[發明專利]管狀固體氧化物燃料電池堆結構及其預熱方法

有效

• 申請號: 201110241948.2
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102306818A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 李長久;李成新;楊冠軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/06;H01M8/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

1.一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，包括電池堆保溫外殼(7)，電池堆保溫外殼(7)內設有氣體管道固定及氣體隔離板(8)、電池固定及氣體隔離板(9)和電池固定板(10)，氣體管道固定及氣體隔離板(8)、電池固定及氣體隔離板(9)和電池固定板(10)將電池堆分隔為燃料氣體和氧化氣體預熱區(1)、陰極和陽極引線區(2)和發電區(3)三個區域。

2.如權利要求1所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，所述氣體管道固定及氣體隔離板(8)上設有通孔將燃料氣體和氧化氣體預熱區(1)和陰極和陽極引線區(2)連通。

3.如權利要求1所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，所述電池堆保溫外殼(7)內設有多個管狀固體氧化物燃料電池單體，管狀固體氧化物燃料電池單體包括開口端和封閉端，封閉端定位于電池固定板(10)上，開口端固定于電池固定及氣體隔離板(9)上；管狀固體氧化物燃料電池單體的陰極和陽極引線位于陰極和陽極引線區(2)內。

4.如權利要求3所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，所述電池堆還包括氧化性氣體管道(5)和燃料氣體管道(6)；

氧化性氣體管道(5)包括主氧化性氣體管道(51)和連通主氧化性氣體管道(51)的多個次氧化性氣體管道(52)；主氧化性氣體管道(51)從電池堆保溫外殼(7)側壁伸入燃料氣體和氧化氣體預熱區(1)，次氧化性氣體管道(52)固定于氣體管道固定及氣體隔離板(8)上且穿過陰極和陽極引線區(2)伸入發電區(3)中；

燃料氣體管道(6)包括主燃料氣體管道(61)和連通主燃料氣體管道(61)的燃氣進氣管(11)，主燃料氣體管道(61)從電池堆保溫外殼(7)側壁伸入燃料氣體和氧化氣體預熱區(1)，燃氣進氣管(11)固定于氣體管道固定及氣體隔離板(8)上且伸入陰極和陽極引線區(2)對應的管狀固體氧化物燃料電池單體中。

5.如權利要求4所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，所述燃氣進氣管(11)為金屬管、金屬陶瓷管或陶瓷管。

6.如權利要求4所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于：燃氣進氣管(11)的材質中含有鎳或鐵金屬催化劑；氧化性氣體管道(5)中通入氧氣，燃料氣體管道(6)中通入碳氫化合物氣體；碳氫化合物氣體通過燃氣進氣管(11)進入管狀固體氧化物燃料電池單體內，燃氣進氣管(11)的材質中含有催化劑鎳或鐵，碳氫化合物氣體在發電區(3)的管狀固體氧化物燃料電池單體內進行重整；生成的氫氣和一氧化碳在發電區(3)與氧化性氣體管道(5)中通入的氧氣進行發電。

7.如權利要求3至5中任一項所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，所述管狀固體氧化物燃料電池單體包括金屬陶瓷支撐管(12)，金屬陶瓷支撐管(12)上面設有一層陶瓷絕緣層(13)，陶瓷絕緣層(13)之上分布著互相串聯的多個單電池元，各個單電池元通過連接極(17)彼此串聯。

8.如權利要求3至5中任一項所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆，其特征在于，所述管狀固體氧化物燃料電池單體包括金屬陶瓷支撐管(18)，金屬陶瓷支撐管(18)上依次設有陽極(19)、電解質(20)、陰極(21)和陰極匯流極(22)。

9.如權利要求4所述的一種管狀固體氧化物燃料電池堆的預熱方法，其特征在于，包括：

1)電池堆開始工作前，采用電加熱或者高溫氣體預熱方法將電池堆預熱到工作溫度；高溫氣體預熱方法為：將惰性預熱氣體從電池堆氧化性氣體管道(5)和燃料氣體管道(6)通入到電池堆內部，待電池堆溫度升高至工作溫度，然后燃料氣體管道(6)轉換成燃料氣體，氧化性氣體管道(5)轉換成氧化性氣體，電池堆開始發電；

2)電池堆開始工作后，管狀固體氧化物燃料電池單體排出的高溫還原性氣體進入燃料和氧化性氣體預熱區(1)和陰極和陽極引線區(2)，對氧化性氣體管道(5)中的氧化性氣體和燃料氣體管道(6)內的燃氣進行預熱。

10.如權利要求8所述的預熱方法，其特征在于，將發電區(3)中排放出的多余高溫氧化性氣體引入燃料氣體和氧化氣體預熱區(1)中，使氧化性氣體和氧化氣體預熱區(1)中的燃料氣體燃燒進一步提高燃料和氧化性氣體預熱區(1)的溫度。