足该外加负载包括仅用该初始电输出满足该外加负载。
[0167]
a15.如前述a1至a14中任一者的方法，其中用该初始电输出至少部分地满足该外加负载包括在包括该临限起动时间且其中该所储存氢气为提供至该燃料电池组的唯一氢气的一起动时间框期间用该初始电输出至少部分地满足该外加负载。
[0168]
a16.如前述a1至a15中任一者的方法，其中该方法进一步包括在一临限初始供应时间内用该初始电输出至少部分地满足该外加负载。
[0169]
a17.如前述a16的方法，其中该初始供应时间为以下中的至少一者：
[0170]
(i)至少5秒(s)、至少10s、至少15s、至少20s、至少25s、至少30s、至少35s、至少40s或至少45s；及
[0171]
(ii)至多120s、至多110s、至多100s、至多90s、至多80s、至多70s、至多60s、至多50s、至多40s、至多30s或至多20s。
[0172]
a18.如前述a16至a17中任一者的方法，其中该初始供应时间小于该燃料处理器的该临限起动时间的一临限分数，视情况其中该临限分数为该燃料处理器的该临限起动时间的小于80％、小于70％、小于60％、小于50％、小于40％、小于30％、小于25％、小于20％、小
于15％、小于10％或小于5％。
[0173]
a19.如前述a1至a18中任一者的方法，其中启动该燃料处理器的起动包括以下中的至少一者：
[0174]
(i)启动一含碳进料至该燃料处理器的一重组区的供应；及
[0175]
(ii)启动甲醇及水至该重组区的供应。
[0176]
a20.如前述a1至a19中任一者的方法，其中启动该燃料处理器的起动包括将该燃料处理器的一/该重组区加热至一产氢温度范围。
[0177]
a21.如前述a1至a20中任一者的方法，其中该燃料处理器为一热引动燃料处理器，其中该方法进一步包括在该侦测之前将该燃料处理器维持于一热引动温度下。
[0178]
a22.如前述a21的方法，其中该热引动温度为以下中的至少一者：
[0179]
(i)如以摄氏度为单位所量测的该产氢温度范围的一下限值的至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％；
[0180]
(ii)如以摄氏度为单位所量测的该产氢温度范围的一上限值的至多100％、至多95％、至多90％、至多85％、至多80％或至多75％；及
[0181]
(iii)在该产氢温度范围内。
[0182]
a23.如前述a21至a22中任一者的方法，其中该产氢温度范围为以下中的至少一者：
[0183]
(i)至少200摄氏度(℃)、至少225℃、至少250℃、至少275℃、至少300℃、至少325℃、至少350℃、至少375℃、至少400℃、至少425℃、至少450℃、至少475℃、至少500℃、至少525℃、至少550℃、至少575℃、至少600℃、至少625℃、至少650℃、至少675℃、至少700℃、至少725℃或至少750℃；及
[0184]
(ii)至多900℃、至多875℃、至多850℃、至多825℃、至多800℃、至多775℃、至多750℃、至多725℃、至多700℃、至多675℃、至多650℃、至多625℃、至多600℃、至多575℃、至多550℃、至多525℃、至多500℃、至多475℃、至多450℃、至多425℃或至多400℃。
[0185]
a24.如前述a21至a22中任一者的方法，其中启动该燃料处理器的起动包括将该燃料处理器的一温度自一热引动温度增大至一/该产氢温度范围。
[0186]
a25.如前述a1至a24中任一者的方法，其中该燃料处理器包括一纯化组装件，其中该方法包括用该纯化组装件纯化该所生成氢气以生成经纯化氢气，且另外其中启动所生成氢气至该燃料电池组的供应包括启动该经纯化氢气至该燃料电池组的供应。
[0187]
a26.如前述a1至a25中任一者的方法，其中启动所生成氢气的供应包括回应于该燃料处理器到达一产氢状态而启动所生成氢气的该供应，在该产氢状态下，该所生成氢气的一所生成氢气流动速率足以满足该外加负载。
[0188]
a27.如前述a1至a26中任一者的方法，其中启动所生成氢气的该供应包括回应于该所生成氢气的一所生成氢气供应压力超出一/该所储存氢气供应压力而启动所生成氢气的该供应，该所储存氢气在该所储存氢气供应压力下提供至该燃料电池组。
[0189]
a28.如前述a1至a27中任一者的方法，其中该临限起动时间为以下中的至少一者：
[0190]
(i)至少30秒、至少1分钟、至少1.5分钟、至少2分钟、至少2.5分钟、至少3分钟、至少3.5分钟、至少4分钟、至少4.5分钟或至少5分钟；及
[0191]
(ii)至多30分钟、至多25分钟、至多20分钟、至多15分钟、至多10分钟、至多9分钟、至多8分钟、至多7分钟、至多6分钟、至多5分钟、至多4分钟或至多2分钟。
[0192]
a29.如前述a1至a28中任一者的方法，其中用该后续电输出至少部分地满足该外加负载包括仅用该后续电输出满足该外加负载。
[0193]
a30.如前述a1至a29中任一者的方法，其中用该后续电输出至少部分地满足该外加负载包括在其中该所储存氢气为提供至该燃料电池组的唯一氢气的一/该起动时间框期间用该后续电输出至少部分地满足该外加负载。
[0194]
a31.如前述a1至a30中任一者的方法，其中该方法进一步包括停止所储存氢气自该氢储存装置至该燃料电池组的该供应。
[0195]
a32.如前述a31的方法，其中该停止为以下中的至少一者：
[0196]
(i)在启动所生成氢气的该供应之后；及
[0197]
(ii)回应于启动所生成氢气的该供应。
[0198]
a33.如前述a31至a32中任一者的方法，其中在该停止之后，该方法进一步包括以下中的至少一者：
[0199]
(i)用一充满的氢储存装置替换该氢储存装置；及
[0200]
(ii)用该所生成氢气再充满该氢储存装置。
[0201]
a34.如前述a1至a33中任一者的方法，其中该hpfcs进一步包括经组态以选择性地将一所储存电流提供至该外加负载的一电能储存装置。
[0202]
a35.如前述a34的方法，其中回应于该侦测，该方法进一步包括启动该所储存电流至该外加负载的供应。
[0203]
a36.如前述a35的方法，其中启动该所储存电流至该外加负载的该供应至少部分地与启动所储存氢气自该氢储存装置至该燃料电池组的该供应同时。
[0204]
a37.如a36的方法，其中该hpfcs包含经组态以选择性地准许或阻挡该所储存氢气至该燃料电池组的流动的一所储存氢气流量控制阀，且其中启动该所储存电流的该供应包含利用该所储存电流的一部分打开该所储存氢气流量控制阀且准许该所储存氢气至该燃料电池组的流动。
[0205]
a38.如前述a35至a37中任一者的方法，其中该电能储存装置包括以下中的至少一者：
[0206]
(i)至少一个电池；
[0207]
(ii)至少一个电容器；
[0208]
(iii)至少一个超级电容器；及
[0209]
(iv)至少一个飞轮。
[0210]
a39.如前述a38的方法，其中该电能储存装置不包括该至少一个电池。
[0211]
a40.如前述a34至a39中任一者的方法，其中该电能储存装置的一总储存容量小于不包括该氢储存装置的一可比较hpfcs的一可比较电能储存装置的一可比较总能量储存容量的一临限分数，视情况其中该可比较总能量储存容量的该临限分数为小于50％、小于40％、小于30％、小于20％或小于10％。
[0212]
a41.如前述a1至a40中任一者的方法，其中该方法进一步包括调节一/该所储存氢气供应压力，该所储存氢气在该所储存氢气供应压力下供应至该燃料电池组。
[0213]
a42.如前述a41的方法，其中该调节该所储存氢气供应压力包括利用该hpfcs的一所储存氢气压力调节器。
[0214]
a43.如前述a1至a42中任一者的方法，其中该方法进一步包括调节一/该所生成氢气供应压力，该所生成氢气在该所生成氢气供应压力下供应至该燃料电池组。
[0215]
a44.如前述a43的方法，其中该调节该所生成氢气供应压力包括利用该hpfcs的一所生成氢气压力调节器及/或一所生成氢气止回阀。
[0216]
a45.如前述a41至a44中任一者的方法，其中该调节该所生成氢气供应压力包括确保该所生成氢气供应压力为大于一/该所储存氢气供应压力的至少一临限压力差。
[0217]
a46.如前述a45的方法，其中该临限压力差为以下中的至少一者：
[0218]
(i)至少0.25千帕斯卡(kpa)、至少0.5kpa、至少0.75kpa、至少1kpa、至少2kpa、至少3kpa、至少4kpa或至少5kpa；及
[0219]
(ii)至多60kpa、至多50kpa、至多40kpa、至多30kpa、至多20kpa、至多10kpa、至多8kpa、至多6kpa、至多5kpa、至多4kpa或至多3kpa。
[0220]
a47.如前述a1至a46中任一者的方法，其中该方法进一步包括限制该所储存氢气至该燃料处理器的流动。
[0221]
a48.如前述a47的方法，其中该限制包括利用一/该所生成氢气止回阀来限制该所储存氢气至该燃料处理器的流动。
[0222]
a49.如前述a1至a48中任一者的方法，其中该hpfcs进一步包括一缓冲罐，且另外其中该方法包括在该所生成氢气至该燃料电池组的供应之前将一体积的该所生成氢气储存于该缓冲罐中。
[0223]
a50.如前述a1至a49中任一者的方法，其中该方法进一步包括自一初始组态(其中该初始电输出仅自该所储存氢气产生)自动转变为一后续组态(其中该后续电输出仅自所生成氢气产生)。
[0224]
a51.如前述a50的方法，其中该自动转变包括自该初始组态即刻转变为该后续组态。
[0225]
a52.如前述a50至a51中任一者的方法，其中该自动转变包括自该初始组态转变为一中间组态，且随后自该中间组态转变为该后续组态，其中，当在该中间组态中时，该燃料电池组生成自该所储存氢气及该所生成氢气两者产生的一中间电输出。
[0226]
a53.如前述a1至a52中任一者的方法，其中，在启动所储存氢气的该供应之前，该方法进一步包括判定包括于该氢储存装置中的该体积的所储存氢气足以视情况在足以至少部分地满足该外加负载的一所储存氢气流动速率下将该所储存氢气提供至该燃料电池组持续该燃料处理器的至少该临限起动时间。
[0227]
a54.如前述a53的方法，其中，回应于该判定，该方法进一步包括选择性地准许该燃料电池组产生该初始电输出。
[0228]
a55.如前述a1至a54中任一者的方法，其中该外加负载的至少一部分来自一能量消耗装置，且其中该侦测包括侦测自该初次电源至该能量消耗装置的一初次电输出的一不存在。
[0229]
a56.如前述a55的方法，其中该方法进一步包括在该侦测之后且在该初始电输出自该燃料电池组至该能量消耗装置的供应之前将该能量消耗装置维持于一不供电状态中。
[0230]
a57.如前述a56的方法，其中该方法进一步包括回应于自该燃料电池组接收到该初始电输出而起动该能量消耗装置。
[0231]
a58.如前述a1至a57中任一者的方法，其中该hpfcs为如前述b1至b47至中任一者的hpfcs。
[0232]
b1.一种产氢燃料电池系统(hpfcs)，其包含：
[0233]
一燃料电池组，其经组态以接收一氧化剂及氢气且自该氧化剂及氢气生成一电输出；
[0234]
一燃料处理器，其经组态以接收一或多个进料流及使该一或多个进料流起反应以产生所生成氢气；及
[0235]
一氢储存装置，其经组态以储存一体积的所储存氢气；
[0236]
其中该燃料电池组经组态以在通常经调适以满足一外加负载的一初次电源并未正提供满足该外加负载的一初次电输出时用该电输出至少部分地满足该外加负载，其中该hpfcs经组态以侦测该初次电源满足该外加负载的一不可能性，且其中回应于该初次电源满足该外加负载的该不可能性的一侦测，该hpfcs经组态以：
[0237]
启动该燃料处理器的一起动；
[0238]
将该所储存氢气供应至该燃料电池组以在该燃料处理器的该起动期间自该所储存氢气产生一初始电输出，且用该初始电输出至少部分地满足该外加负载；及
[0239]
将该所生成氢气供应至该燃料电池组以在该燃料处理器自该起动到达一产氢状态时自该所生成氢气产生一后续电输出，且用该后续电输出至少部分地满足该外加负载。
[0240]
b2.如前述b1的hpfcs，其中该燃料处理器包含含有一重组触媒的一重组区，其中该重组区经组态以接收该一或多个进料流及自该一或多个进料流产生含有该所生成氢气作为一主要组分的一混合气流。
[0241]
b3.如前述b2的hpfcs，其中该一或多个进料流包括水及一含碳进料。
[0242]
b4.如前述b2至b3中任一者的hpfcs，其中该重组区经组态以在将该重组区加热至一产氢温度范围内时自该一或多个进料流产生该混合气流。
[0243]
b5.如前述b4的hpfcs，其中该产氢温度范围为以下中的至少一者：
[0244]
(i)至少200摄氏度(℃)、至少225℃、至少250℃、至少275℃、至少300℃、至少325℃、至少350℃、至少375℃、至少400℃、至少425℃、至少450℃、至少475℃、至少500℃、至少525℃、至少550℃、至少575℃、至少600℃、至少625℃、至少650℃、至少675℃、至少700℃、至少725℃或至少750℃；及
[0245]
(ii)至多900℃、至多875℃、至多850℃、至多825℃、至多800℃、至多775℃、至多750℃、至多725℃、至多700℃、至多675℃、至多650℃、至多625℃、至多600℃、至多575℃、至多550℃、至多525℃、至多500℃、至多475℃、至多450℃、至多425℃或至多400℃。
[0246]
b6.如前述b2至b5中任一者的hpfcs，其进一步包含经组态以将该重组区维持于该产氢温度范围内的一加热组装件。
[0247]
b7.如前述b6的hpfcs，其中该加热组装件经组态以在该重组区并未正接收该一或多个进料流时将该重组区维持于一热引动温度下或高于一热引动温度。
[0248]
b8.如前述b7的hpfcs，其中该热引动温度为以下中的至少一者：
[0249]
(i)如以摄氏度为单位所量测的该产氢温度范围的一下限值的至少50％、至少
55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％；
[0250]
(ii)如以摄氏度为单位所量测的该产氢温度范围的一上限值的至多100％、至多95％、至多90％、至多85％、至多80％或至多75％；及
[0251]
(iii)在该产氢温度范围内。
[0252]
b9.如前述b2至b8中任一者的hpfcs，其中该燃料处理器进一步包含经组态以自该重组区接收该混合气流及将该混合气流分离成一经纯化氢流及一副产物流的一纯化组装件，且其中该经纯化氢流包括该所生成氢气。
[0253]
b10.如前述b1至b9中任一者的hpfcs，其进一步包含经组态以自该燃料处理器接收该所生成氢气及容纳自该燃料处理器接收到的一缓冲体积的该所生成氢气的一缓冲罐。
[0254]
b11.如前述b1至b10中任一者的hpfcs，其进一步包含经组态以将该一或多个进料流自一或多个进料流供应器选择性地递送至该燃料处理器的一进料递送系统。
[0255]
b12.如前述b1至b11中任一者的hpfcs，其进一步包含经组态以选择性地准许或阻挡该所储存氢气至该燃料电池组的流动的一所储存氢气流量控制阀，且其中该hpfcs经组态以回应于该初次电源满足该外加负载的该不可能性的该侦测而打开该所储存氢气流量控制阀以准许该所储存氢气至该燃料电池组的流动。
[0256]
b13.如前述b1至b12中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以在自该初次电源满足该外加负载的该不可能性的该侦测的一临限初始供应时间内自该所储存氢气产生该初始电输出，且其中该hpfcs经组态以在自该初次电源满足该外加负载的该不可能性的该侦测的至少一临限起动时间内自该所生成氢气产生该后续电输出。
[0257]
b14.如前述b13的hpfcs，其中该临限初始供应时间为以下中的至少一者：
[0258]
(i)至少5秒(s)、至少10s、至少15s、至少20s、至少25s、至少30s、至少35s、至少40s或至少45s；及
[0259]
(ii)至多120s、至多110s、至多100s、至多90s、至多80s、至多70s、至多60s、至多50s、至多40s、至多30s或至多20s。
[0260]
b15.如前述b1至b14中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以在该燃料处理器的该起动期间将该一或多个进料流供应至该燃料处理器。
[0261]
b16.如前述b1至b15中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以在该燃料处理器的该起动期间将该燃料处理器的一/该重组区加热至一/该产氢温度范围内。
[0262]
b17.如前述b1至b16中任一者的hpfcs，其中该燃料处理器在该燃料处理器的该起动期间产生该所生成氢气。
[0263]
b18.如前述b1至b17中任一者的hpfcs，其中该燃料处理器以一所生成氢气流动速率产生该所生成氢气，且其中该燃料处理器在该所生成氢气流动速率为足以满足该外加负载的至少一临限最小所生成氢流动速率时到达该产氢状态。
[0264]
b19.如前述b18的hpfcs，其中该所生成氢流动速率为一/该经纯化氢流的一流动速率。
[0265]
b20.如前述b1至b19中任一者的hpfcs，其中该燃料处理器以一所生成氢气供应压力产生该所生成氢气，其中该所生成氢气供应压力在该燃料处理器的该起动期间增加，且其中该燃料处理器在该所生成氢气供应压力超出一所储存氢气供应压力时到达该产氢状
态，该所储存氢气在该所储存氢气供应压力下供应至该燃料电池组。
[0266]
b21.如前述b20的hpfcs，其中该燃料处理器在该所生成氢气供应压力为大于该所储存氢气供应压力的一临限压力差时到达该产氢状态，且其中该临限压力差包括至少0.25千帕斯卡(kpa)、至少0.5kpa、至少0.75kpa、至少1kpa、至少2kpa、至少3kpa、至少4kpa或至少5kpa、至多60kpa、至多50kpa、至多40kpa、至多30kpa、至多20kpa、至多10kpa、至多8kpa、至多6kpa、至多5kpa、至多4kpa及至多3kpa中的至少一者。
[0267]
b22.如前述b21的hpfcs，其进一步包含一所生成氢气止回阀，该所生成氢气止回阀经组态以在该所生成氢气供应压力超出或为大于该所储存氢气供应压力的该临限压力差时选择性地准许该所生成氢气至该燃料电池组的供应，及在该所生成氢气供应压力小于该所储存氢气供应压力或与该所储存氢气供应压力的差异小于该临限压力差时阻止该所生成氢气至该燃料电池组的流动。
[0268]
b23.如前述b20至b22中任一者的hpfcs，其进一步包含一所储存氢气止回阀，该所储存氢气止回阀经组态以在该所生成氢气供应压力小于该所生成氢气供应压力时或在该所生成氢气供应压力小于大于该所储存氢气供应压力的一/该临限压力差时准许该所储存氢气至该燃料电池组的流动，且其中该所储存氢气止回阀经组态以在该所生成氢气供应压力超出该所储存氢气供应压力时或在该所生成氢气供应压力与该所储存氢气供应压力的差异为临限压力差或超出该临限压力差时限制该所储存氢气至该燃料电池组的流动。
[0269]
b24.如前述b20至b23中任一者的hpfcs，其中该燃料处理器经组态以将该所生成氢气递送至一/该缓冲罐及在该燃料处理器的该起动期间用该所生成氢气对该缓冲罐进行加压，且其中该所生成氢气供应压力为该缓冲罐中的该所生成氢气的一缓冲压力。
[0270]
b25.如前述b1至b24中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以利用该初始电输出的一部分促进该燃料处理器的该起动。
[0271]
b26.如前述b25的hpfcs，当取决于b11时，其中该燃料处理系统包含经组态以使该一或多个进料流自该一或多个进料流供应器流动至该燃料处理器的一或多个进料流泵，且其中该hpfcs经组态以利用该初始电输出的该部分中的至少一些在该燃料处理器的该起动期间为该一或多个进料流泵供电以使该一或多个进料流流动至该燃料处理器。
[0272]
b27.如前述b1至b26中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以回应于该燃料处理器到达该产氢状态而限制该所储存氢气至该燃料电池组的供应。
[0273]
b28.如前述b27的hpfcs，其中该hpfcs经组态以回应于该所生成氢气到达或超出一/该临限压力差而限制该所储存氢气的该供应。
[0274]
b29.如前述b27至b28中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以回应于该所生成氢气流动速率超出一/该临限最小所生成氢流动速率而限制该所储存氢气至该燃料电池组的该供应。
[0275]
b30.如前述b1至b29中任一者的hpfcs，其进一步包含经组态以侦测该氢储存装置中的该所储存氢气的一压力的一所储存氢气压力侦测器。
[0276]
b31.如前述b30的hpfcs，其中该hpfcs经组态以在该氢储存罐中的该所储存氢气的该压力足以在该燃料处理器处于一/该起动时至少部分地满足该外加负载时将该所储存氢气供应至该燃料电池组。
[0277]
b32.如前述b30至b31中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以基于该氢储存装置
中的该所储存氢气的该压力来判定该氢储存装置中所含有的该体积的所储存氢气，其中该燃料处理器处于该起动持续一/该临限起动时间，且其中该hpfcs经组态以在该氢储存罐中所含有的该体积的该所储存氢气足以在该临限起动时间期间至少部分地满足该外加负载时将该所储存氢气供应至该燃料电池组。
[0278]
b33.如前述b1至b32中任一者的hpfcs，其中该体积的所储存氢气为以下中的至少一者：
[0279]
(i)至少100升(l)、至少150l、至少200l、至少250l、至少300l、至少350l、至少400l、至少450l、至少500l、至少600l、至少700l、至少800l、至少900l、至少1,000l、至少1,500l、至少2,000l、至少2,500l或至少3,000l；及
[0280]
(ii)至多50,000l、至多10,000l、至多9,000l、至多8,000l、至多7,000l、至多6,000l、至多5,000l、至多4,000l、至多3,000l或至多2,000l。
[0281]
b34.如前述b1至b33中任一者的hpfcs，其进一步包含经组态以调节一/该所储存氢气供应压力的一所储存氢气压力调节器，该所储存氢气在该所储存氢气供应压力下提供至该燃料电池组。
[0282]
b35.如前述b1至b34中任一者的hpfcs，其中该初始电输出为由该燃料电池组借由使该所储存氢气与该氧化剂反应而产生的该电输出，且其中该后续电输出为由该燃料电池组借由使该所生成氢气与该氧化剂反应而产生的该电输出。
[0283]
b36.如前述b1至b35中任一者的hpfcs，其中在一中间组态中，该hpfcs经组态以用该初始电输出部分地满足该外加负载、用该后续电输出部分地满足该外加负载，及用该初始电输出及该后续电输出共同地满足该外加负载。
[0284]
b37.如前述b1至b7中任一者的hpfcs，其中该hpfcs经组态以在该所储存氢气不再供应至该燃料电池组且该所生成氢气为供应至该燃料电池组的唯一氢气时用该后续电输出满足该外加负载。
[0285]
b38.如前述b1至b37中任一者的hpfcs，其中该外加负载来自该hpfcs及一能量消耗装置中的一或多者。
[0286]
b39.如前述b1至b38中任一者的方法，其进一步包含组态以供应一所储存电流以至少部分地满足该外加负载的一电能储存装置。
[0287]
b40.如前述b39的hpfcs，其中该电能储存装置经组态以在一/该临限初始供应时间期间至少部分地满足该外加负载。
[0288]
b41.如前述b40的hpfcs，其中该电能储存装置包含足以在该临限初始供应时间期间满足该外加负载的一总能量储存容量。
[0289]
b42如前述b41的hpfcs，其中该能量储存装置的该总能量储存容量小于足以在该临限初始供应时间期间满足该外加负载的总能量储存容量。
[0290]
b43.如前述b41至b42中任一者的hpfcs，其中该电能储存装置的该能量储存容量为以下中的至少一者：
[0291]
至少5安培小时(a h)、至少10a h、至少15ah、至少20ah、至少25a h、至少30a h、至少35a h、至少40a h、至少45a h、至少50a h、至少55a h或至少60a h；及
[0292]
至多10a h、至多15a h、至多20a h、至多25a h、至多30a h、至多35a h、至多40a h、至多45a h、至多50a h、至多55a h、至多60a h、至多65a h、至多70a h、至多80a h、至多
90a h或至多100a h。
[0293]
b44.如前述b39至b43中任一者的hpfcs，其中该电能储存装置包括以下中的至少一者：
[0294]
(i)至少一个电池；
[0295]
(ii)至少一个电容器；及
[0296]
(iii)至少一个超级电容器；及
[0297]
(iv)至少一个飞轮。
[0298]
b45.如前述b39至b44中任一者的hpfcs，其中该电能储存装置不包括该至少一个电池。
[0299]
b46.如前述b1至b45中任一者的hpfcs，其进一步包含一控制器，该控制器经组态以自该hpfcs的一或多个侦测器接收一侦测信号及回应于自该一或多个侦测器接收到该侦测信号而致动该hpfcs的一或多个组件。
[0300]
b47.如前述b1至b46中任一者的hpfcs，其经组态以进行如前述a1至a58中任一者的方法。
[0301]
c1.如前述a1至a58中任一者的方法的用途，其用以启动如前述b1至b46中任一者的hpfcs的操作。
[0302]
工业适用性
[0303]
本文中所揭示的方法适用于氢重组、燃料电池及备用电源工业。
[0304]
相信以上阐述的揭示内容涵盖具有独立效用的多个相异发明。尽管此等发明中的每一者已以较佳形式揭示，但其如本文中所揭示及说明的特定具体实例并不以限制性意义考虑，此是由于大量变化为可能的。本发明的主题包括本文中所揭示的各种元件、特征、功能及/或属性的所有新颖及不明显的组合及子组合。类似地，当本发明、前述编号段落或随后申请的申请专利范围列举「一」或「第一」元件或其等效物时，此类申请专利范围应理解为包括一或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或多于两个此类元件。
[0305]
相信以下申请专利范围特别指出，某些组合及子组合系针对所揭示发明中的一者，且是新颖且非显而易见的。可经由在此或相关申请案中修正当前申请专利范围或呈现新的申请专利范围来主张在特征、功能、元件及/或属性的其他组合及子组合中所具体实现的发明。此类经修正或新的申请专利范围无论其是针对不同发明抑或针对相同发明，无论范畴不同于、宽于、窄于抑或等于初始申请专利范围的范畴，都亦视为包括于本发明的发明的主题内。