本發(fā)明涉及利用電能向電子系統(tǒng)供電的能量收集系統(tǒng)的領(lǐng)域。

更具體地，本發(fā)明涉及包括燃料電池的能量產(chǎn)生系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)這樣的裝置的能量產(chǎn)生方法和能量管理方法。

背景技術(shù)：

存在于工業(yè)環(huán)境中的電子系統(tǒng)(具體地，測(cè)量系統(tǒng)(或傳感器))正逐漸變成較低的能量消耗裝置并且越來越多地通過射頻系統(tǒng)進(jìn)行通信?？紤]到這些因素，這些電子系統(tǒng)的能量自給是越來越受關(guān)注的一個(gè)問題。目前，通過輸電干線或電化學(xué)電池(氧化-還原反應(yīng))確保它們的電力供應(yīng)。這些供電方案具有成本有限的能量水平和技術(shù)部署限制。

現(xiàn)在的目的是給予電子系統(tǒng)功能持續(xù)幾年的能力且不用人工干預(yù)。所安裝的產(chǎn)品全部?jī)A向于同一基本原理(由表述“即裝即棄”表示)，其等同于多媒體外圍設(shè)備中的“即插即用”。從通信和供電的角度來看，這些系統(tǒng)從她們安裝開始就與集成于它們的環(huán)境中。

除了它們的主要功能(傳感器、致動(dòng)器)之外，電子系統(tǒng)的問題是如何通過尋找存在于它們的環(huán)境中的能量使與它們的供電相關(guān)的成本最小化。

現(xiàn)在，電子系統(tǒng)的環(huán)境并不總是能量充足并且能量源的這種限制限制了它們的功能。

目前，存在三種為電子系統(tǒng)提供能量的解決方案：

-當(dāng)在物理上和財(cái)政上可以將電纜帶到待供電的系統(tǒng)時(shí)，由輸電干線(mains)供電；

-通過氧化-還原電池供電；

-通過收集存在于環(huán)境中的能量的能量收集系統(tǒng)供電。該能源可以是輻射的、熱的、機(jī)械的、或化學(xué)的。為了增大兩個(gè)維修周期之間的時(shí)間間隔，可以考慮由借助于經(jīng)由換能器從周圍環(huán)境收集能量再充電的電池進(jìn)行供電的解決方案。

在由輸電干線供電的電子系統(tǒng)的情況下，這種解決方案存在以下缺點(diǎn)：

-物理缺點(diǎn)：被放入難以接近的位置中的系統(tǒng)使得不能安裝電纜為其充電。

-財(cái)政缺點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)遠(yuǎn)離電力網(wǎng)時(shí)，這樣供電的成本變得過高。

通過電池為電子系統(tǒng)供電的解決方案還存在一些缺點(diǎn)，具體地：

-在沒有保養(yǎng)的情況下系統(tǒng)的壽命取決于與它們的技術(shù)相關(guān)的電池的壽命，它們的容量與電子系統(tǒng)的消耗、它們的體積、以及它們的重量有關(guān)，它們的體積在可用空間減小時(shí)防止它們被安裝；

-在電子系統(tǒng)的生命周期期間迫使進(jìn)行反復(fù)更換電池的維護(hù)成本。

收集輻射能、機(jī)械能及熱能的這種類型的能量收集方案還存在一些缺點(diǎn)，并且具體地：

-可用能量取決于環(huán)境；

-存在于環(huán)境中的能量并不總是充足的；

-在最大功率方面，能量的數(shù)量會(huì)受到限制；

-可用能量的評(píng)估和預(yù)測(cè)有時(shí)會(huì)是復(fù)雜的。

燃?xì)夤?yīng)網(wǎng)絡(luò)通過他們運(yùn)輸?shù)娜細(xì)獗硎景惭b在這些網(wǎng)絡(luò)上的傳感器的無(wú)限能源。確實(shí)存在通過天然氣的燃料電池解決方案。它們不適于為小電子系統(tǒng)供電的解決方案并且時(shí)常在高溫下操作并具有有限的操作壽命。這里的困難在于三點(diǎn)：

-困難在于具有利用所有這些部件通過天然氣操作的燃料電池，

-燃料電池的壽命，值得注意的是固體氧化物燃料電池(通常被認(rèn)為是縮略詞SOFC)，現(xiàn)如今在技術(shù)上并不能足以通過燃?xì)夤芫W(wǎng)連續(xù)操作，

-與天然氣中存在硫磺元素有關(guān)的SOFC型燃料電池的操作問題。

為電子系統(tǒng)提供能量的三個(gè)上述解決方案中，第三個(gè)能量收集類型解決方案目前在物流和成本兩個(gè)方面是為電子系統(tǒng)供電最受關(guān)注的。輻射能、機(jī)械能以及熱能的限制仍然是環(huán)境中可獲得的能量。

在為存在于天然燃?xì)夤芫W(wǎng)上的電子系統(tǒng)供電的背景下，在管道的環(huán)境中的大量存在并且數(shù)量不受限制的可用能源仍然是天然氣。

然而，對(duì)其開發(fā)還是個(gè)問題，因?yàn)槿剂想姵鼐哂杏邢薜氖褂脡勖⑶倚枰邷刂卣到y(tǒng)，該高溫重整系統(tǒng)在沒有第三方能量輸入(電連接)的情況下在低溫下操作常常是復(fù)雜的。

為了解決上述缺陷和缺點(diǎn)，申請(qǐng)人已開發(fā)了一種將燃料電池與可再充電電池結(jié)合的能量產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，燃料電池可利用在標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)夤芫W(wǎng)上的氣體操作并供應(yīng)有從空氣得到氧。這樣的裝置使得能夠連續(xù)為能量消耗裝置供電，諸如，電子系統(tǒng)，諸如，測(cè)量系統(tǒng)(傳感器)、無(wú)線電通信系統(tǒng)、致動(dòng)器、機(jī)械系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)或光警報(bào)系統(tǒng)。

在本申請(qǐng)的意義內(nèi)，連續(xù)為能量消耗裝置供電應(yīng)當(dāng)理解為是指在沒可能中斷供應(yīng)或中斷供應(yīng)電源的情況下連續(xù)為能量消耗裝置供電，而不是持續(xù)用電流供電。

在本申請(qǐng)的意義內(nèi)，燃?xì)夤芫W(wǎng)應(yīng)當(dāng)理解為是指氣體分布網(wǎng)絡(luò)，而且還指民用或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)、氣體運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)氣設(shè)施、液化天然氣(LNG)、供應(yīng)系統(tǒng)和油氣提取平臺(tái)。

從現(xiàn)有技術(shù)中已知燃料電池和電能存儲(chǔ)設(shè)備的組合。

因此，國(guó)際申請(qǐng)WO 2007/142169清楚地描述了一種包括用于存儲(chǔ)電能的電容器的燃料電池以及使用所述電池的方法。然而，該專利描述了存儲(chǔ)用于電池本身的電能的使用，而不是如在本發(fā)明中的情況那樣為另一系統(tǒng)供電。此外，WO 2007/142169沒有描述電池/蓄電池配對(duì)的等級(jí)以及其相對(duì)于該等級(jí)的操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的主題是能量產(chǎn)生系統(tǒng)，能量產(chǎn)生系統(tǒng)旨在連接至燃?xì)夤芫W(wǎng)，所述產(chǎn)生系統(tǒng)包括：

-進(jìn)氣管，從所述管網(wǎng)到所述能量產(chǎn)生系統(tǒng)，

-廢氣排放管道(CO₂、H₂O、以及O₂，不允許廢氣危害系統(tǒng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)或第三方)，

-能量產(chǎn)生單元，包括燃料電池，該能量產(chǎn)生單元

○通過連接至所述進(jìn)氣管的分支連接供應(yīng)有燃?xì)猓种нB接中的燃?xì)饽軌蚴褂帽猛ㄟ^壓力差或者通過自然存在的壓力梯度來移動(dòng)，并且

○通過空氣進(jìn)氣管(air intake duct)供應(yīng)有氧氣，

-管理模塊，包括用于所述燃料電池的管理設(shè)備，

所述系統(tǒng)的特征在于燃料電池是固體氧化物燃料電池(通常用縮略詞SOFC表示)，以及

能量產(chǎn)生單元還包括與所述燃料電池相關(guān)聯(lián)的可再充電的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)(例如，可再充電電池)，并且管理模塊還包括用于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理設(shè)備以控制其充電。

有利地，能量產(chǎn)生系統(tǒng)適合于為平均消耗1至100mW之間的能量的能力消耗裝置(energy consumer)連續(xù)供電。

根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)是環(huán)境能量收集方案，因?yàn)槠涫沟媚軌虮苊馐褂媚芰績(jī)?chǔ)備并且因此限制維護(hù)操作或再充電操作。因此，根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)中不存在燃?xì)獯鎯?chǔ)。

此外，雖然根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)適合于連續(xù)為消耗裝置供電，然而這個(gè)系統(tǒng)中的燃料電池不會(huì)連續(xù)操作，而是間歇性地操作，就是說僅為電存儲(chǔ)系統(tǒng)(通常，電池)再充電，該再充電的頻率能夠根據(jù)待供電的電子系統(tǒng)的消耗在幾小時(shí)與一年之間。因此能量?jī)?chǔ)備是定額的使得在此階段的末期達(dá)到其期望的放電水平。實(shí)際上，由于兩個(gè)現(xiàn)象燃料電池在時(shí)間上具有有限使用年限：

-開/關(guān)周期的數(shù)目

-運(yùn)行時(shí)間。

另一方面，燃料電池不具有日歷壽命。這意味著燃料電池在理論上從來不會(huì)運(yùn)行十年并且好像該燃料電池是新的一樣具有相同數(shù)目的開/關(guān)周期和相同數(shù)量的運(yùn)行時(shí)間。

燃料電池的壽命可在1000小時(shí)與100 000小時(shí)之間最有效，但是通常，燃料電池的壽命是5000小時(shí)的數(shù)量級(jí)。假定一年有8760小時(shí)，具有5000小時(shí)的工作壽命的燃料電池不能連續(xù)工作超過一年。

利用根據(jù)本發(fā)明的將SOFC燃料電池與電能存儲(chǔ)系統(tǒng)(諸如，電池)結(jié)合的能量產(chǎn)生系統(tǒng)，可以存儲(chǔ)產(chǎn)生的能量，且不用必須永久供應(yīng)能量。

此外，相對(duì)于為傳感器供電所需的電流峰值，單獨(dú)使用的燃料電池具有太長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間(通常幾秒)。在根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)中燃料電池與電能存儲(chǔ)系統(tǒng)(諸如電池)的結(jié)合使得能夠提供在傳感器所需的能量的數(shù)量與燃料電池能夠傳送的能量之間提供緩沖。

在根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)中，燃料電池是固體氧化物燃料電池SOFC，其使得能夠利用不同類型的碳化氫以及氫工作。其包括用于將碳化氫轉(zhuǎn)換成氫的重整系統(tǒng)(reforming system)。

為能量產(chǎn)生單元供應(yīng)的氣體可以是天然氣、液化天然氣、從LNG得到的蒸發(fā)氣體、城市煤氣、沼氣氣、生物甲烷、替代天然氣或氫氣。

在本申請(qǐng)的意義內(nèi)，沼氣應(yīng)當(dāng)理解為是指從甲烷化的生物量或二次產(chǎn)生沼氣得到的燃?xì)狻?/p>

可通過致動(dòng)器或者通過滲入控制將燃料電池連接至進(jìn)氣管的分支連接。該分支連接系統(tǒng)使得能夠恢復(fù)管道中的氧化劑。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的固體氧化物燃料電池SOFC可通過絕熱系統(tǒng)絕熱并且可以包括用于對(duì)所述燃料電池加熱的加熱系統(tǒng)(溫度升高并通過電子熱或化學(xué)熱燃燒保持)。

出于這個(gè)原因，固體氧化物燃料電池優(yōu)選地包括管狀或微管結(jié)構(gòu)，其由管子形式的系統(tǒng)構(gòu)成。這種形式更能抵抗材料的熱膨脹以及相關(guān)聯(lián)的機(jī)械應(yīng)力，并且因此使得能夠避免與這些熱膨脹現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)的加速老化。然而，其他架構(gòu)排除在本發(fā)明之外。

有利地，電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理設(shè)備可以是用于管理燃料電池的能量供應(yīng)的電子設(shè)備。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)在進(jìn)氣管的輸入和燃料電池的上游可以包括使得能夠去除氣體中存在的硫磺分子的無(wú)源脫硫過濾器，其中硫磺分子對(duì)燃料電池的運(yùn)行有損壞。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)還可以包括用于燃料電池生產(chǎn)的廢氣(CO₂、H₂O以及O₂)的排放系統(tǒng)或處理系統(tǒng)。廢氣排放系統(tǒng)使得能夠避免廢棄物，該廢棄物將會(huì)對(duì)第三人或燃?xì)夤芫W(wǎng)有害。

本發(fā)明的另一目的還是一種實(shí)現(xiàn)旨在連接至燃?xì)夤芫W(wǎng)的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的能量管理方法，能量產(chǎn)生系統(tǒng)包括

-進(jìn)氣管，從所述管網(wǎng)到所述能量產(chǎn)生系統(tǒng)，

-廢氣排放管道，

-能量產(chǎn)生單元，包括固體氧化物燃料電池SOFC，該能量產(chǎn)生單元

○通過連接至所述進(jìn)氣管的分支連接供應(yīng)有燃?xì)猓⑶?/p>

○通過空氣進(jìn)氣管供應(yīng)有氧氣，

-與所述燃料電池相關(guān)聯(lián)的可再充電的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)，

-管理模塊，包括用于所述燃料電池的管理設(shè)備和用于所述電存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理設(shè)備以控制其充電，

所述方法的特征在于當(dāng)具有0.1Wh與100Wh之間的能量的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)放電至根據(jù)能量產(chǎn)生單元的期望壽命預(yù)定的閾值時(shí)管理模塊啟動(dòng)燃料電池。

有利地，在能量管理方法中，對(duì)于5年到20年之間的供電持續(xù)時(shí)間，當(dāng)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)放電到存儲(chǔ)容量的60％到99％之間并且優(yōu)選地在存儲(chǔ)容量的70％到90％之間的閾值時(shí)，管理模塊可以啟動(dòng)燃料電池。

本發(fā)明的另一主題還是一種實(shí)現(xiàn)旨在連接至燃?xì)夤芫W(wǎng)的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的能量產(chǎn)生方法，所述能量產(chǎn)生系統(tǒng)包括：

-進(jìn)氣管，從所述管網(wǎng)到所述能量產(chǎn)生系統(tǒng)，

-廢氣排放管道，

-能量產(chǎn)生單元，包括固體氧化物燃料電池SOFC，該能量產(chǎn)生單元

○通過連接至所述進(jìn)氣管的分支連接供應(yīng)有燃?xì)?，并?/p>

○通過空氣進(jìn)氣管供應(yīng)有氧氣，

-與所述燃料電池相關(guān)聯(lián)的可再充電的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)，

-管理模塊，包括用于所述燃料電池的管理設(shè)備和用于所述電存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理設(shè)備以控制其充電，

所述方法的特征在于燃料電池為平均消耗1mW與1W之間的能量的能量消耗裝置連續(xù)供電。

在根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)也可以用于根據(jù)需要打開和關(guān)閉燃料電池。

優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法中，燃料電池可以為平均消耗1mW到100mW之間的能量的能量消耗裝置連續(xù)供電。低于1mW，根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)供應(yīng)電力的方案在經(jīng)濟(jì)上不再有競(jìng)爭(zhēng)性，高于100mW，技術(shù)限制變得過于明顯。

是否對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的能量管理方法或者根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法，燃料電池可以有利地包括絕熱系統(tǒng)和用于對(duì)所述燃料電池加熱的加熱系統(tǒng)。

出于這個(gè)原因，固體氧化物燃料電池將會(huì)優(yōu)選地能夠包括管狀或微管結(jié)構(gòu)，其由管子形式的系統(tǒng)構(gòu)成。這種形式更能抵抗材料的熱膨脹以及相關(guān)聯(lián)的機(jī)械應(yīng)力，并且因此使得能夠避免與這些熱膨脹現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)的加速老化。有利地，對(duì)于5年到20年之間的供電持續(xù)時(shí)間，當(dāng)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量放電到存儲(chǔ)容量的60％到99％之間并且優(yōu)選地在存儲(chǔ)容量的70％到90％之間的閾值時(shí)，能量管理設(shè)備觸發(fā)燃料電池的啟動(dòng)。

有利地，存儲(chǔ)設(shè)備將是額定的以便根據(jù)燃料電池技術(shù)和所述電存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化供電持續(xù)時(shí)間，最小額定值遵循以下等式：

假定

D具有工作電力P_fct的電池的日歷壽命

d消費(fèi)者期望的供電持續(xù)時(shí)間

C_min電池的最小容量

P需要的持續(xù)電力

N_PaC燃料電池的周期的數(shù)目

N_stock存儲(chǔ)系統(tǒng)的周期的數(shù)目

N_min＝min(N_PaC,N_stock)

如果燃料電池的循環(huán)性以另外的方式大于存儲(chǔ)器的循環(huán)性

α(作為％)根據(jù)電池技術(shù)觸發(fā)閾值

E_pile電池能夠產(chǎn)生的總能量：

(1)E_pile＝D*P_fct

(2)E_pile>d*P

(3)C_min＝α*E_pile/N_min

因數(shù)α與所使用的電存儲(chǔ)技術(shù)有關(guān)并且必須考慮：

是否對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的能量管理方法或根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法，用于電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的電子管理設(shè)備也可以管理燃料電池的流體的供應(yīng)和耗電裝置的電能的供應(yīng)(例如，傳感器)，如下：

對(duì)于5到20年之間的供電持續(xù)時(shí)間，當(dāng)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量放電至預(yù)定閥值時(shí)，電子管理設(shè)備觸發(fā)燃料電池的啟動(dòng)。

有利地，電子管理設(shè)備可觸發(fā)電池的啟動(dòng)

電存儲(chǔ)器的自放電；

-取決于工作溫度的電存儲(chǔ)容量；

-電存儲(chǔ)器的日歷壽命；

-隨時(shí)間變化電存儲(chǔ)器的容量的減少；

-電存儲(chǔ)器供應(yīng)用于電力需求電流峰值的容量。

根據(jù)存儲(chǔ)器類型，α可具有1.5到3之間的值。

是否對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的能量管理方法或根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法，能量產(chǎn)生系統(tǒng)還在燃料電池的上游可以包括能夠去除氣體中存在的硫磺分子的無(wú)源脫硫過濾器。

是否對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的能量管理方法或根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法，能量產(chǎn)生系統(tǒng)還可以包括用于燃料電池產(chǎn)生的廢氣的排放系統(tǒng)或處理系統(tǒng)。

是否對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的能量管理方法或根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生方法，氣體可以是天然氣、液化天然氣、從LNG得到的蒸發(fā)氣體、城市煤氣、沼氣、生物甲烷、替代天然氣或氫氣。

附圖說明

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特定特征將從以下描述中產(chǎn)生，作為非限制性實(shí)例給出并參照附圖：

○圖1表示根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的總理論圖；

○圖2a和圖2b分別表示具有管狀結(jié)構(gòu)的燃料電池的第一示例性實(shí)施方式的截面圖(圖2a)和側(cè)視圖(圖2b)；

○圖2c和圖2d分別表示具有管狀結(jié)構(gòu)的燃料電池的第二示例性實(shí)施方式的側(cè)視圖(圖2c)和截面圖(圖2d)；

○圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第二變形實(shí)施方式的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的截面示意圖，其中，固體燃料電池具有微管結(jié)構(gòu)；

○圖4表示圖4的燃料電池的一組微管的示意立體圖。

在圖1到圖4中表示的相同的元件由相同的數(shù)字標(biāo)號(hào)來表示。

具體實(shí)施方式

在圖1中，描繪了連接至標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)夤芫W(wǎng)2的根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)1的總理論圖。圖1示出了經(jīng)由連接至燃?xì)夤芫W(wǎng)2的進(jìn)氣管4將來自網(wǎng)管2的燃?xì)庖氲侥芰慨a(chǎn)生系統(tǒng)1中。在能量產(chǎn)生系統(tǒng)1中，進(jìn)氣管4連接至將氣體供應(yīng)至固體氧化物燃料電池71(SOFC)的分支連接41。后者還通過空氣進(jìn)氣管供應(yīng)有氧氣。經(jīng)由廢氣排放管道5從能量產(chǎn)生系統(tǒng)中消除由燃料電池產(chǎn)生的廢氣(CO₂、H₂O以及O₂)。由管理模塊9的管理設(shè)備91管理燃料電池71的操作。在能量產(chǎn)生系統(tǒng)1中，燃料電池71在能量產(chǎn)生單元7中與由特定管理設(shè)備92(從而還構(gòu)成了管理模塊9的一部分)管理的可再充電的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)72結(jié)合。該管理設(shè)備92使得能夠控制電存儲(chǔ)系統(tǒng)72的充電。圖1還示出了絕熱系統(tǒng)14置于燃料電池71周圍，在該絕熱系統(tǒng)14上布置有電阻器11。

在圖2a至圖2d中更詳細(xì)地示出了燃料電池的管狀結(jié)構(gòu)。

圖2a和圖2b分別表示該管狀結(jié)構(gòu)的第一示例性實(shí)施方式的截面圖(圖2a)和側(cè)視圖(圖2b)，該管狀結(jié)構(gòu)由厚電解質(zhì)支撐管7111(尤其由陶瓷制成)構(gòu)成，外面涂覆有外陰極層7110并且里面涂覆有薄陽(yáng)極層7112。

圖2c和圖2d分別表示該管狀結(jié)構(gòu)的第二示例性實(shí)施方式的側(cè)視圖(圖2c)和截面圖(圖2d)，該管狀結(jié)構(gòu)由厚電解質(zhì)支撐管7111構(gòu)成，從管子開始連續(xù)涂覆有一層電解質(zhì)7111，然后涂覆外陰極層7110。

圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第二變形實(shí)施方式的能量產(chǎn)生系統(tǒng)1的截面示意圖，其中，如在圖4中示出的，固體燃料電池71包括微管結(jié)構(gòu)，該微管結(jié)構(gòu)由被隔膜713彼此分離的一排微管712構(gòu)成。圖3還示出了絕熱系統(tǒng)14置于燃料電池71周圍，在該絕熱系統(tǒng)14上布置有電阻器11。

以下實(shí)例示出本發(fā)明然而并不限制其范圍。

實(shí)施例

實(shí)施例1：用于能量獨(dú)立的燃?xì)獗O(jiān)測(cè)系統(tǒng)(壓力、流速、溫度)的供電。

根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)用于將能量供應(yīng)至用于跟蹤氣體的工業(yè)可編程邏輯控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常由縮略詞RTU(遠(yuǎn)程終端裝置)表示，RTU通過有線或無(wú)線電波發(fā)送與測(cè)量有關(guān)的信息以進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)由220V的網(wǎng)管生產(chǎn)的用于系統(tǒng)的供電，并且當(dāng)不可能時(shí)，使用電池。

當(dāng)選擇通過電池供電，通過射頻波產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的發(fā)送和能量自給取決于RTU的使用和電池的容量。

在安裝在擴(kuò)充站上的RTU的背景下，目標(biāo)自給是2年并且平均消耗量是20mW。根據(jù)本發(fā)明，通過燃料電池的供電方案提出購(gòu)置成本是RTU的兩倍，但運(yùn)行成本低大約四倍。在這些假定下投資回收率估計(jì)為4年，這些假定是不利的假定。例如，如果每?jī)尚瞧谠俪潆姴⒕哂?0年的壽命，平均消耗20mW、250的N_min和1.5的α因子的耗電裝置需要18Wh的電池。

該實(shí)例示出了使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)從經(jīng)濟(jì)角度上看實(shí)現(xiàn)節(jié)約。

實(shí)施例2：根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的額定值的實(shí)施例。

對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的能量產(chǎn)生系統(tǒng)的額定值，使用所選擇的情況試圖盡可能表示在傳感器的消耗和壽命方面能夠遇到的要求：

-燃料電池的運(yùn)行壽命是5000小時(shí)，

-經(jīng)由電池供電的傳感器在3.3V下平均消耗10mA，或33mW的電力。

兩個(gè)維護(hù)階段之間的周期是10、15或20年。

表1在下面呈現(xiàn)了所遵循的方法以為滿足在本實(shí)施例中描述的使用情況的能量需求的燃料電池進(jìn)行定額。左側(cè)列按順序給出必須解決的問題，而右側(cè)列示出了在不用維護(hù)的情況下對(duì)于三個(gè)不同的周期(10、15、及20年)三種解決這些問題的三種不同的方式。

根據(jù)這個(gè)表，具有5000小時(shí)的運(yùn)行壽命和2W的電力的燃料電池能夠?yàn)樵?.3V下平均消耗10mA的系統(tǒng)供電(＝給為傳感器供電的電池再充電)超過20年(運(yùn)行250小時(shí)/年)。

表1