[发明专利]一种强化传热的固体氧化物燃料电池发电系统

说明书

本发明涉及一种强化传热的固体氧化物燃料电池发电系统，包括：电池堆模块、燃料供给流道和燃料分配腔、氧化剂输入流道和输出流道、尾气混合腔、电堆控制模块；其中，燃料分配腔连接电池堆模块的进料口，用于向电池堆模块供给燃料；氧化剂输入流道用于向电池堆模块供给氧化剂。本发明可使燃料电池系统更加快速的通过自热过程启动到高温电池的运行温度，使固体氧化物燃料电池堆不借助外部热源的状况下上升至可发电温度；并可保持系统热量自足而稳定地运行，缩短了从起动到开始发电的时间，并在充分稳定的状态下开始发电。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池发电领域，具体地说是一种强化传热的固体氧化物燃料电池发电系统。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下简称为“SOFC”)是采用氧化物离子导体作为电解质，在其两侧安置电极，在一侧供给燃料气体，在另一侧供给氧化剂(空气、氧气等)，在较高的温度下进行发电的一种燃料电池技术。在SOFC中，氧离子经过具有离子导电性的固体电解质与燃料反应生成水蒸气或二氧化碳，同时产生电和热。输出的电能，用于各种电气用途。另一方面，热能用于加热燃料、重整器、水及氧化剂等。

由于固体氧化物燃料电池需要在600℃至800℃的高温下才能发电，因此固体氧化物燃料电池如果要得到实际应用需要在离墙状态、自热达到运行温度，而对于千瓦以下的可移动便携系统而言更是需要可以快速的使电池堆温度达到600℃以上，满足电池运行的要求，目前针对该过程都是采用氧化剂通过简单换热甚至不换热的模式，，未经充分换热的氧化剂进入电堆会导致电堆温差大，升温到600℃需要时间长，要50min。本发明目的在于减少升温时间，可以在20min达到600℃，减少升温时间的同时保证系统内部的电池堆在一个更加一致的温度范围。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种强化传热的固体氧化物燃料电池发电系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种强化传热的固体氧化物燃料电池发电系统，包括：电池堆模块、燃料供给流道和燃料分配腔、氧化剂输入流道和输出流道、尾气混合腔；其中，

燃料分配腔连接电池堆模块的进料口，用于向电池堆模块供给燃料；

尾气混合腔使燃料废气与氧化剂废气混合燃烧，放出热量；

氧化剂输入流道用于向电池堆模块供给氧化剂；

所述电池堆模块包括燃料电池模块和燃料重整单元，在燃料重整单元和固体氧化物燃料电池单电池的燃料入口之间设置燃料分配腔；

燃料重整单元设置在固体氧化物燃料电池单电池的燃料入口端，且直接连通电池堆模块的出料口，用于通过燃料和氧化剂进行CPOX反应，对燃料进行部分氧化重整的重整反应；

燃料电池模块包括多个固体氧化物燃料电池单电池；

燃料分配腔，用于将燃料和氧化剂均匀的分配到每个固体氧化物燃料电池单电池内；

固体氧化物燃料电池单电池设置于燃料电池腔，从电池堆模块的出料口通入新鲜氧化剂经过同燃烧后的尾气换热到达燃料电池腔，燃料电池腔用于利用燃料和氧化剂进行发电反应，放出电能。

所述电池堆模块还包括尾气燃烧单元，设置于固体氧化物燃料电池单电池的燃料出口端，用于使燃烧不完全的燃料充分燃烧。

所述电池堆模块的外侧设置电池堆外壳，形成密闭空间。

所述电池堆外壳的外层为绝热材料。

所述启动模式为：在预先确定的温度范围内，在燃料重整单元内发生CPOX重整反应，并使固体氧化物燃料电池单电池升温至可从燃料电池模块输出电力的发电温度。