[發明專利]一種固體氧化物氨燃料電池

在審

• 申請號: 201910540143.4
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110265688A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 江莉龍;羅宇;陳崇啟;詹瑛瑛
• 申請（專利權）人: 福州大學;北京三聚環保新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04701;H01M8/0662;H01M8/1007;H01M8/22
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李亞南

本發明公開一種固體氧化物氨燃料電池，包括殼體，還包括，供氨氣管，燃料電池部件和空氣通道。本發明在供氨氣管內放入氨分解催化劑，氨氣在氨分解催化劑層分解吸熱，產生3:1的氫氮混合氣，在較低溫度下具有更好的電化學性能。本發明燃料氣體及空氣發生電化學反應后放熱，同時尾氣經過補燃后放熱，在去除尾氣中剩余的氨氣同時，預熱待反應的氨氣和空氣，促進電化學反應，實現溫度的自維持，無需外熱源，僅通過換熱即可保證電池的穩定運行。

技術領域

本發明涉及固體燃料電池技術領域，具體涉及一種固體氧化物氨燃料電池。

背景技術

固體氧化物氨燃料電池(SOFC)是一種全新的固態能量轉換裝置，通過高溫電化學反應，將儲存在燃料中的化學能轉換為電能，其具有高效率、無污染、全固態結構和對多種燃料氣體的廣泛適應性等特點；同時，與風能、太陽能等可再生能源相比，固體氧化物氨燃料電池不受地域環境的限制，具有更強的可靠性和適應性。

固體氧化物氨燃料電池如今主要研究方向有平板式和管式兩種，其中平板式固體氧化物氨燃料電池體積功率密度較高，適合作為大型分布式電站，而管式固體氧化物氨燃料電池具有啟動時間快及抗熱震性能好的優點，適合作為便攜式電源。

氨氣是固體氧化物氨燃料電池的可選燃料之一，其含氫量可達17.6wt％，具有易液化、能量密度高、無碳排放、安全性高、燃料成本低等優勢，僅需2MPa即可將氨液化為體積能量密度高達13MJ·L^-1的液體，高出壓縮儲氫3～4倍。現有技術中氨氣僅依靠陽極Ni^-離子導體電極催化分解，在600℃以下其氨分解活性顯著下降，電化學性能降低，從而使得發電效率降低。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中氨氣在600℃以下分解性能顯著下降，電化學性能降低的缺陷，從而提供一種管式固體氧化物氨燃料電池。

本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種固體氧化物氨燃料電池，包括殼體，還包括：

供氨氣管，沿所述殼體的軸向方向設置于所述殼體內，所述供氨氣管內填充氨分解催化劑以形成氨分解催化劑層；

燃料電池部件，包括具有開口端的電池本體，所述電池本體具有適于所述供氨氣管從所述開口端插入所述電池本體內部的內腔，沿遠離所述內腔的方向上，所述電池本體依次包括陽極層、電解質層和陰極層，以使氨氣從所述供氨氣管的出口端進入所述內腔并與所述陽極層接觸；

空氣通道，設置于所述殼體內，以向所述殼體內供空氣并使空氣與所述陰極層接觸。

優選地，所述供氨氣管的出口端靠近所述內腔的底部設置；

所述空氣通道靠近所述殼體內壁設置，且所述空氣通道的出氣口設置于所述殼體底部，以使空氣在上升過程中與所述陰極層接觸；

所述電池本體的形狀為管狀。

優選地，所述固體氧化物氨燃料電池為陽極支撐型，所述陽極支撐型中電解質層厚度為10-30μm；陽極層厚度為300-1000μm；所述陰極層厚度為10-50μm；

或者，所述固體氧化物氨燃料電池為電解質支撐型，所述電解質支撐型中電解質層厚度為300-1000μm；陽極層厚度為10-50μm；所述陰極層厚度為10-50μm。

優選地，所述殼體內部設置水平隔板，以將所述殼體內部自上而下分割為燃燒室和反應室，所述水平隔板上開設若干可供所述反應室內的尾氣進入所述燃燒室的通孔，所述燃燒室內設置燃燒器，用于燃燒外加燃料和/所述尾氣中的可燃成分。

優選地，所述燃料電池部件設置于所述反應室內；

所述供氨氣管貫穿所述水平隔板，依次包括位于所述反應室內的第一供氨氣管和位于所述燃燒室內的第二供氨氣管。