[实用新型]一种管式固体氧化物燃料电池的内重整结构

说明书

本实用新型公开了一种管式固体氧化物燃料电池的内重整结构，包括一端封闭、一端开放的阳极支撑燃料电池管，位于燃料电池管内的管式重整器和燃料输送管，管式重整器与燃料输送管共用一根管，且管内壁有多孔阳极材料层。这种结构的固体氧化物燃料电池具有更高的比能量、更高的效率，且结构更加简单、成本更低。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种管式固体氧化物燃料电池的内重整结构。

背景技术

燃料电池是一种在不燃烧的情况下将化学能直接转化成电能的装置，典型的燃料电池包括夹在电极中间的电解质膜、与化学燃料接触的阳极和与空气接触的阴极，固体氧化物燃料电池相比其它类型燃料电池是具备相当高转化效率的燃料电池，因此，其更加适用于应用在便携式电源、交通运输等领域，且固体氧化物燃料电池是一种低污染的清洁能源。

从外形的角度，典型的固体氧化物燃料电池有两种，一种是平板式，但这种形式的电池组成电堆后寿命较低且容易损坏，因为制作固体氧化物燃料电池的材料为高脆性的陶瓷材料，且高性能平板式电池要求厚度低、面积大，导致整个电堆机械性能较差，而且平板式电池堆的连接材料和陶瓷材料间的热膨胀系数往往也不是很匹配，在高达800度左右的温度下工作会导致电堆寿命相对下降；而另一种管式固体氧化物燃料电池则具备更好的热稳定性，且电池间连接相对简单。

固体氧化物燃料电池在使用比氢气更易获取的碳氢化合物为燃料时，如丙烷、丁烷等，容易在阳极上积碳，降低电池发电效率，现阶段常规的解决方式主要有两种，一种是直接原位重整，即直接在阳极上分解碳氢化合物，这种方式容易出现前述积碳问题，另一种是通过外部重整器使碳氢化合物预先分解，产生氢气和一氧化碳等燃料电池可以完全反应的物质，但这种方式由于在外部增加了重整器等部件，使得电堆的重量/体积比能量大大降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用一种内置的管式重整器结构，将重整器与燃料输送管合二为一，这样既能防止阳极积碳，又能解决增加的重整器使得比能量降低的问题。为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，其特征在于包括：

阳极支撑的燃料电池管：为一端开放，一端为封闭的管，从内到外依次为阳极层、电介质层、阴极层；

管式重整器与燃料输送管:两者共用一根管，其结构为两端均开放的管，管内壁有多孔阳极材料层；

管式重整器位于燃料电池管内部，燃料从开口端进入管式重整器/燃料输送管，在重整器内壁上被阳极材料催化重整，同时产物被重整器管/燃料输送管输送到近燃料电池管封闭端，然后经燃料电池管内壁与管式重整器外壁形成的发电反应空腔返回，同时在燃料电池管内壁的阳极上反应。

上述方案中，管式重整器截面形状为圆形、椭圆形或多边形；

上述方案中，燃料输送管的材料为不锈钢、氧化铝、钇稳定氧化锆或者钇稳定氧化锆和氧化镍的混合物；

上述方案中，所述管式重整器的工作温度为200-1100摄氏度；

上诉方案中，所述管式重整器为直管或蛇形管；

上诉方案中，所述管式重整器为变截面椎管或等截面管；

上诉方案中，所述管式重整器位于燃料电池管的中心或者偏心位置，但不与燃料电池管壁接触。

与现有技术比较，本发明具有的优点为：管式重整器与燃料输送管共用一根管，减小了重整器占用的体积，增加了电池的比能量；将管状重整器置于燃料电池管内部，在燃料经过重整器管时可利用电池内部的高温预热燃料提高能量利用效率，并能加速重整反应，使重整更完全；内置式管状重整器结构简单更易实现且成本更低，还可以在出现积碳问题后进行更换。

附图说明

图1燃料电池内重整结构示意图及局部放大剖视图，其中：1阴极层、2电介质层、3阳极层、4燃料输送管、5阳极层。