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专利号: 2021114213287
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种甲醇固体氧化物燃料电池,其特征在于:所述燃料电池为管式SOFC电池堆(14),所述管式SOFC电池堆(14)内包含多个管式SOFC单电池(1413),所述管式SOFC单电池(1413)内管(1416)在燃料入口处的管道侧壁为多孔层结构(1417)。

2.根据权利要求1所述的甲醇固体氧化物燃料电池,其特征在于:所述内管(1416)的内壁上涂有甲醇热解催化剂层,沿燃料在内管内的移动方向,催化剂层的厚度逐渐变厚。

3.根据权利要求1所述的甲醇固体氧化物燃料电池,其特征在于:所述管式SOFC电池堆(14)还包括燃料进气腔(1401)、燃料出气腔(1402)、空气腔(1405)和空气缓冲腔(1407);管式SOFC单电池(1413)内管(1416)的进气口伸入燃料进气腔(1401)中;燃料出气腔(1402)在对应回形隔板(1410)末端处设有燃料出气管道(1404);还包括回形隔板(1410),燃料进气管道(1409)与回形隔板(1410)中心腔体连通,燃料混合气沿着回形隔板(1410)依次从每个管式SOFC单电池(1413)的内管(1416)进入电池内的阳极功能层参与阳极电化学反应,反应后的气体从内管(1416)外侧腔体(1418)排出,沿回形隔板(1410)形成的回型流道从燃料出气管道(1404)排出;空气缓冲腔(1407)与空气腔(1405)之间设有多孔隔板(1406),空气缓冲腔(1407)与空气进口管道(1408)连通,空气腔(1405)设有空气出气管道,管式SOFC单电池(1413)外侧的阴极功能层位于空气腔(1405)中,空气均匀进入空气腔(1405)中参与阴极电化学反应,再从空气腔(1405)四周的空气出气管道排出。

4.含权利要求1所述的甲醇固体氧化物燃料电池的发电系统,其特征在于:所述发电系统包括管式SOFC电池堆(14)、与管式SOFC电池堆(14)燃料入口连接的燃料进料管路以及与管式SOFC电池堆(14)空气入口连接的空气进料管路;还包括燃料侧排出气体的处理管路和空气侧排出空气的热回收管路。

5.根据权利要求4所述的发电系统,其特征在于:所述燃料进料管路依次包括甲醇罐(1)、一级混合器(4)、甲醇蒸发器(8)、换热器I(10)以及二级混合器(11);在甲醇罐(1)和一级混合器(4)的连接管路上设有水泵I(2)和流量控制阀I(3),一级混合器(4)将水与甲醇混合后通过水泵II(6)泵入甲醇蒸发器(8)中,经甲醇蒸发器(8)得到的甲醇蒸汽经换热器I(10)后在二级混合器(11)中与CO和H2混合,混合后的混合燃料通过流量控制阀II(13)进入管式SOFC电池堆(14)中;一级混合器(4)中,水与甲醇的混合体积比为1:9。

6.根据权利要求5所述的发电系统,其特征在于:所述甲醇蒸发器(8)包括与一级混合器(4)出口连接的甲醇溶液箱(803)以及位于甲醇溶液箱(803)上方的空气腔(802)以及位于空气腔(802)上方且与空气腔(802)通过挡板(813)隔开的甲醇蒸汽收集腔(805);还包括多个升膜蒸发管(808),升膜蒸发管(808)的进液端伸入甲醇溶液箱(803)中,升膜蒸发管(808)穿过空气腔(802),升膜蒸发管(808)出口端伸入甲醇蒸汽收集腔(805)中;其中,所述空气腔(802)包括热空气进气口(809)和冷空气出气口(801),热空气进气口(809)靠近升膜蒸发管(808)的进液端,冷空气出气口(801)远离升膜蒸发管(808)的进液端;所述甲醇蒸汽收集腔(805)包括甲醇蒸汽出口(806);所述升膜蒸发管(808)包括管道(810)以及插入管道(810)中的多孔段(812),多孔段(812)上半部位于管道(810)中,多孔段(812)下半部伸入甲醇溶液箱(803)中,多孔段(812)上半部位于空气腔(802)对应设置热空气进气口(809)处;

多孔段(812)上半部的外侧壁上带有环形肋片(811)。

7.根据权利要求4所述的发电系统,其特征在于:所述空气进料管路包括鼓风机(5)和多级串联的换热器,鼓风机(5)将空气压入多级串联的换热器内持续加热,加热后的空气经流量控制阀III(12)进入管式SOFC电池堆(14)中。

8.根据权利要求4所述的发电系统,其特征在于:燃料侧排出的混合气体先进入换热器III(9)加热空气进料管路中的空气,再进入换热器I(10)加热甲醇蒸汽,换热后进入冷却塔(15)分离出混合气体中的H2O,分离出H2O后,剩余的CO、CO2、H2混合气体进入镁粉燃烧炉(22)中,CO2和镁粉燃烧,燃烧后排出的CO、H2混合气通入二级混合器(11)中与甲醇蒸汽混合。

9.根据权利要求8所述的发电系统,其特征在于:所述镁粉燃烧炉(22)包括由多层燃烧室(2207)组成的反应腔,每层燃烧室(2207)内均配有火花塞(2202),相邻层燃烧室(2207)之间通过多孔隔板(2203)隔开,多孔隔板(2203)连有穿出燃烧室(2207)侧壁的转轴(2213),转轴(2213)通过轴承与燃烧室(2207)侧壁固定连接;所述反应腔顶部设有镁粉进料口(2205)和出气口(2201);反应腔底部设有粉末回收箱(2204)和混合气体进气口(2209)。

10.根据权利要求4所述的发电系统,其特征在于:反应后从管式SOFC电池堆(14)空气出口排出的高温空气先进入换热器II(7)中加热鼓风机(5)压入的常温空气,再进入甲醇蒸发器(8)中对甲醇溶液进行加热,冷却的空气从冷空气出气口(801)排出。