[發(fā)明專利]一種熔融碳酸鹽燃料電池預熱裝置和方法

在審

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• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113161577A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 盧成壯;張瑞云;程健;楊冠軍;黃華;白發(fā)琪
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04223;H01M8/04701;H01M8/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發(fā)明公開了一種熔融碳酸鹽燃料電池預熱裝置及方法，包括燃料電池端板和換熱裝置，所述燃料電池端板上設置有燃料電池出氣口和燃料電池進氣口，所述換熱裝置上設置有空氣進氣口、燃料電池尾氣入口、燃料電池尾氣出口以及預熱空氣出口，所述燃料電池出氣口通過燃料電池出氣管道連接至燃料電池尾氣入口，所述預熱空氣出口通過燃料電池進氣管道連接至燃料電池進氣口。本發(fā)明能夠減少電池焙燒過程中對空氣預熱能耗，實現(xiàn)對熔融碳酸鹽燃料電池的升溫焙燒，提高燃料電池整體發(fā)電效率。

技術領域

本發(fā)明涉及高溫燃料電池領域，具體涉及一種熔融碳酸鹽燃料電池預熱裝置和方法。

背景技術

熔融碳酸鹽燃料電池作為一種高溫燃料電池發(fā)電技術，具有高效、環(huán)境友好的特點，其主要由電極、隔膜、電解質和雙極板組成。目前熔融碳酸鹽燃料電池的啟動過程，先經過原位焙燒去除內部的有機物，然后電解質浸入隔膜，最后燃料電池內部形成穩(wěn)定的三相界面(電極-隔膜和電解質-電極)。目前現(xiàn)在對于熔融碳酸鹽燃料電池升溫焙燒過程是通過外部加熱裝置對電堆和空氣進行預熱，預熱后空氣進入電堆內部，實現(xiàn)去除電堆中有機物。常規(guī)焙燒過程為一直不斷對空氣進行預熱，這種焙燒方法增加了能耗，降低燃料電池發(fā)電的整體效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種熔融碳酸鹽燃料電池預熱裝置和方法，以克服目前燃料電池焙燒能耗增加的問題，本發(fā)明能夠減少電池焙燒過程中對空氣預熱能耗，實現(xiàn)對熔融碳酸鹽燃料電池的升溫焙燒，提高燃料電池整體發(fā)電效率。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種熔融碳酸鹽燃料電池預熱裝置，包括燃料電池端板和換熱裝置，所述燃料電池端板上設置有燃料電池出氣口和燃料電池進氣口，所述換熱裝置上設置有空氣進氣口、燃料電池尾氣入口、燃料電池尾氣出口以及預熱空氣出口，所述燃料電池出氣口通過燃料電池出氣管道連接至燃料電池尾氣入口，所述預熱空氣出口通過燃料電池進氣管道連接至燃料電池進氣口。

進一步地，所述空氣進氣口上連接有空氣進氣管道。

進一步地，所述空氣進氣管道上設置有能夠對空氣進行加熱的加熱裝置。

進一步地，所述加熱裝置為間歇式可控加熱裝置。

進一步地，所述燃料電池端板為燃料電池陽極端板或燃料電池陰極端板。

進一步地，所述換熱裝置設置有若干個，若干個換熱裝置串聯(lián)設置。

進一步地，所述換熱裝置包括內管和外管，內管的一端為空氣進氣口，另一端為預熱空氣出口，外管的一端為燃料電池尾氣入口，另一端為燃料電池尾氣出口。

進一步地，所述空氣進氣口和燃料電池尾氣入口位于同一端，所述預熱空氣出口和燃料電池尾氣出口位于同一端。

一種熔融碳酸鹽燃料電池預熱方法，熔融碳酸鹽燃料電池的升溫焙燒過程中通入加熱空氣，加熱空氣通過燃料電池進氣管道進入燃料電池端板，空氣與燃料電池內部的有機物參與反應，反應后的高溫尾氣通過燃料電池出氣管道排出，進入換熱裝置，高溫尾氣與通入空氣進行換熱，換熱后的空氣通過燃料電池進氣管道進入燃料電池內部參與內部有機物的焙燒。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：

熔融碳酸鹽燃料電池的升溫焙燒過程中通入加熱空氣，加熱空氣通過燃料電池進氣管道進入燃料電池端板，空氣與燃料電池內部的有機物參與反應，反應后的高溫尾氣通過燃料電池出氣管道排出，進入換熱裝置，高溫尾氣與通入空氣進行換熱，換熱后的空氣通過燃料電池進氣管道進入燃料電池內部參與內部有機物的焙燒，本發(fā)明裝置可以利用尾氣中的余熱對空氣進行預熱，減少外部加熱對進氣的熱量消耗，升溫后的氣體進入燃料電池內部，對電池的有機物進行焙燒，實現(xiàn)燃料電池的升溫焙燒，本發(fā)明在降低能耗的同時，提高燃料電池整體發(fā)電效率。

附圖說明