[发明专利]一种用于SOFC发电模块的布气装置

说明书

本发明提供一种用于SOFC发电模块的布气装置，包括安装基板和独立布置在安装基板底部的阳极气体进气腔室、阳极气体出气腔室、阴极气体进气腔室和阴极气体出气腔室，阳极气体进气腔室上设有第一阳极气体进口，阳极气体出气腔室上设有第一阳极气体出口，阴极气体进气腔室上设有第一阴极气体进口，阴极气体出气腔室上设有第一阴极气体出口，阳极气体进气腔室和阳极气体出气腔室内分别填充催化剂，安装基板上设有分别与阳极气体进气腔室、阳极气体出气腔室、阴极气体进气腔室和阴极气体出气腔室连通的第二阳极气体进口、第二阳极气体出口、第二阴极气体进口和第二阴极气体出口。本发明提供的布气装置可以提高系统的集成度，降低系统的整体能耗。

技术领域

本发明涉及SOFC发电模块的燃气前处理和后处理技术领域，具体涉及一种用于SOFC发电模块的布气装置。

背景技术

现有的带天然气重整制氢的SOFC发电系统由于重整器和尾燃器均为独立的子系统，系统集成度不高，SOFC发电系统需要高温环境，重整器也需要高温环境，两个独立的高温子系统增加了系统的能耗。并且现有的电堆/堆塔的布气装置，功能仅为布气，在没有外重整的情况下，如果直接采用碳氢燃料，只能依靠SOFC内重整进行预处理，容易在阳极产生积碳，影响系统的性能、稳定性和使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于SOFC发电模块的布气装置，利用布气装置与电堆同置于热箱中的温度优势，将重整器和尾燃器耦合至布气装置中，提高了重整反应和燃烧反应的效果，降低了系统的整体能耗，并提高了系统整体的集成度，减小了系统的体积，将重整器耦合于阳极进气腔室中，将燃料气重整为合成气，再通入SOFC中进行反应，将尾气燃烧器耦合于阳极出气腔室中，将未反应的燃料气催化燃烧，既不会产生太高的反应温度，又可以避免环境污染。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于SOFC发电模块的布气装置，包括安装基板和独立布置在安装基板底部的阳极气体进气腔室、阳极气体出气腔室、阴极气体进气腔室和阴极气体出气腔室，其中，阳极气体进气腔室上设有第一阳极气体进口，阳极气体出气腔室上设有第一阳极气体出口，阴极气体进气腔室上设有第一阴极气体进口，阴极气体出气腔室上设有第一阴极气体出口，阳极气体进气腔室内填充有重整催化剂，阳极气体出气腔室内填充有尾气燃烧催化剂，安装基板上设有第二阳极气体进口、第二阳极气体出口、第二阴极气体进口和第二阴极气体出口，并且第二阳极气体进口与阳极气体进气腔室连通，第二阳极气体出口与阳极气体出气腔室连通，第二阴极气体进口与阴极气体进气腔室连通，第二阴极气体出口与阴极气体出气腔室连通。

根据本发明的用于SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)固体氧化物燃料电池发电模块的布气装置，通过安装基板与电堆/电堆模块连接均位于热箱内部，利用其高温区优势，将通常外置的高温燃料重整器与尾气燃烧器耦合在安装基板上，实现对燃气的原位前处理与后处理。燃气的前重整处理可以提高电堆/堆叠系统的燃料适应性，将碳氢燃料转化为合成气，减少电堆内部积碳，提高电堆的稳定性和使用寿命，尾气的后燃烧处理可以将未反应的氢气和一氧化碳转化为水和二氧化碳，既不会产生太高的反应温度，同时降低了有害气体的排放以避免环境污染，并且，将燃料前重整器和尾气燃烧器耦合在布气装置中，可以提高SOFC系统的集成度，降低系统的整体能耗，还提高了系统的燃料适应性，可以采用更加便于获取、运输和储存的燃料。

具体地，正常反应情况下，阳极反应气(通常为碳氢燃料和水蒸气)通过第一阳极气体进口进入阳极气体进气腔室中，经过重整催化剂的重整反应转化为氢气和一氧化碳合成气，再通过第二阳极气体进口2进入电堆/多堆堆叠模块，反应后阳极尾气通过第二阳极气体出口进入阳极气体出气腔室，与空气/氧气混合后未反应的燃料在催化剂表面催化燃烧，转化为二氧化碳和水蒸气，最后通过第一阳极气体出口流入尾气管道；阴极反应气(通常为空气)通过第一阴极气体进口进入阴极气体进气腔室，经过预热，再通过第二阴极气体进口进入电堆/多堆堆叠模块，反应后的阴极尾气通过第二阴极气体出口进入阴极气体出气腔室，最后通过第一阴极气体出口流入尾气管道。