[發明專利]一種用于SOFC發電模塊的布氣裝置

在審

• 申請號: 202111250327.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN116031454A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 龔思琦;李初福;劉智恩
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張高潔

本發明提供一種用于SOFC發電模塊的布氣裝置，包括安裝基板和獨立布置在安裝基板底部的陽極氣體進氣腔室、陽極氣體出氣腔室、陰極氣體進氣腔室和陰極氣體出氣腔室，陽極氣體進氣腔室上設有第一陽極氣體進口，陽極氣體出氣腔室上設有第一陽極氣體出口，陰極氣體進氣腔室上設有第一陰極氣體進口，陰極氣體出氣腔室上設有第一陰極氣體出口，陽極氣體進氣腔室和陽極氣體出氣腔室內分別填充催化劑，安裝基板上設有分別與陽極氣體進氣腔室、陽極氣體出氣腔室、陰極氣體進氣腔室和陰極氣體出氣腔室連通的第二陽極氣體進口、第二陽極氣體出口、第二陰極氣體進口和第二陰極氣體出口。本發明提供的布氣裝置可以提高系統的集成度，降低系統的整體能耗。

技術領域

本發明涉及SOFC發電模塊的燃氣前處理和后處理技術領域，具體涉及一種用于SOFC發電模塊的布氣裝置。

背景技術

現有的帶天然氣重整制氫的SOFC發電系統由于重整器和尾燃器均為獨立的子系統，系統集成度不高，SOFC發電系統需要高溫環境，重整器也需要高溫環境，兩個獨立的高溫子系統增加了系統的能耗。并且現有的電堆/堆塔的布氣裝置，功能僅為布氣，在沒有外重整的情況下，如果直接采用碳氫燃料，只能依靠SOFC內重整進行預處理，容易在陽極產生積碳，影響系統的性能、穩定性和使用壽命。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種用于SOFC發電模塊的布氣裝置，利用布氣裝置與電堆同置于熱箱中的溫度優勢，將重整器和尾燃器耦合至布氣裝置中，提高了重整反應和燃燒反應的效果，降低了系統的整體能耗，并提高了系統整體的集成度，減小了系統的體積，將重整器耦合于陽極進氣腔室中，將燃料氣重整為合成氣，再通入SOFC中進行反應，將尾氣燃燒器耦合于陽極出氣腔室中，將未反應的燃料氣催化燃燒，既不會產生太高的反應溫度，又可以避免環境污染。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種用于SOFC發電模塊的布氣裝置，包括安裝基板和獨立布置在安裝基板底部的陽極氣體進氣腔室、陽極氣體出氣腔室、陰極氣體進氣腔室和陰極氣體出氣腔室，其中，陽極氣體進氣腔室上設有第一陽極氣體進口，陽極氣體出氣腔室上設有第一陽極氣體出口，陰極氣體進氣腔室上設有第一陰極氣體進口，陰極氣體出氣腔室上設有第一陰極氣體出口，陽極氣體進氣腔室內填充有重整催化劑，陽極氣體出氣腔室內填充有尾氣燃燒催化劑，安裝基板上設有第二陽極氣體進口、第二陽極氣體出口、第二陰極氣體進口和第二陰極氣體出口，并且第二陽極氣體進口與陽極氣體進氣腔室連通，第二陽極氣體出口與陽極氣體出氣腔室連通，第二陰極氣體進口與陰極氣體進氣腔室連通，第二陰極氣體出口與陰極氣體出氣腔室連通。

根據本發明的用于SOFC(Solid?Oxide?Fuel?Cell)固體氧化物燃料電池發電模塊的布氣裝置，通過安裝基板與電堆/電堆模塊連接均位于熱箱內部，利用其高溫區優勢，將通常外置的高溫燃料重整器與尾氣燃燒器耦合在安裝基板上，實現對燃氣的原位前處理與后處理。燃氣的前重整處理可以提高電堆/堆疊系統的燃料適應性，將碳氫燃料轉化為合成氣，減少電堆內部積碳，提高電堆的穩定性和使用壽命，尾氣的后燃燒處理可以將未反應的氫氣和一氧化碳轉化為水和二氧化碳，既不會產生太高的反應溫度，同時降低了有害氣體的排放以避免環境污染，并且，將燃料前重整器和尾氣燃燒器耦合在布氣裝置中，可以提高SOFC系統的集成度，降低系統的整體能耗，還提高了系統的燃料適應性，可以采用更加便于獲取、運輸和儲存的燃料。

具體地，正常反應情況下，陽極反應氣(通常為碳氫燃料和水蒸氣)通過第一陽極氣體進口進入陽極氣體進氣腔室中，經過重整催化劑的重整反應轉化為氫氣和一氧化碳合成氣，再通過第二陽極氣體進口2進入電堆/多堆堆疊模塊，反應后陽極尾氣通過第二陽極氣體出口進入陽極氣體出氣腔室，與空氣/氧氣混合后未反應的燃料在催化劑表面催化燃燒，轉化為二氧化碳和水蒸氣，最后通過第一陽極氣體出口流入尾氣管道；陰極反應氣(通常為空氣)通過第一陰極氣體進口進入陰極氣體進氣腔室，經過預熱，再通過第二陰極氣體進口進入電堆/多堆堆疊模塊，反應后的陰極尾氣通過第二陰極氣體出口進入陰極氣體出氣腔室，最后通過第一陰極氣體出口流入尾氣管道。