服务器机架燃料电池的制作方法_2

文档序号:9383019阅读:来源:国知局
信网络链接的分布式计算环境中实现。在分布式计算环境中,程序模块可位于本地和远程存储器存储设备两者中。
[0025]参考图1,示出示例性系统100,其中多个燃料电池向计算设备(诸如在数据中心的上下文内)提供电功率,其中针对计算设备的集合来确定每个燃料电池的尺寸。如将由本领域技术人员意识到的,诸如所示出的燃料电池120、140和160的燃料电池消耗燃料(通常是天然气)并输出通常以直流电功率形式的电功率,该电功率具有适合于被计算设备的处理组件及其他电路系统直接消耗的电势。更具体而言,且作为一个示例,可以利用气体固态氧化物燃料电池,如本领域技术人员将要理解的,气体固态氧化物燃料电池包括电解质(通常为固态陶瓷材料形式)以及在电解质的相对侧上的阳极和阴极,阳极和阴极一般各自包括在电解质上的油墨涂层。这种燃料电池可以接受天然气作为输入,并且在该燃料电池的内侧天然气可以与水蒸气混合以形成“革新的燃料”。该革新的燃料进入电解质的阳极侧,并且当其跨过阳极时该革新的燃料从阴极吸引从馈送至燃料电池的热空气吸引进阴极的氧离子。在电解质中氧离子与革新的燃料结合产生电、水和少量的二氧化碳以及热量。热量和水随后可以被用来继续该过程,藉此使得只要对其而言天然气仍然保持可用燃料电池就能够继续产生直流电。
[0026]—般而言,与例如生成交流电流的常规涡轮的约30% -40%的效率评级相对,燃料电池可以实现约60%的效率评级。更通俗地,燃料电池可以几乎是常规发电涡轮的两倍效率。另外,并且如上面提供的详细描述所证实的,燃料电池除了风扇以外一般缺少移动部件。移动部件的这种缺少可以使燃料电池更加可靠且较少经受机械故障。
[0027]燃料电池还被设计成输出直流电(例如12伏特或5伏特)形式的电功率。如本领域技术人员将意识到的,12VDC 一般是在数据中心内常见的服务器计算设备利用的数据处理电路系统的本地电压。因此,并非利用包括将交流电功率转换成直流电功率的电源的现有服务器计算设备,使用诸如燃料电池120、140和160的燃料电池可以消除这种电源、交流电到直流电转换、直流电到直流电转换以及其他类似机制。
[0028]在一个实施例中,可以确定诸如图1中所示的燃料电池120、140和160的燃料电池的尺寸以向计算设备的集合(诸如在数据中心内的这种设备的机架中常见的服务器计算设备)供电。例如,如图1中所示,服务器计算设备111、112、113、114和115可以包括服务器计算设备的机架110,并且可以确定燃料电池120的尺寸以向计算设备的机架110提供功率。因此,为了提供说明性的示例,如果服务器计算设备111、112、113、114和115中的每一个通常消耗200瓦特的电功率,可以确定燃料电池120的尺寸以产生1000瓦特的电功率。可以类似地确定燃料电池140的尺寸以向服务器计算设备的机架130提供功率,并且可以类似地确定燃料电池160的尺寸以向服务器计算设备的机架150提供功率。以此方式,包括服务器计算设备的机架110、130和150的数据中心无需包括用于将高电压交流电功率转换成中等电压交流电并随后转换成低电压直流电功率的机制和装备,并且可以取而代之简单地包括向燃料电池(诸如燃料电池120、140和160)提供燃料的管线(诸如管线170)。低电压直流电功率可随后由燃料电池直接提供给服务器计算设备,并且实际上在一个实施例中,由于燃料电池可以提供由这种服务器计算设备的处理组件及其他电路系统本地消耗的低电压直流电功率,每个单独的服务器计算设备甚至无需包括电源。
[0029]利用燃料电池(诸如燃料电池120、140和160)作为数据中心内的服务器计算设备的主要电功率源除了仅简化这种数据中心的装备和维护之外还包括诸优点。另外,举例而言,这种实施例可以向由功率递送机制故障引起的停机时间提供更大的抵抗。具体而言,常用的电网中的故障几乎是瞬间地传播,从而没有时间通过例如将处理转移至其他计算设备来作出准备。相反,依赖于从市政电网提供的电功率的数据中心一般包括备用电功率源以补偿这种猝发的且不可预测的故障。与之相对,向燃料电池供应燃料的典型故障包括这种燃料的泄漏,其既不会立即影响对燃料电池的燃料供应又不会立即影响从燃料电池到服务器计算设备的电功率的供应。相反,这种泄漏可以被标识,并且其燃料电池已经受到影响的服务器计算设备可以被标识且在经由阀门关闭其中存在泄漏的引导到这一燃料电池的管线170之前将其处理转移至其他计算设备。随后以更少受时间约束的方式泄漏可以被修复,恢复向燃料电池的燃料流,并且服务器计算设备可以被恢复在线。因此,在一个实施例中,管线170可以包括启用高效修复的组件和机制,包括例如使用快速连接器及其它类似设备以启用对管线170的各种组件、阀门的网络(诸如示例性阀门122、142和162)及其他类似设备、机制和组件的高效的连接和断开连接。
[0030]如前所述,某些类型的燃料电池(诸如上述的气体固态氧化物燃料电池)可以利用水蒸气来形成革新的燃料。因此,这种燃料电池可能需要热量以将水转化成水蒸气。在一个实施例中,可以定位给服务器的机架供电的燃料电池(诸如举例而言给服务器计算设备的机架I1供电的燃料电池120)以例如通过将由服务器计算设备产生的热量作为燃料电池生成水蒸气所需的部分热量来实现热共生效应。例如,如图1中的系统100所示,给服务器计算设备的机架供电的燃料电池可以被定位在这种服务器计算设备之上,从而使这种服务器计算设备产生的热量向上升起被这种燃料电池接收并利用。在一个为了保持说明的简明性而没有具体说明的替换性实施例中,燃料电池可以被定位在其正供电的服务器计算设备之后,从而使例如由风扇从这种服务器计算设备后面排出的热空气可以被直接排入燃料电池中。在又一实施例中,其他热传递机制(诸如举例而言,散热器、热管线等)可以被用来将热量从服务器计算设备的处理单元及其他产热组件引导到一个或多个燃料电池,诸如正给这种服务器计算设备供电的燃料电池。
[0031]因为每个机架或者服务器计算设备的集合可以被针对这种计算设备的集合专门地确定尺寸的单独的燃料电池供电,单个数据中心可以包括多个这种单独的燃料电池。在一个实施例中,在单个数据中心内的这种燃料电池的集合可以充当其自己的备用。例如,如果在图1的系统100中所示的燃料电池140有故障,电功率分配控制器180将与燃料电池120和160通信并请求这些燃料电池增大其功率输出以便机架130的计算设备继续接收功率。因此,在这种示例中,在对燃料电池140或向燃料电池140提供燃料的管线170的一部分进行修复的同时,机架130的服务器计算设备可以从数据中心内的其他燃料电池(诸如,举例而言燃料电池120和160)接收功率。
[0032]在一个实施例中,电功率分配控制器180可以与其他控制器和管理器(诸如,举例而言,机架燃料电池控制器121、141和161以及中央管理器190,其操作将在下文中更加详细地描述)通信,以便确定从其他燃料电池(诸如燃料电池120和160)向机架130的服务器计算设备分配功率是否更好,或者将正由机架130的服务器计算设备执行的处理移至其他机架(诸如,举例而言,机架110和150)的服务器计算设备是否更好。例如,如果正由机架130的服务器计算设备执行的处理具有比正由机架110和150的服务器计算设备执行的处理更大的优先级,则将处理从机架130的服务器计算设备移至机架110和150的服务器计算设备可能是最优的,由此导致当前正被这些计算设备执行的较低优先级的处理次于机架130的计算设备更高优先级的处理。在此类示例中,无需要求燃料电池120和160增加其电功率生产,这在这些燃料电池已经以上限阈值产生电功率的情况下可能是有利的。作为另一示例,如果正由机架130的服务器计算设备执行的处理具有与正由机架110和150的服务器计算设备执行的处理相等的优先级,但是正由机架110和150的服务器计算设备消耗的功率低于燃料电池120和160能够产生的功率量的上限阈值,则增加由燃料电池120和160产生的功率量并将这种过多的功率诸如通过电功率分配控制器180重新引导到机架130的服务器计算设备可能是有利的。在一个实施例中,在执行这种重新引导时,电功率分配控制器180可以提供:由燃料电池(诸如,举例而言,燃料电池120)产生的功率首先被提供给与该燃料电池相关联的机架110的服务器计算设备,并且仅过多的电功率被提供给机架130的服务器计算设备。然而,在替换的实施例中,电功率分配控制器180可以将剩余的燃料电池(诸如,举例而言,燃料电池120和160)所产生的功率在所有计算设备(诸如,举例而言,机架110、130和150的服务器计算设备)之间均等地划分。
[0033]如图1中所示,且如前所提及的,可以提供机架燃料电池控制器以协调从燃料电池到一个或多个计算设备的集
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