CN106887617B - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池，特点是包括隔热内壳、外壳、电堆腔套、陶瓷管组、风机、燃烧喷嘴及废气过滤结构；外壳罩设在隔热内壳上，外壳与隔热内壳间隙配合形成冷气流道；电堆腔套设在隔热内壳内并间隙配合及相邻两电堆腔套间隙配合从而形成热气流道，在隔热内壳上设有通气孔；陶瓷管组设在对应的电堆腔套中；风机设在外壳上；燃烧喷嘴设在隔热内壳上，燃烧喷嘴的出火口位于热气流道中，燃烧喷嘴的进气口与外界燃气连通；每个废气过滤结构设在对应的陶瓷管组的出气口处且位于电堆腔套的上部。其优点为：电池构成材料全部是固体；燃料电池热效率高；电堆套内部与加热室隔离，有效防止电堆套内部积碳；结构紧凑有序，各气体不交叉混合。

Description

燃料电池

技术领域

本发明涉及一种燃料电池。

背景技术

目前，锂电池中的电解质是液体，该种电解质会蒸发、流淌及腐蚀电池，从而导致锂电池使用寿命短，且锂电池不能自我产生电量；没电时，锂电池需连通外界电源进行充电，使用不方便；而核能发电虽然能自我产生电量，但核能发电技术水平要求较高，生产成本较高，不利于普及。

多年来人们一直在努力寻找既有较高能源利用效率又不污染环境的能源利用方式，而燃料电池就是比较理想的发电技术。燃料电池具有以下特点：（1）能量转化效率高，燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能。（2）燃料电池的负荷响应快，运行质量高，燃料电池可在短时间内从最低功率变换到额定功率。固体氧化物燃料电池SOFC由氧化钇稳定氧化锆陶瓷的阳极支撑、电解质层及阴极层构成，空气作为阴极燃料，其氧离子在电解质中向阳极侧移动并与阳极电解质界面燃料中氢、一氧化碳反应，生成水蒸气或二氧化碳，同时放出电子，电子通过外部回路，再次返回阴极，此时产生电能。

固体氧化物SOFC燃料电池工作温度在700℃左右，因此，启动时对电堆的加温，运行时的热交换，电堆隔热都是非常关键的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种燃料电池，电池构成材料全部是固体，没有电解质的蒸发、流淌，腐蚀；燃料电池热交换合理，热效率高，发电效率高；电堆套内部与加热室隔离，有效防止电堆套内部积碳；结构紧凑有序，各气体不交叉混合。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种燃料电池，其特征在于包括：

隔热内壳及外壳；所述外壳罩设在隔热内壳上，外壳的内壁与隔热内壳的外壁间隙配合形成冷气流道；

一个以上的电堆腔套；所述电堆腔套设在隔热内壳内并间隙配合及相邻两电堆腔套间隙配合从而形成热气流道，热气流道内的气体经电堆腔套的下部开口进入电堆腔套内，并通过电堆腔套的上部与外界贯通，在隔热内壳上设有通气孔，所述通气孔将冷气流道及热气流道连通；

一组以上的陶瓷管组；所述每组陶瓷管组设在对应的电堆腔套中，陶瓷管组的进气口与外界丙烷气体连通；

风机；所述风机设在外壳上，风机将外界的空气引导至冷气流道中；

燃烧喷嘴；所述燃烧喷嘴设在隔热内壳上，燃烧喷嘴的出火口位于热气流道中，燃烧喷嘴的出火口与每个电堆腔套的距离相同从而使每个电堆腔套受热均匀，燃烧喷嘴的进气口与外界燃气连通；以及

一个以上的废气过滤结构；所述每个废气过滤结构设在对应的陶瓷管组的出气口处且位于电堆腔套的上部从而过滤燃烧喷嘴及陶瓷管组产生的废气。

在本技术方案中，所述废气过滤结构包括多孔陶瓷、泡沫镍及氧化铝载体催化剂；所述多孔陶瓷、泡沫镍及氧化铝载体催化剂依次叠加，多孔陶瓷的底部设在陶瓷管组的出气口处且位于电堆腔套的上部，燃烧喷嘴及陶瓷管组产生的废气依次经过多孔陶瓷、泡沫镍及氧化铝载体催化剂过滤后排至外界。

在本技术方案中，还包括下隔热板；所述下隔热板设在隔热内壳及外壳的底部，所述陶瓷管组的下部插设在下隔热板上。

在本技术方案中，还包括上隔热板，在所述隔热内壳的内壁的上部设有安装环槽，所述上隔热板套设在每个电堆腔套的上部，上隔热板的边缘插设在安装环槽上。

在本技术方案中，在所述隔热内壳的外壁上设有外导风片，在隔热内壳的内壁上设有内导风片，所述外导风片使冷气流道的空气流动更加顺畅，所述内导风片使热气流道的空气流动更加顺畅。

在本技术方案中，在所述隔热内壳内壁的两侧设有定位块，所述定位块的端部抵靠在电堆腔套上从而使电堆腔套更加稳固。

在本技术方案中，在所述隔热内壳的顶部设有出气口，所述电堆腔套的上端通过出气口与外界连通。

本发明与现有技术相比的优点为：电池构成材料全部是固体，没有电解质的蒸发、流淌，腐蚀；燃料电池热交换合理，热效率高；电堆套内部与加热室隔离，有效防止电堆套内部积碳；结构紧凑有序，各气体不交叉混合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的分解图；

图3是本发明的侧视图；

图4是本发明的俯视图

图5是图3中A-A的剖视放大图；

图6是图4中B-B的剖视放大图；

图7是本发明中一半隔热内壳的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对与这些实施方式的说明用与帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明的描述中，术语“第一”及“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图7所示，其是一种燃料电池，包括：

隔热内壳2及外壳1；所述外壳1罩设在隔热内壳2上，外壳1的内壁与隔热内壳2的外壁间隙配合形成冷气流道12；

一个以上的电堆腔套8；所述电堆腔套8设在隔热内壳2内并间隙配合及相邻两电堆腔套8间隙配合从而形成热气流道28，热气流道28内的气体经电堆腔套8的下部开口进入电堆腔套内，并通过电堆腔套8的上部与外界贯通，在隔热内壳2上设有通气孔23，所述通气孔23将冷气流道12及热气流道28连通；

一组以上的陶瓷管组9；所述每组陶瓷管组9设在对应的电堆腔套8中，陶瓷管组9的进气口与外界丙烷气体连通；

风机4；所述风机4设在外壳1上，风机4将外界的空气引导至冷气流道12中；

燃烧喷嘴3；所述燃烧喷嘴3设在隔热内壳2上，燃烧喷嘴3的出火口位于热气流道28中，燃烧喷嘴3的出火口与每个电堆腔套8的距离相同从而使每个电堆腔套8受热均匀，燃烧喷嘴3的进气口与外界燃气连通；以及

一个以上的废气过滤结构；所述每个废气过滤结构设在对应的陶瓷管组9的出气口处且位于电堆腔套8的上部从而过滤燃烧喷嘴3及陶瓷管组9产生的废气。

工作时，风机4开动，外界空气依次经过冷气流道12、热气流道28及电堆腔套8内，最后排至外界，燃烧喷嘴3点燃并加热热气流道28及电堆腔套8内的空气，从而使空气的温度达到燃料电池的所需的温度，当电堆腔套8内的空气温度达标后，陶瓷管组9进气，陶瓷管组9的外壁周围的空气作为电池的阴极，陶瓷管组9的内壁作为电池的阳极，陶瓷管组9及燃烧喷嘴3产生的废气通过废气过滤结构过滤并排至外界；冷气流道12中的空气吸收热气流道28中产生的热量从而达到预热的效果，提高了热利用率，并且冷气流道也可以隔绝热气流道28的温度，保持燃料电池外壁处于常温。

在本实施例中，所述废气过滤结构包括多孔陶瓷7、泡沫镍6及氧化铝载体催化剂5；所述多孔陶瓷7、泡沫镍6及氧化铝载体催化剂5依次叠加，多孔陶瓷7的底部设在陶瓷管组9的出气口处且位于电堆腔套8的上部，燃烧喷嘴3及陶瓷管组9产生的废气依次经过多孔陶瓷7、泡沫镍6及氧化铝载体催化剂5过滤后排至外界。工作时，多孔陶瓷7、泡沫镍6及去氧化铝载体催化剂5对燃烧喷嘴3及陶瓷管组9产生的废气进行净化，保护环境，防止污染。

在本实施例中，所述下隔热板10设在隔热内壳2及外壳1的底部，所述陶瓷管组9的下部插设在下隔热板10上。工作时，上隔热板11起到保温的作用，从而使燃料电池工作更加稳定。

在本实施例中，在所述隔热内壳2的内壁的上部设有安装环槽24，所述上隔热板11套设在每个电堆腔套8的上部，上隔热板11的边缘插设在安装环槽24上。

在本实施例中，在所述隔热内壳2的外壁上设有外导风片22，在隔热内壳2的内壁上设有内导风片26，所述外导风片22使冷气流道12的空气流动更加顺畅，所述内导风片26使热气流道28的空气流动更加顺畅。

在本实施例中，在所述隔热内壳2内壁的两侧设有定位块25，所述定位块25的端部抵靠在电堆腔套8上从而使电堆腔套8更加稳固。

在本实施例中，在所述隔热内壳2的顶部设有出气口21，所述电堆腔套8的上端通过出气口21与外界连通。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限与所描述的实施方式。对与本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种燃料电池，其特征在于包括：

隔热内壳（2）及外壳（1）；所述外壳（1）罩设在隔热内壳（2）上，外壳（1）的内壁与隔热内壳（2）的外壁间隙配合形成冷气流道（12）；

一个以上的电堆腔套（8）；所述电堆腔套（8）设在隔热内壳（2）内并间隙配合及相邻两电堆腔套（8）间隙配合从而形成热气流道（28），热气流道（28）内的气体经电堆腔套（8）的下部开口进入电堆腔套内，并通过电堆腔套（8）的上部与外界贯通，在隔热内壳（2）上设有通气孔（23），所述通气孔（23）将冷气流道（12）及热气流道（28）连通；

一组以上的陶瓷管组（9）；所述每组陶瓷管组（9）设在对应的电堆腔套（8）中，陶瓷管组（9）的进气口与外界丙烷气体连通；

风机（4）；所述风机（4）设在外壳（1）上，风机（4）将外界的空气引导至冷气流道（12）中；

燃烧喷嘴（3）；所述燃烧喷嘴（3）设在隔热内壳（2）上，燃烧喷嘴（3）的出火口位于热气流道（28）中，燃烧喷嘴（3）的出火口与每个电堆腔套（8）的距离相同从而使每个电堆腔套（8）受热均匀，燃烧喷嘴（3）的进气口与外界燃气连通；以及

一个以上的废气过滤结构；所述每个废气过滤结构设在对应的陶瓷管组（9）的出气口处且位于电堆腔套（8）的上部从而过滤燃烧喷嘴（3）及陶瓷管组（9）产生的废气。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于所述废气过滤结构包括多孔陶瓷（7）、泡沫镍（6）及氧化铝载体催化剂（5）；所述多孔陶瓷（7）、泡沫镍（6）及氧化铝载体催化剂（5）依次叠加，多孔陶瓷（7）的底部设在陶瓷管组（9）的出气口处且位于电堆腔套（8）的上部，燃烧喷嘴（3）及陶瓷管组（9）产生的废气依次经过多孔陶瓷（7）、泡沫镍（6）及氧化铝载体催化剂（5）过滤后排至外界。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于还包括下隔热板（10）；所述下隔热板（10）设在隔热内壳（2）及外壳（1）的底部，所述陶瓷管组（9）的下部插设在下隔热板（10）上。

4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于还包括上隔热板（11），

在所述隔热内壳（2）的内壁的上部设有安装环槽（24），所述上隔热板（11）套设在每个电堆腔套（8）的上部，上隔热板（11）的边缘插设在安装环槽（24）上。

5.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于在所述隔热内壳（2）的外壁上设有外导风片（22），在隔热内壳（2）的内壁上设有内导风片（26），所述外导风片（22）使冷气流道（12）的空气流动更加顺畅，所述内导风片（26）使热气流道（28）的空气流动更加顺畅。

6.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于在所述隔热内壳（2）内壁的两侧设有定位块（25），所述定位块（25）的端部抵靠在电堆腔套（8）上从而使电堆腔套（8）更加稳固。

7.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于在所述隔热内壳（2）的顶部设有出气口（21），所述电堆腔套（8）的上端通过出气口（21）与外界连通。