CN113161577A - 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法 - Google Patents

一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113161577A
CN113161577A CN202110298136.5A CN202110298136A CN113161577A CN 113161577 A CN113161577 A CN 113161577A CN 202110298136 A CN202110298136 A CN 202110298136A CN 113161577 A CN113161577 A CN 113161577A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
air
molten carbonate
tail gas
air inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110298136.5A
Other languages
English (en)
Inventor
卢成壮
张瑞云
程健
杨冠军
黄华
白发琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaneng Clean Energy Research Institute
Huaneng Power International Inc
Original Assignee
Huaneng Clean Energy Research Institute
Huaneng Power International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaneng Clean Energy Research Institute, Huaneng Power International Inc filed Critical Huaneng Clean Energy Research Institute
Priority to CN202110298136.5A priority Critical patent/CN113161577A/zh
Publication of CN113161577A publication Critical patent/CN113161577A/zh
Priority to PCT/CN2021/114243 priority patent/WO2022193550A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04708—Temperature of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置及方法，包括燃料电池端板和换热装置，所述燃料电池端板上设置有燃料电池出气口和燃料电池进气口，所述换热装置上设置有空气进气口、燃料电池尾气入口、燃料电池尾气出口以及预热空气出口，所述燃料电池出气口通过燃料电池出气管道连接至燃料电池尾气入口，所述预热空气出口通过燃料电池进气管道连接至燃料电池进气口。本发明能够减少电池焙烧过程中对空气预热能耗，实现对熔融碳酸盐燃料电池的升温焙烧，提高燃料电池整体发电效率。

Description

一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法
技术领域
本发明涉及高温燃料电池领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法。
背景技术
熔融碳酸盐燃料电池作为一种高温燃料电池发电技术，具有高效、环境友好的特点，其主要由电极、隔膜、电解质和双极板组成。目前熔融碳酸盐燃料电池的启动过程，先经过原位焙烧去除内部的有机物，然后电解质浸入隔膜，最后燃料电池内部形成稳定的三相界面(电极-隔膜和电解质-电极)。目前现在对于熔融碳酸盐燃料电池升温焙烧过程是通过外部加热装置对电堆和空气进行预热，预热后空气进入电堆内部，实现去除电堆中有机物。常规焙烧过程为一直不断对空气进行预热，这种焙烧方法增加了能耗，降低燃料电池发电的整体效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法，以克服目前燃料电池焙烧能耗增加的问题，本发明能够减少电池焙烧过程中对空气预热能耗，实现对熔融碳酸盐燃料电池的升温焙烧，提高燃料电池整体发电效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，包括燃料电池端板和换热装置，所述燃料电池端板上设置有燃料电池出气口和燃料电池进气口，所述换热装置上设置有空气进气口、燃料电池尾气入口、燃料电池尾气出口以及预热空气出口，所述燃料电池出气口通过燃料电池出气管道连接至燃料电池尾气入口，所述预热空气出口通过燃料电池进气管道连接至燃料电池进气口。
进一步地，所述空气进气口上连接有空气进气管道。
进一步地，所述空气进气管道上设置有能够对空气进行加热的加热装置。
进一步地，所述加热装置为间歇式可控加热装置。
进一步地，所述燃料电池端板为燃料电池阳极端板或燃料电池阴极端板。
进一步地，所述换热装置设置有若干个，若干个换热装置串联设置。
进一步地，所述换热装置包括内管和外管，内管的一端为空气进气口，另一端为预热空气出口，外管的一端为燃料电池尾气入口，另一端为燃料电池尾气出口。
进一步地，所述空气进气口和燃料电池尾气入口位于同一端，所述预热空气出口和燃料电池尾气出口位于同一端。
一种熔融碳酸盐燃料电池预热方法，熔融碳酸盐燃料电池的升温焙烧过程中通入加热空气，加热空气通过燃料电池进气管道进入燃料电池端板，空气与燃料电池内部的有机物参与反应，反应后的高温尾气通过燃料电池出气管道排出，进入换热装置，高温尾气与通入空气进行换热，换热后的空气通过燃料电池进气管道进入燃料电池内部参与内部有机物的焙烧。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
熔融碳酸盐燃料电池的升温焙烧过程中通入加热空气，加热空气通过燃料电池进气管道进入燃料电池端板，空气与燃料电池内部的有机物参与反应，反应后的高温尾气通过燃料电池出气管道排出，进入换热装置，高温尾气与通入空气进行换热，换热后的空气通过燃料电池进气管道进入燃料电池内部参与内部有机物的焙烧，本发明装置可以利用尾气中的余热对空气进行预热，减少外部加热对进气的热量消耗，升温后的气体进入燃料电池内部，对电池的有机物进行焙烧，实现燃料电池的升温焙烧，本发明在降低能耗的同时，提高燃料电池整体发电效率。
附图说明
图1是本发明的熔融碳酸盐燃料电池预热装置示意图；
图2是本发明的换热装置结构示意图。
其中，1-燃料电池端板；2-燃料电池出气管道；3-燃料电池进气管道；4-换热装置；5-空气进气口；6-燃料电池尾气入口；7-预热空气出口；8-燃料电池尾气出口。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种熔融碳酸盐燃料电池进气加热装置，包括燃料电池端板1和换热装置4，所述燃料电池端板1上设置有燃料电池出气口和燃料电池进气口，所述换热装置4上设置有空气进气口5、燃料电池尾气入口6、燃料电池尾气出口8以及预热空气出口7，所述燃料电池出气口通过燃料电池出气管道2连接至燃料电池尾气入口6，所述预热空气出口7通过燃料电池进气管道3连接至燃料电池进气口。
本发明的燃料电池预热装置是燃料电池进气和出气的换热，在开始的焙烧过程中，需利用外部加热，等温度上升后，空气利用预热装置进行换热，其中换热装置4连接的为燃料电池阳极或阴极端板的进气和尾气装置，以防止阴阳极进气的短路，为保证预热效果，可以将多个换热装置4进行串联连接，本发明不仅仅应用于熔融碳酸盐燃料电池，也可以用在其他高温燃料电池领域。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
熔融碳酸盐燃料电池的升温焙烧过程中需要空气通入，空气需要外部加热，空气通过燃料电池进气口及连接在燃料电池进气口的燃料电池出气管道2进入燃料电池端板1电池内部，空气与燃料电池内部的有机物参与反应，反应后的尾气通过燃料电池出气口排出。此时燃料电池出气口的尾气温度和燃料电池内部温度一致，为有效利用相对较高的温度，采用一个换热装置4，换热装置4上设置有空气进气口5、燃料电池尾气入口6、燃料电池尾气出口8以及预热空气出口7，所述燃料电池出气口通过燃料电池出气管道2连接至燃料电池尾气入口6，所述预热空气出口7通过燃料电池进气管道3连接至燃料电池进气口，空气通过空气进气口5进入，与有一定温度的尾气进行换热，此时经过换热的空气通过预热空气出口7及与燃料电池进气管道3相连进入燃料电池内部参与内部有机物的焙烧。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，包括燃料电池端板(1)和换热装置(4)，所述燃料电池端板(1)上设置有燃料电池出气口和燃料电池进气口，所述换热装置(4)上设置有空气进气口(5)、燃料电池尾气入口(6)、燃料电池尾气出口(8)以及预热空气出口(7)，所述燃料电池出气口通过燃料电池出气管道(2)连接至燃料电池尾气入口(6)，所述预热空气出口(7)通过燃料电池进气管道(3)连接至燃料电池进气口。
2.根据权利要求1所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述空气进气口(5)上连接有空气进气管道。
3.根据权利要求2所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述空气进气管道上设置有能够对空气进行加热的加热装置。
4.根据权利要求3所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述加热装置为间歇式可控加热装置。
5.根据权利要求1所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述燃料电池端板(1)为燃料电池阳极端板或燃料电池阴极端板。
6.根据权利要求1所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述换热装置(4)设置有若干个，若干个换热装置(4)串联设置。
7.根据权利要求1所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述换热装置(4)包括内管和外管，内管的一端为空气进气口(5)，另一端为预热空气出口(7)，外管的一端为燃料电池尾气入口(6)，另一端为燃料电池尾气出口(8)。
8.根据权利要求7所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，所述空气进气口(5)和燃料电池尾气入口(6)位于同一端，所述预热空气出口(7)和燃料电池尾气出口(8)位于同一端。
9.一种熔融碳酸盐燃料电池预热方法，采用权利要求1所述的一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置，其特征在于，熔融碳酸盐燃料电池的升温焙烧过程中通入加热空气，加热空气通过燃料电池进气管道(3)进入燃料电池端板(1)，空气与燃料电池内部的有机物参与反应，反应后的高温尾气通过燃料电池出气管道(2)排出，进入换热装置(4)，高温尾气与通入空气进行换热，换热后的空气通过燃料电池进气管道(3)进入燃料电池内部参与内部有机物的焙烧。
CN202110298136.5A 2021-03-19 2021-03-19 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法 Pending CN113161577A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110298136.5A CN113161577A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法
PCT/CN2021/114243 WO2022193550A1 (zh) 2021-03-19 2021-08-24 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110298136.5A CN113161577A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113161577A true CN113161577A (zh) 2021-07-23

Family

ID=76887798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110298136.5A Pending CN113161577A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113161577A (zh)
WO (1) WO2022193550A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193550A1 (zh) * 2021-03-19 2022-09-22 华能国际电力股份有限公司 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1151574C (zh) * 2002-04-16 2004-05-26 上海交通大学 熔融碳酸盐燃料电池蒸汽轮机联合发电系统
FI119266B (fi) * 2005-01-03 2008-09-15 Waertsilae Finland Oy Esilämmitysjärjestely polttokennolaitteistossa
FI119490B (fi) * 2006-06-22 2008-11-28 Waertsilae Finland Oy Esilämmitysjärjestely polttokennolaitteistossa
CN102456898B (zh) * 2010-10-20 2017-06-30 上海新奥能源科技有限公司 燃料电池燃气轮机热电联产系统
CN113161577A (zh) * 2021-03-19 2021-07-23 华能国际电力股份有限公司 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022193550A1 (zh) * 2021-03-19 2022-09-22 华能国际电力股份有限公司 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022193550A1 (zh) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104810535A (zh) 一种有效利用余热的重整制氢燃料电池发电模块
CN108172863A (zh) 燃料电池系统及其快速启动方法
CN103825037A (zh) 一种燃料电池冷启动快速加热系统及方法
CN111987744A (zh) 一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统
CN111525166A (zh) 一种混合高温燃料电池发电系统和方法
CN206685472U (zh) 一种大功率熔融碳酸盐燃料电池堆
CN113161577A (zh) 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置和方法
CN104733746A (zh) 一种低温与中高温燃料电池联合运行系统
CN201593925U (zh) 太阳能电池烧结炉冷却装置
CN212011147U (zh) 一种混合高温燃料电池发电系统
CN105161747B (zh) 一种可拆卸的固体氧化物燃料电池堆
CN214313265U (zh) 一种熔融碳酸盐燃料电池预热装置
CN1151575C (zh) 固体氧化物燃料电池蒸汽轮机联合发电系统
CN111649328A (zh) 一种应用于熔融碳酸盐燃料电池的天然气加热炉系统和方法
CN108172862A (zh) 一种具有气体预热功能的燃料电池系统
CN104157890A (zh) 一种氢燃料电池热水利用系统
CN212849881U (zh) 一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统
CN210403905U (zh) 一种利用燃料电池余热加热甲酸反应器的加热系统
CN220062627U (zh) 一种废旧电池中温裂解热能回收利用装置
CN219793141U (zh) 一种阳极预热装置
CN219086008U (zh) 一种可控制sofc电堆阴极与阳极供气温差的装置
CN218723228U (zh) 一种石墨化炉余热利用装置
CN217361662U (zh) 一种基于固体氧化物电池的储能系统
CN204497323U (zh) 循环式燃料电池系统
CN1240156C (zh) 煤气化两级高温燃料电池发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination