[发明专利]一种容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池及启动方法

说明书

本发明涉及一种容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池及启动方法，属于燃料电池发电技术领域，具体用于固体氧化物燃料电池系统的启动运行。本发明包括启动燃烧器、阳极尾气氧化器、重整器和电池堆，启动燃烧器与阳极尾气氧化器连接，阳极尾气氧化器与重整器连接，重整器与电池堆连接，电池堆与阳极尾气氧化器连接。启动燃烧器尾气管道的一端与启动燃烧器连接，启动燃烧器尾气管道的另一端与阳极尾气氧化器连接，重整气体管道的一端与重整器连接，重整气体管道的另一端与电池堆连接，电池堆阳极出气管道的一端和电池堆阴极出气管道的一端均与电池堆连接，电池堆阳极出气管道的另一端和电池堆阴极出气管道的另一端均与阳极尾气氧化器连接。

技术领域

本发明涉及一种容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池及启动方法，属于燃料电池发电技术领域，具体用于固体氧化物燃料电池系统的启动运行。

背景技术

固体氧化物燃料电池系统是一种高效清洁的电化学发电装置，除了具备一般燃料电池清洁、高效、无噪音等优点外，还有以下特点：（1）内部组成均为固态，避免了液态电解质的腐蚀和流失等问题；（2）无需使用液态电解质常用的昂贵的催化剂，也无催化剂退化问题；（3）燃料灵活，可直接利用多种燃料；（4）烟气温度较高，可进行余热综合利用。正是由于这些特点，使得固体氧化物燃料电池比其他类型燃料电池更适合建设规模较大的固定式发电系统，尤其是近年来分布式能源站迅速发展，使得固体氧化物燃料电池有了更广阔的应用空间。然而，固体氧化物燃料电池规模扩大后，会出现电堆体积过大，升温困难，启动速度慢，寿命及性能受循环次数影响大，损坏部件难以定位等问题。由于固体氧化物燃料电池堆是由多种材料衔接而成，如升温速度太快，或者温度梯度过大，都可能缩短电池堆内部电池片的使用寿命。正因如此，系统升温的速度受到严重约束，一般固体氧化物燃料电池常温启动的升温时间都长达十几个小时。而且如果电池片出现因升温降温带来的损坏，无法定位，只能任其性能逐渐衰退，到一定程度时候，整个电池堆都得更换。

有鉴于此，在公告号为201810469301 .7的专利文献中公开了一种固体氧化物燃料电池的启动方法及固体氧化物燃料电池，其中，启动方法为：将固体氧化物燃料电池的电堆分成至少两组，每组中的电堆数量为一个或多个，将燃烧器燃烧产生的热量逐组对每组电堆进行集中加热启动。

综上所述，目前还没有一种固体氧化物燃料电池系统可以合理，经济，高效的方法去解决固体氧化物燃料电池系统快速启动及电堆老化更换的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池及启动方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池，其结构特点在于：包括启动燃烧器、阳极尾气氧化器、重整器和电池堆，所述启动燃烧器与阳极尾气氧化器连接，所述阳极尾气氧化器与重整器连接，所述重整器与电池堆连接，所述电池堆与阳极尾气氧化器连接。

进一步地，所述容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池还包括，启动燃烧器尾气管道、重整气体管道、电池堆阳极出气管道和电池堆阴极出气管道，所述启动燃烧器尾气管道的一端与启动燃烧器连接，所述启动燃烧器尾气管道的另一端与阳极尾气氧化器连接，所述重整气体管道的一端与重整器连接，所述重整气体管道的另一端与电池堆连接，所述电池堆阳极出气管道的一端和电池堆阴极出气管道的一端均与电池堆连接，所述电池堆阳极出气管道的另一端和电池堆阴极出气管道的另一端均与阳极尾气氧化器连接。

进一步地，所述容许快速启动的新型固体氧化物燃料电池还包括，启动燃烧器燃料进气管道、启动燃烧器空气进气管道、阳极尾气氧化器尾气管道、重整器进气管道和电池堆空气进气管道，所述启动燃烧器燃料进气管道和启动燃烧器空气进气管道均与启动燃烧器连接，所述阳极尾气氧化器尾气管道和重整器进气管道分别与阳极尾气氧化器和重整器连接，所述电池堆空气进气管道与电池堆连接。