[發明專利]一種適用于SOFC的高效換熱橇裝裝置

有效

• 申請號: 202211076616.8
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115295825B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 王秀林;姚輝超;隋依言;侯建國;侯海龍;張雨晴;穆祥宇;段品佳;周樹輝;宋鵬飛;張瑜
• 申請（專利權）人: 中海石油氣電集團有限責任公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 朱燕鷗

本發明涉及一種適用于SOFC的高效換熱橇裝裝置，包括：電堆陽極換熱模塊，用于調節氫氣的溫度；電堆陰極換熱模塊，用于調節空氣的溫度；溫度均衡模塊，所述電堆陽極換熱模塊和電堆陰極換熱模塊均與所述溫度均衡模塊連接，用于將進入反應堆的氫氣的溫度和空氣的溫度調節為一致。本高效換熱橇裝裝置高度集成，主要有電堆陽極換熱模塊、陰極換熱模塊和溫度均衡模塊組成，采用多通道串并聯的換熱結構，同時在溫度均衡模塊設計了調溫介質通道，能夠通過多種手段實現電堆入口的溫度精準調控。

技術領域

本發明屬于固體氧化物燃料電池(SOFC)領域，尤其涉及一種適用于SOFC的高效換熱橇裝裝置。

背景技術

固體氧化物燃料電池具有高能量轉化效率、零污染、零噪聲等優點，被認為是發電效率最高的技術。電堆是SOFC實現化學能轉化為電能的核心部件，為了是電堆能夠安全、高效的運行，對電堆進出口工作溫度環境的控制至關重要。

電堆溫度過低時，電池片功率密度小、發電效率低下；電堆溫度過高、溫差過大以及溫度場分布不均時都會導致密封材料快速老化，電池片和連接體發生形變，甚至斷裂，從而電堆性能急劇下降。為此必須為其設計出合理的SOFC熱管理系統對其工作溫度進行合理、有效的控制。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種適用于SOFC的高效換熱橇裝裝置，能夠在電池高溫運行過程中使電堆陰極和陽極入口氣體溫差精準控制的換熱需求特性。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種適用于SOFC的高效換熱橇裝裝置，包括：

電堆陽極換熱模塊，用于調節氫氣的溫度；

電堆陰極換熱模塊，用于調節空氣的溫度；

溫度均衡模塊，所述電堆陽極換熱模塊和電堆陰極換熱模塊均與所述溫度均衡模塊連接，用于將進入反應堆的氫氣的溫度和空氣的溫度調節為一致。

進一步的，所述適用于SOFC的高效換熱橇裝裝置還包括：

調溫模塊，所述調溫模塊包括冷介質調溫模塊和熱介質調溫模塊，所述熱介質調溫模塊和冷介質調溫模塊均與所述溫度均衡模塊連接，用于調節進入電堆陽極或陰極的氫氣溫度和空氣的溫度。

進一步的，所述電堆陽極換熱模塊包括富氫氣體入口、陽極換熱模塊、陽極出口氣進氣口、陽極出口氣出氣口、第一調節閥；

所述第一調節閥將所述富氫氣體分為第一富氫氣體和第二富氫氣體，所述第一富氫氣體從所述富氫氣體入口進入至所述陽極換熱模塊內；

陽極出口氣從所述陽極出口氣進氣口進入陽極換熱模塊內與所述第一富氫氣體進行熱交換，所述陽極出口氣從所述陽極出口氣出氣口排出；

所述第二富氫氣體與所述熱交換后的第一富氫氣體混合后進入至所述溫度均衡模塊。

進一步的，所述第二富氫氣體與所述溫度均衡模塊之間通過管道連通，所述管道上設有第二調節閥和第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于檢測混合后的富氫氣體的溫度，并根據檢測的溫度信息控制所述第二調節閥，所述第二調節閥通過調控所述第一富氫氣體和第二富氫氣體之間的比例以控制混合后進入至所述溫度均衡模塊內的富氫氣體的溫度。

進一步的，所述電堆陰極換熱模塊包括空氣入口、陰極換熱模塊、陰極出口氣進氣口、陰極出口氣出氣口、第三調節閥；

所述第三調節閥將所述空氣分為第一空氣體和第二空氣體，所述第一空氣體從所述陰極出口氣進氣口進入至所述陰極換熱模塊內；

陰極出口氣從所述陰極出口氣進氣口進入陰極換熱模塊內與所述第一空氣體進行熱交換，所述陰極出口氣從所述陰極出口氣出氣口排出；

所述第二空氣體與熱交換后的第一空氣體混合后進入至所述溫度均衡模塊。