[發(fā)明專利]一種高溫燃料電池電堆設(shè)計(jì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011342553.7
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN114551926A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡強(qiáng);吳劍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江臻泰能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0276
• 分類號: H01M8/0276;H01M8/0273;H01M8/028;H01M8/0432;H01M8/2465;H01M8/2475;H01M8/2483;F16L59/02
• 代理公司: 浙江永航聯(lián)科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 王超軍

本發(fā)明公開一種高溫燃料電池電堆設(shè)計(jì)，包括隔熱殼體，所述隔熱殼體內(nèi)部的中間位置放置有電芯組，所述電芯組與所述隔熱殼體之間通過限位固定架連接，所述電芯組與所述隔熱殼體之間的中間位置形成熱腔一和熱腔二，所述電芯組一端設(shè)置有進(jìn)氣腔，所述電芯組另一端設(shè)置有尾氣腔。有益效果：具有較好密封隔熱效果，能夠有效避免熱量損失，從而有效提高能量轉(zhuǎn)換效率，避免能量損耗，通過限位固定架能夠?qū)﹄娦窘M起到較好支撐固定，避免在搬運(yùn)運(yùn)輸過程中造成內(nèi)部元件損壞，同時(shí)能夠有效吸收熱膨脹應(yīng)力和應(yīng)變，能夠保持電芯組的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電芯組的反應(yīng)溫度，避免溫度過高或過低影響電芯組性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種高溫燃料電池電堆設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

固體氧化物燃料電池是一種采用固體氧化物作為電解質(zhì)隔膜，通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能高效、清潔地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。固體氧化物燃料電池除了具有能量利用率高、環(huán)境友好等其它燃料電池普遍具備的優(yōu)點(diǎn)外，還有許多特殊的優(yōu)點(diǎn)：它不僅可以使用氫氣作為燃料，還可以采用資源豐富而且廉價(jià)的天然氣、液化氣、煤氣、生物質(zhì)氣以及合成氣(氫氣和一氧化碳的混合氣)等作為燃料。固體氧化物燃料電池本體發(fā)電效率可達(dá)50％以上，熱電聯(lián)供效率高于80％，可以大幅度地降低二氧化碳的排放。

電堆研發(fā)的目標(biāo)在于降低組堆難度與輔機(jī)系統(tǒng)需求，串并聯(lián)不影響電芯組性能，需要開展的研究內(nèi)容包括：研發(fā)高溫電堆的熱管理技術(shù)，建立電堆及保溫隔層的結(jié)構(gòu)與散熱模型，優(yōu)化電堆內(nèi)部熱量的空間分布，避免局部熱點(diǎn)與冷點(diǎn)；研究高溫電堆的內(nèi)換熱與內(nèi)控溫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口與出口物料的“冷進(jìn)冷出”，實(shí)現(xiàn)高可靠的冷端密封，降低外圍輔機(jī)運(yùn)行成本與設(shè)計(jì)難度；研發(fā)電堆的三維運(yùn)行模型，研究溫度、氣體成分、電流的空間分布，保證串并聯(lián)條件下電芯組的性能，進(jìn)一步研究電堆設(shè)計(jì)的“電氣熱”綜合優(yōu)化技術(shù)。

現(xiàn)有的高溫燃料電池電堆設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)不合理，熱量損耗較為嚴(yán)重，從而影響能量的轉(zhuǎn)換效率，另外對電芯組的保護(hù)作用較弱，容易造成電芯組的損壞，對溫度的監(jiān)控和控制達(dá)不到理想范圍，影響使用效果。

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種高溫燃料電池電堆設(shè)計(jì)，以克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題。

為此，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種高溫燃料電池電堆設(shè)計(jì)，包括隔熱殼體，所述隔熱殼體的一端設(shè)置有進(jìn)氣殼體，所述隔熱殼體遠(yuǎn)離所述進(jìn)氣殼體的一端設(shè)置有出氣殼體，所述進(jìn)氣殼體和所述出氣殼體與所述隔熱殼體之間分別均通過若干連接螺桿固定連接，所述隔熱殼體內(nèi)部的中間位置放置有電芯組，所述電芯組與所述隔熱殼體之間通過限位固定架相配合連接，所述電芯組與所述隔熱殼體之間的中間位置形成熱腔一和熱腔二，所述熱腔一內(nèi)部的頂端設(shè)置有若干熱管一，所述熱腔二內(nèi)部的底端設(shè)置有若干熱管二，所述電芯組靠近所述進(jìn)氣殼體的一端設(shè)置有位于所述隔熱殼體內(nèi)部的進(jìn)氣腔，所述進(jìn)氣腔的底部遠(yuǎn)離所述電芯組的一端設(shè)置有穿插于所述進(jìn)氣殼體的燃料氣進(jìn)氣管，所述電芯組靠近所述出氣殼體的一端設(shè)置有位于所述隔熱殼體內(nèi)部的尾氣腔，所述尾氣腔的底部遠(yuǎn)離所述電芯組的一端設(shè)置有穿插于所述出氣殼體的尾氣排氣管，所述隔熱殼體內(nèi)部的一端設(shè)置有位于所述電芯組頂部并穿插于所述出氣殼體的空氣進(jìn)氣管，所述隔熱殼體內(nèi)部的一端設(shè)置有位于所述電芯組底部并穿插于所述進(jìn)氣殼體的空氣排氣管。

進(jìn)一步的，所述限位固定架是由夾套定位框一、夾套定位框二、法蘭連接桿一和法蘭連接桿二構(gòu)成，所述法蘭連接桿一和所述法蘭連接桿二不穿過所述熱腔一和所述熱腔二，所述夾套定位框一位于所述電芯組的一端，所述夾套定位框二位于所述電芯組的另一端，所述法蘭連接桿一和所述法蘭連接桿二分別固定連接于所述夾套定位框一和所述夾套定位框二的兩端，所述法蘭連接桿一和所述法蘭連接桿二與所述夾套定位框一和所述夾套定位框二之間分別均通過螺釘一固定連接。