[发明专利]一种适用于SOFC的高效换热橇装装置

说明书

本发明涉及一种适用于SOFC的高效换热橇装装置，包括：电堆阳极换热模块，用于调节氢气的温度；电堆阴极换热模块，用于调节空气的温度；温度均衡模块，所述电堆阳极换热模块和电堆阴极换热模块均与所述温度均衡模块连接，用于将进入反应堆的氢气的温度和空气的温度调节为一致。本高效换热橇装装置高度集成，主要有电堆阳极换热模块、阴极换热模块和温度均衡模块组成，采用多通道串并联的换热结构，同时在温度均衡模块设计了调温介质通道，能够通过多种手段实现电堆入口的温度精准调控。

技术领域

本发明属于固体氧化物燃料电池(SOFC)领域，尤其涉及一种适用于SOFC的高效换热橇装装置。

背景技术

固体氧化物燃料电池具有高能量转化效率、零污染、零噪声等优点，被认为是发电效率最高的技术。电堆是SOFC实现化学能转化为电能的核心部件，为了是电堆能够安全、高效的运行，对电堆进出口工作温度环境的控制至关重要。

电堆温度过低时，电池片功率密度小、发电效率低下；电堆温度过高、温差过大以及温度场分布不均时都会导致密封材料快速老化，电池片和连接体发生形变，甚至断裂，从而电堆性能急剧下降。为此必须为其设计出合理的SOFC热管理系统对其工作温度进行合理、有效的控制。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用于SOFC的高效换热橇装装置，能够在电池高温运行过程中使电堆阴极和阳极入口气体温差精准控制的换热需求特性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种适用于SOFC的高效换热橇装装置，包括：

电堆阳极换热模块，用于调节氢气的温度；

电堆阴极换热模块，用于调节空气的温度；

温度均衡模块，所述电堆阳极换热模块和电堆阴极换热模块均与所述温度均衡模块连接，用于将进入反应堆的氢气的温度和空气的温度调节为一致。

进一步的，所述适用于SOFC的高效换热橇装装置还包括：

调温模块，所述调温模块包括冷介质调温模块和热介质调温模块，所述热介质调温模块和冷介质调温模块均与所述温度均衡模块连接，用于调节进入电堆阳极或阴极的氢气温度和空气的温度。

进一步的，所述电堆阳极换热模块包括富氢气体入口、阳极换热模块、阳极出口气进气口、阳极出口气出气口、第一调节阀；

所述第一调节阀将所述富氢气体分为第一富氢气体和第二富氢气体，所述第一富氢气体从所述富氢气体入口进入至所述阳极换热模块内；

阳极出口气从所述阳极出口气进气口进入阳极换热模块内与所述第一富氢气体进行热交换，所述阳极出口气从所述阳极出口气出气口排出；

所述第二富氢气体与所述热交换后的第一富氢气体混合后进入至所述温度均衡模块。

进一步的，所述第二富氢气体与所述温度均衡模块之间通过管道连通，所述管道上设有第二调节阀和第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测混合后的富氢气体的温度，并根据检测的温度信息控制所述第二调节阀，所述第二调节阀通过调控所述第一富氢气体和第二富氢气体之间的比例以控制混合后进入至所述温度均衡模块内的富氢气体的温度。

进一步的，所述电堆阴极换热模块包括空气入口、阴极换热模块、阴极出口气进气口、阴极出口气出气口、第三调节阀；

所述第三调节阀将所述空气分为第一空气体和第二空气体，所述第一空气体从所述阴极出口气进气口进入至所述阴极换热模块内；

阴极出口气从所述阴极出口气进气口进入阴极换热模块内与所述第一空气体进行热交换，所述阴极出口气从所述阴极出口气出气口排出；

所述第二空气体与热交换后的第一空气体混合后进入至所述温度均衡模块。