[發(fā)明專利]一種高溫固體燃料電池堆的熱管理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810123440.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN108428911B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭克晴;林雪妹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/04007
• 分類號(hào): H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04225;H01M8/04302
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種高溫固體燃料電池堆的熱管理系統(tǒng)，包括燃料電池堆（6）、燃料氣體進(jìn)口、燃料氣體出口、氧化氣體進(jìn)口和氧化氣體出口，

該系統(tǒng)還包括絕熱腔（5）、電加熱器Ⅱ（8）、電加熱器Ⅲ（9）、氣體分離器（10）和氨氣供氣裝置（13），所述絕熱腔（5）內(nèi)部中空，所述燃料電池堆（6）置于絕熱腔（5）中，所述燃料電池堆（6）的外表面噴涂有催化劑涂層，燃料氣體進(jìn)口和燃料氣體出口分別與燃料電池堆（6）的陽極氣體通道連通，電加熱器Ⅱ（8）設(shè)置在燃料氣體進(jìn)口和燃料電池堆（6）之間的管路上，氧化氣體進(jìn)口分為兩路，一路經(jīng)電加熱器Ⅲ（9）與燃料電池堆（6）的陰極氣體通道連通，另一路與氧化氣體出口、氨氣供氣裝置（13）通過管路匯集后與絕熱腔（5）的進(jìn)氣口相連，氧化氣體進(jìn)口與絕熱腔（5）進(jìn)氣口之間匯集之前的管路上設(shè)有閥門Ⅳ（12），氧化氣體出口與絕熱腔（5）進(jìn)氣口之間匯集之前的管路上設(shè)有閥門Ⅲ（11），氨氣供氣裝置（13）與絕熱腔（5）進(jìn)氣口之間匯集之前的管路上設(shè)有閥門Ⅰ（1），匯集后的管路上還依次設(shè)有電加熱器Ⅰ（2）、流量計(jì)（3）和溫度計(jì)（4），所述電加熱器Ⅲ（9）與所述絕熱腔（5）進(jìn)氣口之間連接有管路，并在該管路上設(shè)有閥門Ⅱ（7），

所述氣體分離器（10）內(nèi)設(shè)有透氫膜，氣體分離器（10）的進(jìn)氣口與絕熱腔（5）的出氣口連接，氣體分離器（10）的出氣口分為兩路，一路經(jīng)透氫膜后與燃料氣體進(jìn)口相連，另一路不經(jīng)透氫膜直接與氧化氣體出口相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫固體燃料電池堆的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述催化劑為鎳基催化劑。

3.一種利用權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)進(jìn)行高溫固體燃料電池堆熱管理的方法，其特征在于，包括以下步驟：

燃料電池堆熱啟動(dòng)時(shí)，打開閥門Ⅱ（7），關(guān)閉閥門Ⅰ（1）、閥門Ⅲ（11）和閥門Ⅳ（12），燃料氣體經(jīng)電加熱器Ⅱ（8）加熱后，進(jìn)入燃料電池堆的陽極氣體通道，加熱燃料電池堆后流出，氧化氣體經(jīng)電加熱器Ⅲ（9）加熱后，一部分直接進(jìn)入燃料電池堆（6）的陰極氣體通道，加熱燃料電池堆（6）后流出，一部分通過閥門Ⅱ（7）進(jìn)入絕熱腔（5），從燃料電池堆（6）外部進(jìn)行加熱，最后經(jīng)氣體分離器（10）與來自燃料電池堆（6）陰極氣體通道的氧化氣體混合后，流出系統(tǒng)；

燃料電池堆運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉閥門Ⅱ（7），打開閥門Ⅰ（1）、閥門Ⅲ（11）和閥門Ⅳ（12），來自閥門Ⅰ（1）的氨氣，來自燃料電池堆（6）陰極氣體通道的一部分熱的氧化氣體與來自閥門Ⅳ（12）的冷的氧化氣體組成混合氣，依次經(jīng)電加熱器Ⅰ（2）、流量計(jì)（3）、溫度計(jì)（4）后，進(jìn)入絕熱腔（5），通過調(diào)整閥門Ⅰ（1）、閥門Ⅲ（11）與閥門Ⅳ（12）的開度控制混合氣的比例，通過調(diào)整電加熱器Ⅰ（2）的加熱量控制混合氣進(jìn)入絕熱腔（5）的氣體溫度，氨氣在燃料電池堆（6）外表面催化劑的催化作用下，發(fā)生裂解反應(yīng)，氨氣裂解后產(chǎn)生氫氣和氮?dú)饣旌蠚?，剩余的氧化氣體、氫氣和氮?dú)饣旌蠚庖黄疬M(jìn)入氣體分離器（10），分離后氫氣與燃料氣體混合，作為燃料進(jìn)入燃料電池堆（6）進(jìn)行反應(yīng)，剩余的氧化氣體和氮?dú)馀c來自燃料電池堆（6）陰極氣體通道的氧化氣體混合后，流出系統(tǒng)。