[發(fā)明專利]一種SOFC尾氣利用研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010005869.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN111175345A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志光;秦朝葵;郭雙乾;謝依桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/22
• 分類號(hào): G01N25/22;H01M8/0662
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種SOFC尾氣利用研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括依次連接的供氣裝置、加熱裝置、燃燒裝置和測(cè)量裝置，所述供氣裝置用于產(chǎn)生壓縮空氣和組分含量不同的SOFC尾氣；所述加熱裝置用于加熱所述壓縮空氣和SOFC尾氣；所述燃燒裝置用于使SOFC尾氣和壓縮空氣混合并進(jìn)行燃燒反應(yīng)；所述測(cè)量裝置用于測(cè)量SOFC尾氣燃燒反應(yīng)過程的工藝參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以模擬SOFC電堆不同的工況，具有參數(shù)易調(diào)、控制精確、可以高效配置SOFC尾氣組分等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及SOFC尾氣利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種SOFC尾氣利用研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池是一種直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，已被譽(yù)為是繼水力、火力，核電之后的第四代發(fā)電技術(shù)。固體氧化物燃料電池(SOFC)是繼磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸燃料電池(MCFC)之后的能量轉(zhuǎn)換效率最高的第三代燃料電池系統(tǒng)，其具有對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)、余熱溫度高、可直接利用進(jìn)行熱電聯(lián)供、燃料綜合利用率高等優(yōu)點(diǎn)。SOFC在未來的發(fā)電市場(chǎng)更具發(fā)展?jié)摿Γ琒OFC的開發(fā)研究以及商業(yè)化，是解決世界節(jié)能和環(huán)保的重要手段。

SOFC排放的尾氣即乏氣中含有氫氣、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體，其溫度在700℃以上，其中氫氣與一氧化碳為易燃?xì)怏w，可進(jìn)一步利用。此外，一氧化碳為有毒氣體，直接排放存在安全問題，合理的尾氣處理方式對(duì)SOFC的推廣應(yīng)用至關(guān)重要。但目前對(duì)尾氣的有效利用形式及尾氣的燃燒特性研究較為缺乏，成熟的技術(shù)應(yīng)用需要大量尾氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，但SOFC尾氣這種高溫、高水蒸氣組分的低濃度可燃?xì)怏w的獲取較為困難，最理想的方式是利用燃料電池自身尾氣進(jìn)行研究，但需要購置SOFC電堆，價(jià)格昂貴且使用壽命短(2-3年)，不適宜進(jìn)行大量重復(fù)性試驗(yàn)，因此不利于SOFC排放的尾氣的再利用研究。

目前，現(xiàn)有專利“一種三極共燒的SOFC及其制備方法(CN110137551A)”，該方法通過在電解質(zhì)中摻雜適量的氧化鐵，和冷燒技術(shù)相結(jié)合，從而降低燒結(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)陽極、電解質(zhì)、陰極在1150℃下三極共燒，但并未討論SOFC的尾氣利用問題。又如專利“SOFC燃料電池尾氣循環(huán)利用裝置(CN107195936A)”，該裝置將燃料電池尾氣中的可燃組分燃燒利用于發(fā)電、化工原料生產(chǎn)，但未涉及尾氣組分變化時(shí)的可行性分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的SOFC系統(tǒng)尾氣高溫、無法有效利用、獲得比較困難等缺陷而提供一種SOFC尾氣利用研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種SOFC尾氣利用研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括依次連接的供氣裝置、加熱裝置、燃燒裝置和測(cè)量裝置，所述供氣裝置用于產(chǎn)生壓縮空氣和組分含量不同的SOFC尾氣；所述加熱裝置用于加熱所述壓縮空氣和SOFC尾氣；所述燃燒裝置用于使SOFC尾氣和壓縮空氣混合并進(jìn)行燃燒反應(yīng)；所述測(cè)量裝置用于測(cè)量SOFC尾氣燃燒反應(yīng)過程的工藝參數(shù)。

所述的供氣裝置包括燃?xì)夤鈾C(jī)構(gòu)、水蒸氣供氣機(jī)構(gòu)、空氣供氣機(jī)構(gòu)、以及與所述燃?xì)夤鈾C(jī)構(gòu)和水蒸氣供氣機(jī)構(gòu)的氣體出口管路連接的引射器；所述引射器的氣體出口的氣體為所述SOFC尾氣；所述空氣供氣機(jī)構(gòu)產(chǎn)生壓縮空氣。

所述的燃?xì)夤鈾C(jī)構(gòu)包括與天然氣氣源連接的天然氣管道、高精度實(shí)時(shí)配氣儀(MFC)、以及與所述高精度實(shí)時(shí)配氣儀連接的氫氣儲(chǔ)氣瓶、一氧化碳儲(chǔ)氣瓶和二氧化碳儲(chǔ)氣瓶；所述水蒸氣供氣機(jī)構(gòu)包括蒸汽發(fā)生器以及與所述蒸汽發(fā)生器連接的蒸汽管道；所述空氣供氣機(jī)構(gòu)包括空壓機(jī)以及與所述空壓機(jī)連接的空氣管道。

所述的天然氣管道上設(shè)有壓力表、膜式燃?xì)饬髁勘砗徒刂归y；所述蒸汽管道上設(shè)有壓力表、孔板流量計(jì)、減壓閥；所述空氣管道上設(shè)有穩(wěn)壓閥、壓力表、轉(zhuǎn)子流量計(jì)。