[發明專利]一種燃料電池熱電聯供系統

有效

• 申請號: 201910848370.3
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110676482B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉少名;田博元;宋潔;康偉;梁丹曦;李璐;許可;王樂;蔡林海;徐桂芝;鄧占鋒;韓月;段方維
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/04302;H01M8/04701;H01M8/0662;F28D20/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本發明公開了一種燃料電池熱電聯供系統，該系統包括電池單元、燃燒反應室、高溫儲熱裝置和原料供給單元；原料供給單元分別與電池單元和燃燒反應室連接，用于為電池單元和燃燒反應室提供原料；燃燒反應室分別與原料供給單元和高溫儲熱裝置連接，用于將原料供給單元提供的原料和/或電池單元未用盡的原料燃燒反應產生高溫尾氣，并輸送給原料供給單元和高溫儲熱裝置；高溫儲熱裝置與電池單元連接，用于將儲存的熱量輸送給電池單元；電池單元用于將原料的化學能轉換為電能輸出。通過實施本發明，高溫儲熱裝置儲存燃燒反應室產生的熱量，并將熱量輸送給電池單元，使電池單元迅速升高到工作溫度，從而能夠解決燃料電池啟動時間長的問題。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池熱電聯供系統。

背景技術

固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，簡稱SOFC)熱電聯供系統是一種燃料電池供熱供電的裝置，主要包括固體氧化物燃料電池電堆及輔助裝置，輔助裝置用于提供固體氧化物燃料電池運行所需要的條件。固體氧化物燃料電池是一種可在高溫下(600～1000℃)直接將燃料和氧化劑中的化學能轉化為電能的裝置，同時還具有高能量轉化率、零污染、對燃料適應性廣、應用領域廣泛等優點，其燃料可以是天然氣、煤氣、甲醇、沼氣等碳基燃料，也可以是氫氣。

由于固體氧化物燃料電池的工作溫度比較高，需要幾小時至十幾小時或更久才能將固體氧化物燃料電池的溫度升高到工作溫度，會導致熱電聯供系統啟動時間長，并且固體氧化物燃料電池的溫度多次冷熱循環啟停后，還會導致固體氧化物燃料電池的密封失效問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種燃料電池熱電聯供系統，以解決燃料電池熱電聯供系統啟動時間長以及多次冷熱循環啟停后導致物燃料電池的密封失效的問題。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種燃料電池熱電聯供系統，包括電池單元、燃燒反應室、高溫儲熱裝置和原料供給單元；所述原料供給單元分別與所述電池單元和燃燒反應室連接，用于為所述電池單元和燃燒反應室提供原料；所述燃燒反應室分別與所述原料供給單元和高溫儲熱裝置連接，用于將所述原料供給單元提供的原料和/或所述電池單元未用盡的原料燃燒反應產生高溫尾氣，并輸送給所述原料供給單元和高溫儲熱裝置；所述高溫儲熱裝置與所述電池單元連接，用于將儲存的熱量輸送給所述電池單元；所述電池單元用于將所述原料的化學能轉換為電能輸出。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，該系統還包括：循環泵；所述循環泵分別與所述高溫儲熱裝置和電池單元連接，所述循環泵、高溫儲熱裝置和電池單元形成閉合回路。

結合第一方面，在第一方面第二實施方式中，所述原料供給單元包括：風機、水泵、預熱器、蒸發器以及重整器；所述預熱器分別與所述風機、電池單元連接，用于將所述風機輸入的空氣預熱后輸送至所述電池單元；所述蒸發器分別與所述水泵和重整器連接，用于將所述水泵輸入的水蒸發后與燃料氣體進行混合，并將混合氣體輸送至所述重整器；所述重整器與所述電池單元連接，用于將所述混合氣體催化重整后輸送至所述電池單元。

結合第一方面第二實施方式，在第一方面第三實施方式中，該系統還包括：第一閥門、第二閥門以及三相閥；所述燃燒反應室的輸出端分別與所述第一閥門和第二閥門的輸入端連接，所述第一閥門的輸出端與所述高溫儲熱裝置的輸入端連接；所述三相閥的輸入端分別與所述第二閥門和高溫儲熱裝置的輸出端連接，所述三相閥的第一輸出端與所述預熱器的輸入端連接，所述三相閥的第二輸出端與所述重整器的輸入端連接。

結合第一方面第三實施方式，在第一方面第四實施方式中，所述預熱器的輸出端與所述蒸發器的輸入端連接。

結合第一方面第四實施方式，在第一方面第五實施方式中，該系統還包括：換熱器；所述換熱器的輸入端分別與所述蒸發器和重整器的輸出端連接，所述換熱器的進水口及出水口分別與供水裝置連接，用于加熱通入所述換熱器的液體。