[发明专利]一种波光催化固体氧化物燃料电池系统

说明书

本发明涉及一种波光催化固体氧化物燃料电池系统，包括中低温固体燃料电池堆、波光催化燃料重整系统和光致氧活化系统；所述中低温固体燃料电池堆包括阴极、阳极和固体电解质，所述波光催化燃料重整系统用于通过无极紫外光和重整催化剂将燃料进行催化重整得到小分子燃料气即氢气和一氧化碳，并将小分子燃料气输送至阳极内，所述光致氧活化系统用于分离富集空气得到富氧空气，通过无极紫外灯活化富氧空气中的氧气，并将活化后的富氧空气输入阴极内，所述中低温固体燃料电池堆用于将氢气和一氧化碳与氧气进行电化学反应，将化学能转化为电能。本发明具有发电效率高，污染零排放，电池系统成本低、寿命长，燃料适应性广且利用率高之优点。

技术领域

本发明涉及清洁能源技术领域，具体的讲是一种波光催化固体氧化物燃料电池系统。

背景技术

燃料电池具有高效率、低污染、无噪音，不需充电，无燃烧过程，无高速运动部件等优异性能，其中，固体氧化物燃料电池是目前所有的燃料电池中转换效率最高的能源技术。固体氧化物燃料电池的燃料选用广泛，不仅可以用H₂，CO等做燃料，而且可以直接用天然气、煤气和其他碳氢化合物(如甲醇、乙醇，甚至汽油、柴油等高碳链的液体燃料等)做燃料。固体氧化物燃料电池以高温下成为离子导体的陶瓷为电解质，不会出现电解质的蒸发和析出，在中高温条件下工作，电极反应过程迅速，可以承受较高浓度的硫化物和CO的毒害，对电极的催化性能要求较低，无需采用贵金属电极，具有效率高、功率密度大、结构简单、寿命长等优点，经过近半个世纪的不断研究探索，固体氧化物燃料电池技术开发已取得较好的成绩，但仍然存在电池成本过高以及过高工作温度带来的系列问题，导致固体氧化物燃料电池至今仍未能大规模产业化应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种波光催化固体氧化物燃料电池系统。本发明以微波无极紫外光聚光催化重整生产反应活性较高的CO和H2作为阳极燃料气，以微波无极紫外光激发活化氧气产生电化学还原性高的活性氧作为阴极氧化剂，以掺杂氧化铈为固体电解质膜，具有发电效率高，污染零排放，电池系统成本低、寿命长，燃料适应性广且利用率高之优点；特别适合作为车、船、飞行器等运输工具的动力源，亦可作为分布式电源。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种波光催化固体氧化物燃料电池系统，包括中低温固体燃料电池堆、波光催化燃料重整系统和光致氧活化系统；

所述中低温固体燃料电池堆包括阴极、阳极和固体电解质，所述阴极和阳极设置于固体电解质两侧，所述波光催化燃料重整系统用于采用微波无极紫外光和重整催化剂对将燃料进行催化重整得到小分子燃料气即氢气和一氧化碳，并将小分子燃料气输送至阳极内，所述光致氧活化系统用于分离富集空气得到富氧空气，通过无极紫外灯活化富氧空气中的氧气，并将活化后的富氧空气输入阴极内，所述中低温固体燃料电池堆用于使氢气和一氧化碳与氧气进行电化学反应，将化学能转化为电能，阴极内的氧气得到电子生成氧离子，氧离子穿过固体电解质与阳极内的氢气或一氧化碳反应，并在阳极生成二氧化碳和水，释放反应热。

进一步的，所述波光催化燃料重整系统包括燃料供给系统、波光催化燃料重整器和阳极循环风机，所述燃料供给系统与波光催化燃料重整器连接，所述波光催化燃料重整器的输出端与阳极的输入端连接，所述波光催化燃料重整器的输出端与阳极的输入端之间设置有阳极循环风机，所述燃料供给系统用于向波光催化燃料重整器内输入燃料，所述波光催化燃料重整器用于利用紫外光和重整催化剂，对燃料进行催化重整，得到一氧化碳和氢气，所述阳极循环风机用于将一氧化碳和氢气泵入中低温固体燃料电池堆阳极内。

进一步的，所述波光催化燃料重整器包括微波无极紫外灯、聚光镜、重整催化剂和催化反应器，所述重整催化剂设置于催化反应器内，所述微波无极紫外灯的输出端与催化反应器连接，所述微波无极紫外灯用于产生紫外光，所述微波无极紫外灯的输出端设置有聚光镜，所述聚光镜用于将微波无极紫外灯发出的光汇聚为光斑，并辐照在催化反应器内的重整催化剂表面上；