CN109361005A - 一种固体氧化物燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池装置，包括多个柱状燃料电池，所述柱状燃料电池利用在内部流动路径中流动的燃料气体或氧化剂气体来发电，其中所述多个柱状燃料电池均由第一电池组和第二电池组形成，包括在第一电池组和第二电池组中的多个燃料电池竖立固定在一矩形基座上，并且所述第一电池组和第二电池组分别被矩形盖封盖，所述矩形基座和矩形盖均为中空，并且所述矩形基座和矩形盖以及所述第一电池组和第二电池组内部联通构成所述内部流动路径，并且所述矩形基座上布置有第二歧管，所述矩形盖相互联通并且至少一个矩形盖上布置有第一歧管。

Description

一种固体氧化物燃料电池装置
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种固体氧化物燃料电池装置。
背景技术
固体氧化物燃料电池装置(固体氧化物燃料电池：以下也称为“SOFC”)是包括燃料电池的燃料电池装置，所述燃料电池由具有氧化物离子传导性的固体电解质作为电解质组成，电极设置在所述燃料电池上。固体电解质的两面等。固体氧化物燃料电池装置，其具有设置在模块容器中的多个燃料电池，通过将燃料气体供应到燃料电池的一个电极(燃料电极)并供应氧化剂气体(例如空气)来提取由发电反应产生的电力。和氧气)到另一个电极(空气电极)。固体氧化物燃料电池装置相对于其他燃料电池装置(例如聚合物电解质燃料电池装置)在相对高的温度下操作，例如，约700至1000℃。作为固体氧化物燃料电池装置中使用的燃料电池，有国内外专利公开描述的扁平圆柱形电池，圆柱形单元电池，圆柱形水平条纹类型电池等是已知的现有技术。
作为这样的燃料电池装置，需要高燃料利用率(Uf)和高发电效率。两级级联型燃料电池装置是提出以提高燃料利用率和发电效率，其中燃料电池阵列被分成处于第一阶段和第二阶段的两个电池组，以及将第一阶段的燃料电池的发电中剩余的燃料气体供应到燃料电池的燃料气体的级联利用第二阶段的提升。然而，难以将这种两级级联型燃料电池应用于使用传统圆柱形燃料电池的燃料电池堆和燃料电池装置。这是因为出现了燃料电池装置的结构变得复杂，并且阻碍了燃料电池装置的小型化的问题。特别是在燃料电池装置中，在发电中未使用的燃料气体(废气)被燃烧以加热重整器并将原料气体重整为重整器中的含氢的燃料气体。然而，在应用两级燃料电池的情况下，当燃料气体从燃料电池下方供应到初级侧的燃料电池时，在初级侧的燃料电池中未使用的燃料气体被返回燃料电池上方。该燃料气体被供应到次级侧的燃料电池。因此，废气从次级侧的燃料电池下方排出。在这种情况下，需要用于将废气排放到安装在传统燃料电池上方的燃烧部分的管道。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种在本申请的优先权日是或曾经是公共常识的一部分。
发明内容
本发明提出了一种固体氧化物燃料电池装置，包括多个柱状燃料电池，所述柱状燃料电池利用在内部流动路径中流动的燃料气体或氧化剂气体来发电，其中所述多个柱状燃料电池均由第一电池组和第二电池组形成，包括在第一电池组和第二电池组中的多个燃料电池竖立固定在一矩形基座上，并且所述第一电池组和第二电池组分别被矩形盖封盖，所述矩形基座和矩形盖均为中空，并且所述矩形基座和矩形盖以及所述第一电池组和第二电池组内部联通构成所述内部流动路径，并且所述矩形基座上布置有第二歧管，所述矩形盖相互联通并且至少一个矩形盖上布置有第一歧管。
其中，包括在所述第一电池组中的所述燃料电池的纵向长度短于包括在所述第二电池组中的所述燃料电池的纵向长度。
其中供应到所述第一歧管的燃料气体顺序地流过所述第一电池组的内部流动路径和所述第二电池组的内部流动路径，然后从所述第二歧管排出。
其中，所述第一歧管由多个歧管构成。
其中，向所述第一歧管供应燃料气体的重整器设置在所述第二电池组中包括的所述多个燃料电池的上方，并且在所述多个燃料电池之间设置有燃烧部。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
实施例一：
本实施例解释所提出的一种固体氧化物燃料电池装置，包括多个柱状燃料电池，所述柱状燃料电池利用在内部流动路径中流动的燃料气体或氧化剂气体来发电，其中所述多个柱状燃料电池均由第一电池组和第二电池组形成，包括在第一电池组和第二电池组中的多个燃料电池竖立固定在一矩形基座上，并且所述第一电池组和第二电池组分别被矩形盖封盖，所述矩形基座和矩形盖均为中空，并且所述矩形基座和矩形盖以及所述第一电池组和第二电池组内部联通构成所述内部流动路径，并且所述矩形基座上布置有第二歧管，所述矩形盖相互联通并且至少一个矩形盖上布置有第一歧管。
其中，包括在所述第一电池组中的所述燃料电池的纵向长度短于包括在所述第二电池组中的所述燃料电池的纵向长度。
其中供应到所述第一歧管的燃料气体顺序地流过所述第一电池组的内部流动路径和所述第二电池组的内部流动路径，然后从所述第二歧管排出。其中，所述第一歧管由多个歧管构成，每一个电池组的矩形盖至少布置有一个第一歧管。其中，向所述第一歧管供应燃料气体的重整器设置在所述第二电池组中包括的所述多个燃料电池的上方，并且在所述多个燃料电池之间设置有燃烧部。
实施例二：
本例继续构造一种燃料电池装置，包括多个柱状燃料电池，所述柱状燃料电池利用在内部流动路径中流动的燃料气体和供应到外表面的氧化剂气体来发电，其中所述多个燃料电池由第一电池组和第二电池组形成。，包括在第一电池组中的燃料电池竖立，使得各个内部流动路径与歧管内部连通，包括在第二电池组中的多个燃料电池设置在包括在第一电池组中的多个燃料电池的上方。通过绝缘连通构件在燃料电池的纵向上的第一电池组，包括在第二电池组中的多个燃料电池的内部流动路径与包括在第一电池中的多个燃料电池的内部流动路径连通通过绝缘连通构件组，包括在第一电池组中的多个燃料电池串联电连接多个包括在第二电池组中的燃料电池串联电连接，并且第一电池组和第二电池组电连接。
其中，包括在第一电池组中的燃料电池的纵向长度短于包括在第二电池组中的燃料电池的纵向长度。其中，包括在所述第一电池组中的所述多个燃料电池中的所述两个或更多个燃料电池通过一个绝缘连通构件连接。
实施例三：
本实施例继续构造一种燃料电池装置，包括多个柱状燃料电池，所述柱状燃料电池利用在内部流动路径中流动的燃料气体和供应到外表面的氧化剂气体来发电，其中所述多个燃料电池由第一电池组和第二电池组形成。，第一电池组和第二电池组彼此分开排列，在包括在第一电池组中的多个燃料电池中，下端连接并固定，使得内部流动路径与第一电池组内部连通歧管和上端连接并固定，使得内部流动路径与第二歧管的内部连通，在包括在第二电池组中的多个燃料电池中，上端连接并固定成使得内部流动路径与第二歧管的内部连通，并且下端连接并固定，使得内部流动路径与第三歧管的内部连通，供应给第二歧管的燃料气体。第一歧管依次流过包括在第一电池组，第二歧管，包括在第二电池组中的多个燃料电池的内部流路和第三歧管中的多个燃料电池的内部流动路径，之后第一电池组中包含的多个燃料电池的数量与第一电池组中包含的燃料电池的数量相同，或者小于第一电池组中包括的燃料电池的数量。
其中，所述第一歧管和所述第三歧管彼此分开设置。其中所述第一歧管和所述第三歧管一体地构造为单个容器，并且所述容器的内部被分离成所述第一歧管，所述第一歧管将燃料气体供应到所述多个燃料电池中。第一电池组和第三歧管将从包括在第二电池组中的多个燃料电池排出的燃料气体排出到外部。
实施例四：
本例的一种燃料电池堆装置，用于通过燃料气体和氧化剂气体的反应发电，该燃料电池堆装置包括：多个柱状燃料电池，每个柱状燃料电池具有沿其纵向延伸的气体流动路径；多个电池堆每个燃料电池具有相对于纵向方向彼此平行设置的多个燃料电池，并且包括沿垂直于纵向方向的方向布置的第一电池堆和第二电池堆；将原料气体重整为燃料的重整器含氢气体；第一歧管，连接到设置在第一电池堆中的多个燃料电池的上端，并将从重整器供应的燃料气体从上方供应到设置在第一电池堆中的多个燃料电池；第二歧管连接到设置在第二电池堆中的多个燃料电池的下端，回收从第一电池堆排出的燃料气体，并且从下面将回收的燃料气体供应到设置在第二电池堆中的多个燃料电池。
其中所述多个电池堆仅由所述第一电池堆和所述第二电池堆组成，并且所述第一电池堆和所述第二电池堆各自由所述多个电池堆组成。其中所述重整器设置在所述第二电池堆上方。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统或设备等均是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种阶段。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合。可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术的发展许多元素仅是示例而不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
此外，尽管每个操作可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。另外，可以重新排列操作的顺序。一个过程可能有其他步骤。此外，可以通过硬件、软件、固件、中间件、代码、硬件描述语言或其任何组合来实现方法的示例。当在软件、固件、中间件或代码中实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质的非暂时性计算机可读介质中，并通过处理器执行所描述的任务。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，所述权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种固体氧化物燃料电池装置，包括多个柱状燃料电池，所述柱状燃料电池利用在内部流动路径中流动的燃料气体或氧化剂气体来发电，其中所述多个柱状燃料电池均由第一电池组和第二电池组形成 ，包括在第一电池组和第二电池组中的多个燃料电池竖立固定在一矩形基座上，并且所述第一电池组和第二电池组分别被矩形盖封盖，所述矩形基座和矩形盖均为中空，并且所述矩形基座和矩形盖以及所述第一电池组和第二电池组内部联通构成所述内部流动路径，并且所述矩形基座上布置有第二歧管，所述矩形盖相互联通并且至少一个矩形盖上布置有第一歧管。
2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其中，包括在所述第一电池组中的所述燃料电池的纵向长度短于包括在所述第二电池组中的所述燃料电池的纵向长度。
3.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其中供应到所述第一歧管的燃料气体顺序地流过所述第一电池组的内部流动路径和所述第二电池组的内部流动路径，然后从所述第二歧管排出。
4.根据权利要求3所述的燃料电池装置，其中，所述第一歧管由多个歧管构成。
5.根据权利要求4所述的燃料电池装置，其中，向所述第一歧管供应燃料气体的重整器设置在所述第二电池组中包括的所述多个燃料电池的上方，并且在所述多个燃料电池之间设置有燃烧部。
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