CN106602103A - 固体氧化物燃料电池快速自加热启动方法及材料 - Google Patents

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朱腾龙
韩敏芳
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Abstract

固体氧化物燃料电池启动阶段直接将其自身的电极、电解质或连接体材料作为加热元件，通入外接电流后释放热量同时实现自身加热，省略其它辅助加热元件及热的传递过程，从而节约时间实现快速启动，启动后断开外接电流，实现燃料电池自热运行。所用加热元件可以采用锰酸锶镧基电极材料、氧化钇稳定氧化锆电解质材料、铬酸镧基连接体材料等。采用燃料电池本身材料实现自加热，传热快，快速启动同时可以节省电能。

Description

固体氧化物燃料电池快速自加热启动方法及材料
技术领域
本发明涉及一种固体氧化物燃料电池快速启动方式及所用材料，尤其是涉及一种通过采用固体氧化物燃料电池本身材料作为加热元件，从而实现快速启动的方法及所用材料。
背景技术
能源和环境是全人类在21世纪中面临的重大课题。固体氧化物燃料电池(SolidOxide Fuel Cell，简称SOFC)，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。由于具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，可以直接使用氢气、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。
但是SOFC一般需要在中高温下(600-800℃)工作，因此启动时间比较长(一般在30分钟以上)。其中机械强度好，热循环性能高，易于组装和管理的阴极支撑管式固体氧化物燃料电池由于支撑管管壁较厚，启动时间更长，一般达数小时，严重影响了其实际应用，尤其将其作为备用电源时，启动时间慢是其重要的障碍。因此，将SOFC启动时间缩短一直是研究的重点内容之一。
现有技术通过结构设计如微管等可以加快启动时间，但其规模化应用困难。采用金属支撑方式同样可以加快启动时间，但其制备工艺困难，成本高。固体氧化物燃料电池自身材料包括锰酸锶镧基电极材料、氧化钇稳定氧化锆电解质材料或铬酸镧基连接体材料等。现有技术是通过电加热再通过换热或者热辐射使物体升温，传热效率低下，升温及启动时间长。由此可见，现有技术有待于进一步的改进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种固体氧化物燃料电池自身材料作为加热元件，从而实现快速启动的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
固体氧化物燃料电池启动阶段直接将燃料电池电极、电解质或连接体材料作为加热元件，通入电流实现材料本身自加热，省略其它辅助加热元件及热的传递过程，从而实现快速启动，启动后断开电流，实现电池自热运行。
本发明的有益效果是，采用燃料电池材料实现自加热，省略其它辅助加热元件及热的传递过程，传热升温快，传热效率高，快速启动同时节省电能。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为采用阴极材料加热取电方法示意图。
图2为采用连接体材料加热取电方法示意图图。
具体实施方式
如图1所示，固体氧化物燃料电池阴极材料快速自加热启动装置，包括阳极1，电解质2，阴极3及导线4。其中阴极3作为电池支撑体或存在非电极材料陶瓷支撑体，电解质2及阳极1依次由内向外涂制印刷在阴极3上。导线4连接电池两端的阴极3上。当燃料电池快速自加热启动时，外加电源与导线4相连，电流通过导线4传导至阴极3，阴极3在电流的作用下材料自发热，温度升高，直至燃料电池工作温度。当阴极3温度升至燃料电池工作温度后，停止外加电流，实现电池自热运行。
如图2所示，固体氧化物燃料电池连接体材料快速自加热启动装置，包括阳极1，电解质2，阴极3，导线4及连接体5。其中阴极3作为电池支撑体或存在非电极材料陶瓷支撑体，电解质2及阳极1依次由内向外涂制印刷在阴极3上。连接体存在于阳极1外表面，即两组电池之间。导线4连接在连接体5的两端。当燃料电池快速自加热启动时，外加电源与导线4相连，电流通过导线4传导至连接体5，连接体5在电流的作用下材料自发热，温度升高，直至燃料电池工作温度。当连接体5温度升至燃料电池工作温度后，停止外加电流，实现电池自热运行。
需要说明的是，在本说明书的指导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，如电解质材料快速自热启动，阳极材料快速自热启动等方式，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种固体氧化物燃料电池快速自加热启动方法，采用自身的电极、电解质或连接体材料作为加热元件，通入外接电流后释放热量同时实现自身加热，从而实现快速启动。
2.根据权利要求1所述方法，其所述固体氧化物燃料电池自身材料包括锰酸锶镧基电极材料、氧化钇稳定氧化锆电解质材料或铬酸镧基连接体材料等。
3.根据权利要求1所述方法，其特征是：快速升温达到额定温度后，断开电流，实现电池自热运行。
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