CN101246980B - 固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，包括固体氧化物燃料电池SOFC模块，还包括由两组温差电池组成的温差电池模块，SOFC模块和温差电池模块相互间隔布置，温差电池的热端与SOFC模块连接，冷端通过集流板与电路系统连接。温差电池模块包括Bi2Te3基固溶体和AgSbTe2-GeTe固溶体等热电材料。热电材料利用固体氧化物燃料电池的余热发电，结构简单、成本低、热利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种将化学能转化为电能的技术，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将碳氢化合物的化学能通过电化学反应直接转化成电能的最有效的装置，近年来其在清洁、高效和分布式发电领域中越来越受到人们的重视。
现有技术中的SOFC的运行温度在600～1000℃，SOFC热电联供系统通常采用燃料电池—热机混合循环来利用SOFC余热，即利用SOFC高温余热驱动蒸汽轮机发电，利用SOFC高温废气驱动燃气轮机发电，这种热电联供的方式适合大型发电系统。
目前SOFC走向实用化的主要障碍是成本问题，降低SOFC发电系统的制造成本，以便能够有效的与其它发电系统进行竞争。SOFC微型化是其发展的另一个方向，通过缩小燃料电池系统和降低系统运行温度，可以有效降低SOFC成本。
上述现有技术至少存在以下问题：
结构复杂、成本高。对于小型或者微型SOFC来说，其热量不足以和热机循环系统联动，余热、废热利用率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、热利用率高的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，包括固体氧化物燃料电池SOFC模块，还包括由两组温差电池组成的温差电池模块，所述的SOFC模块和温差电池模块分别有多块，且相互间隔布置，所述联合发电系统的两端分别复合一片温差电池；所述的温差电池的热端与所述SOFC模块连接，冷端通过集流板与电路系统连接；所述温差电池模块包括热电材料。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，由于包括多块固体氧化物燃料电池SOFC模块和温差电池模块，相互间隔布置，两端分别复合一片温差电池，温差电池的热端与SOFC模块连接，冷端通过集流板与电路系统连接；温差电池模块包括热电材料。热电材料利用固体氧化物燃料电池的余热发电，结构简单、成本低、热利用率高。
附图说明
图1为本发明的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统的结构示意图；
图2a为本发明中普通SOFC的具体实施例一的结构示意图；
图2b为本发明中普通SOFC的具体实施例二的结构示意图；
图2c为本发明中普通SOFC的具体实施例三的结构示意图；
图3a为本发明中单室SOFC的具体实施例一的结构示意图；
图3b为本发明中单室SOFC的具体实施例二的结构示意图；
图4为本发明中多孔结构的SOFC的具体实施例的结构示意图；
图5为本发明中由普通SOFC组成的SOFC模块的具体实施例的结构示意图；
图6a为本发明中由单室SOFC中的SC-SOFC-B电池片组成的SOFC模块的具体实施例一的结构示意图；
图6b为本发明中由单室SOFC中的SC-SOFC-B电池片组成的SOFC模块的具体实施例二的结构示意图；
图7a为本发明中由单室SOFC中SC-SOFC-S电池片组成的SOFC模块的具体实施例一的结构示意图；
图7b为本发明中由单室SOFC中SC-SOFC-S电池片组成的SOFC模块的具体实施例二的结构示意图；
图8为本发明中由热电材料组成的温差电池的具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，其较佳的具体实施方式如图1所示，包括：
SOFC(固体氧化物燃料电池)模块1：可以由一对或者几对SOFC组成，中间可以设气路系统，实现供气。
温差电池模块2：可以由两组温差电池组成，温差电池热端分别与上下两组SOFC模块1相连，温差电池冷端可以通过集流板联结在一起；集流板联结电路系统，集流板还可以联结热管理系统，确保冷端的温度。
固体氧化物燃料电池与热电材料联合形成的高效发电系统中由多组上述的SOFC模块1和温差电池模块2组成，形成SOFC模块1与温差电池模块2相互间隔布置的结构。系统中还可以设气路管理系统4、电路管理系统5和热管理系统6。
在发电系统的上下两端，可以分别复合一片温差电池3，热端与SOFC模块相联，冷端直接联结集流板，还可以与热管理系统6相联。
下面对本发明的发电系统的各组成部分详述如下。
固体氧化物燃料电池模块部分：
在本发明的系统中，能够实现与热电材料联动的高效发电系统的SOFC可以有三种形式，分别是普通SOFC、单室SOFC和多孔结构的SOFC，分述如下：
普通SOFC如图2a、图2b、图2c所示：
普通SOFC由三部分组成，阴极9、阳极7和电解质8。其中某一组元在提供其发电功能的同时，还需要提供足够的机械强度来支撑SOFC的运行，定义这一组元材料为支撑层。根据支撑层的不同，SOFC有三种结构形式，分别是阳极7支撑SOFC(SOFC-A)、电解质8支撑SOFC(SOFC-E)和阴极9支撑SOFC(SOFC-C)。
单室SOFC(SC-SOFC)如图3a、图3b所示：
单室SOFC(Single Chamber SOFC，简称SC-SOFC)只有一个气室(gas chamber)，阴极9和阳极7同时在这个气室里，暴露在同样的燃料和空气混合气上。单室SOFC有望同时满足缩小燃料电池系统和降低系统运行温度两个要求，结构简单。单室结构SOFC不需要区分燃料和氧化剂，减少了电池堆的组件，容易实现封接；气室的混合气中，同时存在燃料部分氧化放热反应，这些热量可以实现电池的自持运行；放出的热量还使得电池的实际运行温度远远高于设定的温度，提高了电解质8的离子导电性和电极的催化活性；SC-SOFC对电解质8致密度要求降低，使得材料制备成本降低；材料机械承受力和热耐受性能更强。SC-SOFC有两种主要的结构形式，分别是阴极和阳极在电解质的两侧(SC-SOFC-B)和阴极和阳极在电解质的同侧(SC-SOFC-S，表面迁移电池)。
在SC-SOFC-B结构中，又可以根据支撑层的不同具体分为五种形式，分别是阳极支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BA)、电解质支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BE)、阴极支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BC)、多孔基体支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BP)和连接体支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BI)。
在SC-SOFC-S结构中，对电解质的厚度要求不是很严格，而是两个电极之间的距离很重要，随着两电极的间隙减小，电池功率密度提高，这说明在SC-SOFC-S这种几何构型中，不使用薄膜电解质，也可以减小电池的欧姆阻抗。
多孔结构的SOFC(P-SOFC)如图4所示：
还可以将SOFC的电解质制成多孔结构，这样阴极、阳极和电解质都是多孔结构，就形成了多孔结构的SOFC。这种多孔结构的SOFC提高了有效反应面积；同时这种结构不需要封接、不需要复杂的气路系统和昂贵的连接体，因此电池制作成本降低，并且燃料利用率提高。但是这种多孔结构的电池对电极电催化活性的选择性要求更高。
本发明中的SOFC模块可以由上述三种电池中的任何一种构成：
如图5所示，选择普通SOFC为电池片基本结构时，一组SOFC模块通常由两片电池组成，其中两片电池的阳极位于SOFC模块中间，形成燃料气室，在相对的两片SOFC电解质层之间形成密封，保证燃料气室与其他气体分开。在这种结构的SOFC模块中，两片电池可以分别是阳极支撑SOFC(SOFC-A)、电解质支撑SOFC(SOFC-E)和阴极支撑SOFC(SOFCC)，即SOFC-A/SOFC-A、SOFC-E/SOFC-E、SOFC-C/SOFC-C；也可以是SOFC-A、SOFC-E和SOFC-C中的任何一个与其中任何另外一个电池片的组合，例如SOFC-A/SOFC-E、SOFCA/SOFC-C、SOFC-E/SOFC-C。为了维持本发明中的系统的体积均衡，可以优选两片同种结构电池组成的SOFC模块。
如图6所示，选择单室SOFC中SC-SOFC-B为电池片基本结构时，一组SOFC模块可以由一片、两片或者多片SC-SOFC-B构成，整个SOFC模块封闭在一个气室内，在气室内通入燃料和空气的混合气体，例如CH4+Air。在这种结构的SOFC模块中，电池片的同种电极可以相对，也可以处于同一方向，电池片的联结方式取决于外电路管理，通过外电路联结达到要求的电性能输出。在这种结构的SOFC模块中，一片、两片或者多片SC-SOFC-B电池可以分别是阳极支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BA)、电解质支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BE)、阴极支撑SC-SOFC(SC-SOFC-BC)电池中的一片、两片或者多片，可以选择同种电池之间的组合，也可以选择不同种电池之间的组合。为了维持模块系统的体积均衡，我们优选同种结构电池组成的SOFC模块。
如图7所示，选择单室SOFC中SC-SOFC-S为电池片基本结构时，一组SOFC模块由两片SC-SOFC-S构成，两片SC-SOFC-S电极都在中间，电解质在两侧，整个SOFC模块封闭在一个气室内，在气室内通入燃料和空气的混合气体，例如CH4+Air。
选择多孔结构的SOFC(P-SOFC)为电池片基本结构时，一组SOFC模块可以由一片、两片或者多片P-SOFC构成，整个SOFC模块封闭在一个气室内，在气室内通入燃料和空气的混合气体，例如CH4+Air。在这种结构的SOFC模块中，电池片的同种电极可以相对，也可以处于同一方向。
本发明中的SOFC模块的电解质、阴极和阳极的材料可以为：
电解质材料可以是氧离子导体固体电解质材料，也可以是质子导体固体电解质材料，其中，
氧离子导体固体电解质材料可以优选：
氧化锆固体电解质，尤其是氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和氧化钪稳定的氧化锆(SSZ)；
氧化铈固体电解质，尤其是镓掺杂氧化铈(GDC)和钐掺杂氧化铈(SDC)；
镓酸镧固体电解质，尤其是锶、镁掺杂的镓酸镧(LSGM)；
质子导体固体电解质材料可以优选：
铈酸锶SrCeO3固体电解质，尤其是镱掺杂的铈酸锶(SCY)；
铈酸钡BaCeO3固体电解质，尤其是钇掺杂的铈酸钡(BCY)；
阳极材料优选金属陶瓷、贵金属材料以及多相复合材料：
金属陶瓷材料优选：Ni-YSZ金属陶瓷、Ni-GDC金属陶瓷、Ni-SDC金属陶瓷；
贵金属材料优选：Pd、Ru、Pt；
多相复合材料优选：Ru-CeO2+Ni-SDC、Pd-CeO2+Ni-GDC及Ni-LSCM(NiO+(La0.75Sr0.25)0.9Cr0.5Mn0.5O3(LSCM)等。
阴极材料优选钙钛矿材料、金属材料以及多相复合材料：
钙钛矿材料优选：La0.8Sr0.2MnO3-δ(LSM)、La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)、Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)以及LSM-MnO2；
贵金属材料优选：Pd、Pt、Au；
多相复合材料优选：LSM-YSZ、LSCF-SDC、BSCF-SDC。
本发明中的SOFC中、高温工作时可以直接采用碳氢化合物为燃料，通过燃料在阳极的内部重整过程，直接进入SOFC参与反应。在SOFC中，可以用碳氢化合物燃料和碳氢氧化合物燃料。碳氢化合物类燃料主要呈现气体形式，例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷-------等，随着碳链增长，也可以是液体形式，例如异辛烷等。在500℃以上，可以直接采用甲烷类气体，阳极材料可以直接催化甲烷氧化；在500℃以下，例如300℃-400℃，则采用长链(C数目多的)碳氢化合物，这类碳氢燃料在阳极上表现出更好的催化性能；碳氢氧化合物燃料主要呈现液体形式，例如甲醇、乙醇等。液体燃料在阳极表面首先气化成气体，然后在阳极表面催化重整后参加反应。在碳氢(氧)化合物类燃料的SOFC反应中，通常伴随烷烃的部分氧化反应发生，这种反应通是一个放热反应，这种热量有助于维持SOFC的正常反应。
温差电池模块部分：
本发明中的温差电池模块的基本结构如图8所示，温差电池由P型和N型热电材料串联组成，两侧覆盖绝缘导热陶瓷片。两片陶瓷片之间四周用耐热隔热材料密封。当高温侧陶瓷片紧贴发热体(在本发明中为燃料电池外壳)，低温侧陶瓷片紧贴散热件时，由于热电材料中载流子的运动，温差发电模块的两个引出端之间将产生电压。通过温差电池模块的串联或并联组合，可以获得实际应用所需的工作电压和输出功率。
温差电池的性能主要决定于所使用的热电材料。在本发明的系统中，热电材料采用Bi2Te3基固溶体(热端最高温度在300℃时)和AgSbTe2-GeTe固溶体(即TAGS合金，用于热端最高温度在300℃至700℃时)。模块尺寸可以为长5厘米、宽4厘米、厚0.35厘米(其中热电材料块体高约2毫米)。每个模块内部有127对相互串联的“P-N”对。在热端温度为300℃、500℃和700℃，冷端为散热片辅助冷却条件下，开路电压为分别为6V、9V和13V左右，每个模块的最大输出功率分别达到2W、3W和4.4W左右(以模块面积计算，分别相当于0.1、0.15和0.22W/cm2左右)。实际应用中，可以根据需要选择温差电池的尺寸和所使用的热电材料
辅助系统部分：
本发明发电系统的辅助系统部分包括气路、电路、热管理等。发电系统的辅助气路保证了燃料气、空气或者燃料气和空气混合气的供给和排出。发电系统的辅助电路部分包括了燃料电池之间的电联结(串连、并联和混联)、温差电池之间的电联结(串连、并联和混联)，以及燃料电池和温差电池直接的电联结(串连、并联和混联)，以实现不同的电压和电流，满足不同功率的要求。发电系统热管理部分包括了燃料电池的启动、自维护运行和系统的散热等，确保发电系统的整体热量高效利用和热平衡。
以下结合实施例进一步说明本发明：
实施例1：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)SOFC模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发电模块采用SOFC-E/SOFC-E结构，SOFC材料依次是Ni-YSZ/YSZ/LSM，其中电解质YSZ层厚度为50～300μm，优选100～150μm；阳极Ni-YSZ厚度为10～100μm，优选20～50μm，阴极LSM厚的为10～100μm，优选20～50μm。SOFC工作温度为800～850℃，采用燃料为甲烷气体，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为12W，功率密度约为0.15W/cm2；在700℃温差时2个温差电模块输出为16W，功率密度约为0.2W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为28W。
实施例2：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)SOFC发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SOFC-E/SOFC-E结构，SOFC材料依次是Ni-SSZ/SSZ/LSM，其中电解质SSZ层厚度为50～300μm，优选100～150μm；阳极Ni-SSZ厚度为10～100μm，优选20～50μm，阴极LSM厚的为10～100μm，优选20～50μm。SOFC工作温度为750～800℃，采用燃料为甲烷气体，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为16W，功率密度约为0.2W/cm2；在700℃温差时2个温差电模块输出为16W，功率密度约为0.2W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为32W。
实施例3：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)SOFC发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SOFC-C/SOFC-C结构，SOFC材料依次是Ni-YSZ/YSZ/LSM，其中电解质YSZ层厚度为10～50μm，优选10～20μm；阳极Ni-YSZ厚度为10～100μm，优选20～50μm，阴极LSM厚的为200～1000μm，优选300～500μm。SOFC工作温度为700～750℃，采用燃料为甲烷气体，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为24W，功率密度约为0.3W/cm2；在700℃温差时2个温差电模块输出为16W，功率密度约为0.2W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为40W。
实施例4：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)SOFC发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SOFC-A/SOFC-A结构，SOFC材料依次是Ni-YSZ/YSZ/LSM，其中电解质YSZ层厚度为10～50μm，优选10～20μm；阳极Ni-YSZ厚度为200～1000μm，优选300～500μm，阴极LSM厚的为10～100μm，优选20～50μm。SOFC工作温度为650～700℃，采用燃料为甲烷气体，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为32W，功率密度约为0.4W/cm2；在600℃温差时2个温差电模块输出为14W，功率密度约为0.18W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为46W。
在以上实施例1-4中，分别是一组SOFC和两片温差电池复合为一个基本单元，可以将上述基本单元组合在一起形成N(N≥2)个单元，就可以获得要求的功率输出。
实施例5：
本实施例中，复合发电装置由一片单室SOFC(SC-SOFC-B)发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SC-SOFC-B结构，SOFC材料依次是Ni-GDC/GDC/SSC，其中电解质GDC层厚度为150μm；阳极Ni-GDC厚度为50μm，阴极SSC厚度为50μm。SOFC工作温度为500～650℃，采用燃料为甲烷与空气混合气体，二者摩尔比例为1∶1，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为16W，功率密度约为0.4W/cm2；在500℃温差时2个温差电模块输出为12W，功率密度约为0.15W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为28W。
实施例6：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)单室SOFC(SC-SOFC-B)发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SC-SOFC-B/SC-SOFC-B结构，SOFC材料依次是Ni-GDC/GDC/SSC，其中电解质GDC层厚度为150μm；阳极Ni-GDC厚度为50μm，阴极SSC厚度为50μm。SOFC工作温度为500～650℃，采用燃料为甲烷与空气混合气体，二者摩尔比例为1∶1，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为32W，功率密度约为0.4W/cm2；在500℃温差时2个温差电模块输出为12W，功率密度约为0.15W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为44W。
实施例7：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)单室SOFC(SC-SOFC-S)发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SC-SOFC-S/SC-SOFC-S结构，SOFC材料依次是Ni-SDC/SDC/SSC，其中电解质SDC层厚度为2mm；阳极Ni-SDC厚度为50μm，阴极SSC厚度为50μm，阳极Ni-SDC和阴极SSC之间的间隙是0.5mm。SOFC工作温度为500℃，采用燃料为乙烷与空气混合气体，二者摩尔比例为1∶1，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型AgSbTe2-GeTe(TAGS)基热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为6W，功率密度约为0.075W/cm2；在400℃温差时2个温差电模块输出为10W，功率密度约为0.12W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为16W。
实施例8：
本实施例中，复合发电装置由一组(两片)单室SOFC(SC-SOFC-B)发电模块，两边复合单层温差电池模块组成。SOFC发模块采用SC-SOFC-B/SC-SOFC-B结构，SOFC材料依次是Ni-SDC/SDC/SSC，其中电解质GDC层厚度为150μm；阳极Ni-GDC厚度为50μm，阴极SSC厚度为50μm。SOFC工作温度为300℃，采用燃料为丁烷与空气混合气体，二者摩尔比例为1∶1，SOFC模块室内腔宽4cm，长约10cm。
温差电池模块温差电池由P型和N型Bi2Te3基固溶体热电材料串联而成，共500对，两侧由Al2O3导热陶瓷片支撑。
待此复合发电装置运行稳定后，测量系统的性能指标，所得结果为：SOFC模块功率约为3W，功率密度约为0.038W/cm2；在300℃温差时2个温差电模块输出为8W，功率密度约为0.1W/cm2；该组复合发电模块的最大输出功率为11W。
在以上实施例5-8中，分别是一组SOFC和两片温差电池复合为一个基本单元，可以将上述基本单元组合在一起形成N(N≥2)个单元，就可以获得要求的功率输出。
在上述实施例1-8中，主要采用了甲烷类燃料，因为基于实验需要，以甲烷燃料为主。实际应用中，不限于甲烷类燃料，可以扩展到其它长链烷烃和碳氢氧化合物燃料，包括气体和液体燃料。
本发明中，通过热电材料可以将热能直接转换成电能，热电转换器件具有结构简单、无需维护、无运动部件、环境友好等显著优点，利用余热废热发电，可提高能源利用率，产生显著的经济效益和社会效益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，包括固体氧化物燃料电池SOFC模块，其特征在于，还包括由两组温差电池组成的温差电池模块，所述的SOFC模块和温差电池模块分别有多块，且相互间隔布置，所述联合发电系统的两端分别复合一片温差电池；
所述的温差电池的热端与所述SOFC模块连接，冷端通过集流板与电路系统连接；
所述温差电池模块包括热电材料；
所述温差电池的内部包括相互串联的P型和N型热电材料，所述温差电池的两侧分别覆盖绝缘导热陶瓷片，两片陶瓷片之间四周用耐热隔热材料密封；
所述热电材料包括Bi2Te3基固溶体和AgSbTe2-GeTe固溶体；
所述SOFC模块包括电解质、阴极、阳极，所述电解质的材料为氧离子导体固体电解质或质子导体固体电解质；
所述质子导体固体电解质包括以下材料中的至少一种：
镱掺杂的铈酸锶SCY、钇掺杂的铈酸钡BCY；
该联合发电系统还包括气路管理系统、电路管理系统和热管理系统。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，其特征在于，所述氧离子导体固体电解质包括以下材料中的至少一种：
氧化钇稳定的氧化锆YSZ、氧化钪稳定的氧化锆SSZ、镓掺杂氧化铈GDC、钐掺杂氧化铈SDC、锶镁掺杂的镓酸镧LSGM。
3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，其特征在于，所述阳极的材料包括以下至少一种材料：
Ni-YSZ金属陶瓷、Ni-GDC金属陶瓷、Ni-SDC金属陶瓷、Pd、Ru、Pt、Ru-CeO2+Ni-SDC、Pd-CeO2+Ni-GDC、Ni-LSCM，所述LSCM为(La0.75Sr0.25)0.9Cr0.5Mn0.503。
4.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池与热电材料联合发电系统，其特征在于，所述SOFC模块包括以下至少一种SOFC：
电解质支撑的普通SOFC、阳极支撑的普通SOFC、阴极支撑的普通SOFC、阳极支撑的单室SOFC、阴极支撑的单室SOFC、多孔基体支撑的单室SOFC、连接体支撑的单室SOFC、多孔结构的SOFC；
所述普通SOFC由阴极、阳极和电解质三部分组成，其中一部分为支撑层；
所述多孔结构的SOFC的阴极、阳极和电解质都是多孔结构。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110727 Termination date: 20160326 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |