[發明專利]一種容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池及啟動方法

在審

• 申請號: 201910165564.3
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109980247A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 劉潤寶;范煒;周宇昊;鄭夢超;張鐘平;林達;牟敏;劉麗麗
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04223;H01M8/04302;H01M8/249
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 余木蘭

本發明涉及一種容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池及啟動方法，屬于燃料電池發電技術領域，具體用于固體氧化物燃料電池系統的啟動運行。本發明包括啟動燃燒器、陽極尾氣氧化器、重整器和電池堆，啟動燃燒器與陽極尾氣氧化器連接，陽極尾氣氧化器與重整器連接，重整器與電池堆連接，電池堆與陽極尾氣氧化器連接。啟動燃燒器尾氣管道的一端與啟動燃燒器連接，啟動燃燒器尾氣管道的另一端與陽極尾氣氧化器連接，重整氣體管道的一端與重整器連接，重整氣體管道的另一端與電池堆連接，電池堆陽極出氣管道的一端和電池堆陰極出氣管道的一端均與電池堆連接，電池堆陽極出氣管道的另一端和電池堆陰極出氣管道的另一端均與陽極尾氣氧化器連接。

技術領域

本發明涉及一種容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池及啟動方法，屬于燃料電池發電技術領域，具體用于固體氧化物燃料電池系統的啟動運行。

背景技術

固體氧化物燃料電池系統是一種高效清潔的電化學發電裝置，除了具備一般燃料電池清潔、高效、無噪音等優點外，還有以下特點：（1）內部組成均為固態，避免了液態電解質的腐蝕和流失等問題；（2）無需使用液態電解質常用的昂貴的催化劑，也無催化劑退化問題；（3）燃料靈活，可直接利用多種燃料；（4）煙氣溫度較高，可進行余熱綜合利用。正是由于這些特點，使得固體氧化物燃料電池比其他類型燃料電池更適合建設規模較大的固定式發電系統，尤其是近年來分布式能源站迅速發展，使得固體氧化物燃料電池有了更廣闊的應用空間。然而，固體氧化物燃料電池規模擴大后，會出現電堆體積過大，升溫困難，啟動速度慢，壽命及性能受循環次數影響大，損壞部件難以定位等問題。由于固體氧化物燃料電池堆是由多種材料銜接而成，如升溫速度太快，或者溫度梯度過大，都可能縮短電池堆內部電池片的使用壽命。正因如此，系統升溫的速度受到嚴重約束，一般固體氧化物燃料電池常溫啟動的升溫時間都長達十幾個小時。而且如果電池片出現因升溫降溫帶來的損壞，無法定位，只能任其性能逐漸衰退，到一定程度時候，整個電池堆都得更換。

有鑒于此，在公告號為201810469301 .7的專利文獻中公開了一種固體氧化物燃料電池的啟動方法及固體氧化物燃料電池，其中，啟動方法為：將固體氧化物燃料電池的電堆分成至少兩組，每組中的電堆數量為一個或多個，將燃燒器燃燒產生的熱量逐組對每組電堆進行集中加熱啟動。

綜上所述，目前還沒有一種固體氧化物燃料電池系統可以合理，經濟，高效的方法去解決固體氧化物燃料電池系統快速啟動及電堆老化更換的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理的容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池及啟動方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池，其結構特點在于：包括啟動燃燒器、陽極尾氣氧化器、重整器和電池堆，所述啟動燃燒器與陽極尾氣氧化器連接，所述陽極尾氣氧化器與重整器連接，所述重整器與電池堆連接，所述電池堆與陽極尾氣氧化器連接。

進一步地，所述容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池還包括，啟動燃燒器尾氣管道、重整氣體管道、電池堆陽極出氣管道和電池堆陰極出氣管道，所述啟動燃燒器尾氣管道的一端與啟動燃燒器連接，所述啟動燃燒器尾氣管道的另一端與陽極尾氣氧化器連接，所述重整氣體管道的一端與重整器連接，所述重整氣體管道的另一端與電池堆連接，所述電池堆陽極出氣管道的一端和電池堆陰極出氣管道的一端均與電池堆連接，所述電池堆陽極出氣管道的另一端和電池堆陰極出氣管道的另一端均與陽極尾氣氧化器連接。

進一步地，所述容許快速啟動的新型固體氧化物燃料電池還包括，啟動燃燒器燃料進氣管道、啟動燃燒器空氣進氣管道、陽極尾氣氧化器尾氣管道、重整器進氣管道和電池堆空氣進氣管道，所述啟動燃燒器燃料進氣管道和啟動燃燒器空氣進氣管道均與啟動燃燒器連接，所述陽極尾氣氧化器尾氣管道和重整器進氣管道分別與陽極尾氣氧化器和重整器連接，所述電池堆空氣進氣管道與電池堆連接。