CN104485468A - 一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站 - Google Patents

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秦江阳
韩敏芳
张秀成
孙再洪
程凌志
钱锦
尹国木
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

本发明公开了一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站，包括汽油油箱、汽油催化重整室、水箱、空气压缩机及空气预热室；汽油油箱及空气压缩机均连通至燃烧室，燃烧室分别连通至汽油催化重整室及空气预热室；汽油催化重整室及空气预热室均连通至水箱；增压器及蓄电池的输出端均连接至用电设备；汽油催化重整室及空气预热室分别与SOFC电池堆的阳极及阴极连通。该发明不需接入市电，无污染，可在任何地区充电，成本低；可以建设在加油站附近或加油站内，直接从加油站取材方便快捷且原料供应充足；同时连接增压器及蓄电池可实现电动汽车的快速充电；尾气为CO2与水蒸气，经冷凝回收后用于催化重整，节约了水资源。

Description

一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站
技术领域
本发明涉及燃料电池充电技术领域，特别涉及一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站。
背景技术
燃料电池是一种能直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置，它等温地以电化学反应的方式直接将化学能转化为电能，没有经过热机过程，所以不受卡诺循环的限制，能量转化效率可以高达40％-60％，并且环境友好，几乎不会排放SO2和NOx等污染物。
传统的固体氧化物燃料电池在结构上共分为三层，即多孔的阴极(正极)、致密电解质层和多孔阳极(负极)层，在电池的阴极侧通入O2，阳极侧通入燃料气。其中，致密电解质层起传导O2-(或H+)和分隔空气、燃料气的作用，而阴、阳极是电池反应的场所，氧气在阴极(空气电极)上得到电子被还原成氧离子并进入阴极，阴极的氧离子在浓度梯度的作用下，通过电解质的氧空位迁移到阳极(燃料电极)上与燃料气(如H2、CO或CH4等)发生氧化反应生成H2O、CO2等并释放电子。
随着社会对节能环保的要求越来越高，电动汽车、电动自行车已经成为行业发展的趋势。电动汽车等在都市城镇都可直接用市电充电，但当其行驶在高速、乡间公路时其充电需求却很难得到满足，而无论在都市还是偏远的地区普通燃油汽车都拥有大量的加油站。
常规解决上述电动汽车等充电需求的解决方式有：
1.从市电中架设专线，在公路两侧建立充电站，但此方案成本高昂，并且电能在传输过程损失较大，更推高了充电成本；
2.在加油站配置燃油发电机，通过燃油发电，但具有发电效率低、环境污染大且充电成本高的缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站，以合理布局在高速公路及乡间公路旁，满足电动汽车等在高速及乡间公路行驶时的电能补充。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站，包括：
通过汽油泵连通的汽油油箱与汽油催化重整室，以及相互连通的空气压缩机与空气预热室，以及连通至所述汽油催化重整室的水箱；
还包括燃烧室，所述汽油油箱通过汽油泵连通至所述燃烧室的燃料气入口，所述空气压缩机连通至所述燃烧室的空气入口，所述燃烧室的尾气出口分别连通至所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气入口；
所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气出口均连通至所述水箱的入口，并经所述水箱内的冷凝器冷凝回收尾气中的冷凝水进入所述水箱；
还包括依次连接的固体氧化物燃料电池堆、增压器及蓄电池，所述增压器及蓄电池的输出端均连接至用电设备；
所述汽油催化重整室与所述固体氧化物燃料电池堆的阳极连通，所述空气预热室与所述固体氧化物燃料电池堆的阴极连通；
所述固体氧化物燃料电池堆的尾气出口连通至所述燃烧室的尾气出口并汇集后，分别通入所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气入口；
还包括用于所述充电站工作的控制器。
所述充电站间隔布局设置于高速公路、乡间公路的两侧；或者设置在加油站附近；或者设置在加油站内。
通过上述技术方案，本发明提供的一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站，其通过采用重整后的汽油重整气作为燃料，并采用蓄电池蓄电的同时提供大额充电电流，其具有如下优点：不需接入市电，不造成环境污染，可在任何地区充电，极大地节约成本；可以建设在加油站附近或加油站内，直接从加油站取材方便快捷且原料供应充足；在连接增压器直接充电的同时，连接蓄电池可实现电动汽车的快速充电；由于燃烧室的尾气主要成分为CO2与H2O，因此经水箱内的冷凝器冷凝回收尾气中的冷凝水进入水箱以用于液化石油气的催化重整，节约了水资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1，本发明提供的汽油型固体氧化物燃料电池充电站，包括：通过汽油泵连通的汽油油箱与汽油催化重整室，以及相互连通的空气压缩机与空气预热室，以及连通至所述汽油催化重整室的水箱；
还包括燃烧室，汽油油箱通过汽油泵连通至燃烧室的燃料气入口，空气压缩机连通至燃烧室的空气入口，燃烧室的尾气出口分别连通至汽油催化重整室及空气预热室的尾气入口；
汽油催化重整室及空气预热室的尾气出口均连通至水箱的入口，由于尾气主要成分为CO2与H2O，因此经水箱内的冷凝器冷凝回收尾气中的冷凝水进入水箱以用于液化石油气的催化重整，节约了水资源；
还包括依次连接的固体氧化物燃料电池堆、增压器及蓄电池，增压器及蓄电池的输出端均连接至用电设备；
汽油催化重整室与固体氧化物燃料电池堆的阳极连通，空气预热室与固体氧化物燃料电池堆的阴极连通；
所述固体氧化物燃料电池堆的尾气出口连通至所述燃烧室的尾气出口并汇集后，分别通入所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气入口；
还包括用于充电站工作的控制器。
本发明的工作原理：
充电站间隔布局设置于高速公路、乡间公路的两侧；或者设置在加油站附近；或者设置在加油站内；
充电站工作时，汽油和空气同时通入燃烧室进行燃烧，燃烧放出的热量通过尾气加热汽油催化重整室和空气预热室，空气进入空气预热室预热后通入SOFC电池堆的阴极并加热SOFC电池堆；汽油从汽油油箱进入汽油催化重整室，同时水也进入汽油催化重整室，催化后产生的汽油重整气进入SOFC电池堆的阳极，预热后的空气进入SOFC电池堆的阴极，通过电化学反应的方式将储存在汽油重整气中的化学能转化为电能，由SOFC电池堆输出的为直流电，再经过增压器达到使用电压：当无电动汽车、电动自行车充电时，SOFC电池堆发出的电量充入蓄电池储存；当给电动汽车、电动自行车充电时，除SOFC电池堆提供充电电流外，蓄电池也提供大额充电电流，可以实现电动汽车或电动自行车的快速充电。蓄电池无特殊要求，铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池、超级电容器以及其他可存储和放出电量的装置。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站，其特征在于，包括：
通过汽油泵连通的汽油油箱与汽油催化重整室，以及相互连通的空气压缩机与空气预热室，以及连通至所述汽油催化重整室的水箱；
还包括燃烧室，所述汽油油箱通过汽油泵连通至所述燃烧室的燃料气入口，所述空气压缩机连通至所述燃烧室的空气入口，所述燃烧室的尾气出口分别连通至所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气入口；
所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气出口均连通至所述水箱的入口，并经所述水箱内的冷凝器冷凝回收尾气中的冷凝水进入所述水箱；
还包括依次连接的固体氧化物燃料电池堆、增压器及蓄电池，所述增压器及蓄电池的输出端均连接至用电设备；
所述汽油催化重整室与所述固体氧化物燃料电池堆的阳极连通，所述空气预热室与所述固体氧化物燃料电池堆的阴极连通；
所述固体氧化物燃料电池堆的尾气出口连通至所述燃烧室的尾气出口并汇集后，分别通入所述汽油催化重整室及空气预热室的尾气入口；
还包括用于所述充电站工作的控制器。
2.根据权利要求1所述的一种汽油型固体氧化物燃料电池充电站，其特征在于，其间隔布局设置于高速公路、乡间公路的两侧；或者设置在加油站附近；或者设置在加油站内。
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