[實用新型]固體氧化物燃料電池實驗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020544539.0
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN201797000U
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 裴力;杜曉波;蘇峰;沈羽
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M8/12
• 分類號: H01M8/12;H01M8/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本實用新型屬固體氧化物燃料電池(SOFC)發(fā)電系統(tǒng)的技術領域，特別涉及一種為在科研或教學中使用的SOFC實驗裝置。

SOFC實驗裝置與SOFC發(fā)電系統(tǒng)相比較。它們的相同之處是：SOFC的工作溫度、陽極燃料、陰極燃料、燃料電池的基本機構和工作原理等。它們的不同之處是：SOFC是小型(微型)化、SOFC的安裝和拆卸應非常方便，因為，SOFC是小型(微型)化，燃料供應量小，所以，需設獨立的加熱裝置等。

背景技術

固體氧化物燃料電池加熱爐的研制，第九屆全國固態(tài)離子學會會議文集，1998.8，294～305，單位：吉林大學，作者：裴力、呂喆、劉巍等。

SOFC加熱爐的研制主要包括：裝置由煤氣加熱部分、SOFC工作區(qū)兩部分組成。

煤氣加熱部分包括：燃燒器和加熱管。煤氣燃料氣體從管路經(jīng)閥門進入燃燒器，煤氣的噴射，通過卷吸作用，從一次助燃空氣入孔處吸入一次助燃空氣，助燃空氣和燃料氣體在燃燒器中進行混合，在噴嘴處完成混合。在此處點火后，層流預混火焰在加熱管內燃燒。此時，在燃燒器和加熱管之間有二次助燃空氣吸入。調節(jié)燃燒器的控制管，改變一次助燃空氣的流量，再經(jīng)閥門調節(jié)燃料氣體的流量，使助燃空氣和燃料氣體的流量達到最佳配比量，其燃燒火焰由層流火焰轉變?yōu)槲闪鲾U散火焰。此外，技術的關鍵是燃燒器與加熱管相交處，也是二次助燃空氣的入口處，二次助燃空氣的流向對火焰的長度、加熱管的溫場分布都有很大的影響。其技術的關鍵是燃燒器的噴嘴應安裝在加熱管的中心軸線上。當點火之后的初期火焰是層流火焰，火焰的長度比較長，經(jīng)過調節(jié)一次助燃空氣和燃料氣體的流量后，火焰變?yōu)槲闪骰鹧?，火焰的長度隨即變短。但是，隨著加熱管的內部溫度升高，在燃燒器噴出的混合氣體流量的速度作用下，二次助燃空氣吸入量也隨之增加。因燃燒器與加熱管的火焰是同軸的，被吸入的二次助燃空氣的流動方向基本與加熱管平行，燃燒火焰的長度明顯增長。并且，在加熱管的內部溫度升高，燃燒速度明顯提高，紊流火焰中氣體各質點離開焰面，分散成許多燃燒著的氣體微團。它們隨著可燃混合物和燃燒產(chǎn)物的流動而不斷擴散，最后完全燃盡。

SOFC工作區(qū)：在加熱管的上部是SOFC工作區(qū)，SOFC工作區(qū)設置多個氧化鋁管，氧化鋁管在加熱管的上部并垂直。在每根氧化鋁管的管內安裝兩個支架，兩個支架上放SOFC，SOFC也是管狀的，SOFC的軸心是與氧化鋁管的軸心是同軸的，SOFC可以是單根SOFC，也可是多個小SOFC串聯(lián)的SOFC組。管狀SOFC的外側是SOFC陰極，管狀SOFC的內側是SOFC陽極。在SOFC陰極與氧化鋁管內側之間的環(huán)形空間是陰極燃料室(也是陰極燃料通道)，向SOFC的陰極提供陰極燃料，陰極燃料可以選用空氣或氧氣。在管狀SOFC內側的軸心，有一根細的氧化鋁管，它是SOFC陽極燃料輸入管，向SOFC的陽極提供陽極燃料，陽極燃料可以選用氫氣。

下面結合附圖對背景技術的SOFC加熱爐的結構進一步敘述如下：

由圖1～圖6給出SOFC加熱爐的結構，主要有裝在外殼32內水平放置相互垂直的燃燒器和固體氧化物燃料電池電解質管16(以下記作SOFC管16)；左燃燒器和右燃燒器29的噴嘴5同軸線的與加熱管9一端銜接，加熱管9放置于外殼32內；SOFC管16、在SOFC管16外面同軸的氧化鋁管14和陽極燃料輸入管17構成固體氧化物燃料電池；其中，SOFC管16內表面為陽極，外表面為陰極，陽極燃料經(jīng)陽極燃料輸入口12、陽極燃料輸入管17進入SOFC管16內，在SOFC管16外側和氧化鋁管14內側圍成的空間是陰極燃料室15。一排加熱管9之上是SOFC工作區(qū)、SOFC工作區(qū)11內加熱管9上有氧化鋁管14。外殼32開有前門10和后門37，使氧化鋁管14通過；13是陽極燃料排放口；19是支架，用于固定SOFC管16和陽極燃料輸入管17。