[實用新型]一種熔融碳酸鹽燃料電池堆的測溫裝置

有效

• 申請號: 201921629743.X
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN210322062U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 楊冠軍;張瑞云;程健;盧成壯;李昊;許世森;王保民;黃華
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: G01K7/04
• 分類號: G01K7/04;G01K1/14;G01K13/10;H01M8/0432;H01M8/244
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 孟大帥

本實用新型公開了一種熔融碳酸鹽燃料電池堆的測溫裝置，包括陽極端測溫熱電偶、陰極端測溫熱電偶、電池堆中心測溫熱電偶、加熱爐第一控溫熱電偶以及加熱爐第二控溫熱電偶；陽極端板、陰極端板和中心板厚度的中心處開設測溫孔，陽極端測溫熱電偶設置在陽極端板的測溫孔中，陰極端測溫熱電偶設置在陰極端板的測溫孔中，加熱爐第一控溫熱電偶和第二控溫熱電偶設置的檢測端設置在燃料電池堆與加熱爐的間隙處；加熱爐第一控溫熱電偶以及加熱爐第二控溫熱電偶均設置在加熱爐高度方向的中間位置；能實現對燃料電池堆兩極處以及燃料電池堆中心溫度的實時監測功能，進而準確知曉其電池堆在燒結階段、化鹽階段以及放電階段燃料電池堆溫度的變化情況。

技術領域

本實用新型屬于高溫燃料電池領域，具體涉及一種熔融碳酸鹽燃料電池堆的測溫裝置。

背景技術

熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)是一種工作于650℃的高溫燃料電池，具有不需要貴金屬作催化劑、燃料來源廣、噪音低、污染物基本達到近零排放、發電效率高、可實現熱電聯供等優點，適合于百千瓦級至兆瓦級分布式電站或固定電站，具有良好的發展前景。

熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)在運行時碳酸鹽電解質是熔融狀態，浸滿電解質隔膜的細微孔徑，在隔膜的支撐和保護下，形成一定厚度的電解質層，同時阻隔燃料和空氣。電解質隔膜必須具有強度高、能耐高溫熔鹽腐蝕、浸入熔融碳酸鹽電解質后阻隔氣體的性能，它是MCFC性能的決定因素。目前，普遍采用LiAlO₂作電池隔膜材料，它具有很強的抗碳酸熔鹽腐蝕的能力。LiAlO₂有α、β和γ三種結晶形態，研究表明γ-LiAlO₂在650℃最穩定，因而也最常用。電解質隔膜厚度一般為0.5mm～0.8mm。

通過對熔融碳酸鹽燃料電池發電過程的分析，溫度對熔融碳酸鹽燃料電池有以下影響；

溫度對MCFC可逆電位的影響表現在兩個方面，一方面反映在Nernst方程中的溫度項，另一方面是溫度能改變燃料氣體的平衡組成。由于燃料氣體平衡組成隨溫度燃料利用率改變，從而直接影響電池電壓。

MCFC的最佳運行溫度是650℃，低于520℃時，大部分碳酸鹽不能熔化。在520℃～650℃范圍內，溫度升高，碳酸鹽的熔解程度加強，MCFC的性能有所提高。大于650℃，隨著溫度的升高，電池的性能減弱，主要表現在以下幾個方面：1、溫度的升高電池的電壓和轉化效率隨溫度的升高而減??；2、溫度的升高使電解質揮發損失增加；3、隨著溫度的升高，陰極NiO溶解加強，使電解質對電池材料和雙極板的腐蝕加強，使得電池堆的壽命縮短。許多研究表明，650℃是MCFC維持高性能和長壽命的最佳溫度。

而目前熔融碳酸鹽燃料電池堆的測溫方法是如圖1：在燃料電池堆本體外側放置一根熱電偶對燃料電池堆中部進行測溫，這種測溫是非接觸式的，監測的是電加熱爐和電池堆之間的溫度，此溫度被默認為電池堆中心溫度。這種測溫方式不能直接反映燃料電池堆本體中心溫度，會影響電池堆的正常運行，當溫度不準確時會導致隔膜破裂，電解質鹽揮發過快出現的竄氣漏氣問題，加快陰極NiO溶解使電池材料和雙極板的腐蝕加劇，縮短電堆的使用壽命。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型提供一種熔融碳酸鹽燃料電池堆的測溫裝置，為電池堆中心、表面等各個位置的溫度均勻性提供監測條件，有助于減少溫度不均勻對電堆性能的影響。