CN114361496B - 一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电化学反应装置技术领域，公开了一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置，设置有箱体，箱体内部设置有解析板，相邻两层解析板之间形成流道；箱体上设有阳极气体出口管、阳极气体入口管、热电偶保护板、阴极气体入口管孔、阴极气体出口管孔、出水口、进水口；控制柜，位于阳极接线柱和阴极接线柱的一侧；箱体外部连接有中央控制模块和液体增压模块，中央控制模块用于通过控制器控制液体增压模块对电化学反应进行调节。本发明可以有效减少电量消耗，降低资源消耗，通过压缩液体来控制电化学反应装置进行升温或降温处理，这样，还可以进一步控制电化学反应装置的反应速率，进而可以提高电化学反应装置的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于电化学反应装置技术领域，尤其涉及一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置。
背景技术
目前，燃料电池和电解池均是能源转化装置，区别在于，燃料电池能够将燃料所具有的化学能转换成电能，而电解池能够将电能转换成电解产气的化学能。
一般地，固体氧化物燃料电池和电解池均包括阳极、阴极和电解质。其中，每个电池单元包括多孔板和连接板等结构，现有的电池单元在制作时，一般将电池单元的各个部分分别制作后，再将各个部分连接成一体，此过程需要多次高温烧结，效率极低，且烧结过程对温度、气氛等因素极为敏感，因此传统制备工艺成品率极低，其制备的电池成本也因此较高。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
转化效率低，同时，现有技术通过控制直流电源电流大小或者控制固体反应物反应面积来控制反应速度，响应时间长，而且控制精度低，不容易实现有效的控制。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置。
本发明是这样实现的，一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置设置有箱体；
所述箱体内部设置有解析板，相邻两层解析板之间形成流道；
所述箱体上设有阳极气体出口管、阳极气体入口管、热电偶保护板、阴极气体入口管孔、阴极气体出口管孔、出水口和进水口；
控制柜，位于阳极接线柱和阴极接线柱的一侧；
所述箱体外部连接有中央控制模块和液体增压模块，所述中央控制模块用于通过控制器控制液体增压模块对电化学反应进行调节；
所述流道里侧设置有流速测量模块，所述流速测量模块用于通过流速传感器对流道内的液体流速进行实时检测，并将检测结果传递到中央控制模块；
所述中央控制模块通过接收的流速传感器采集的流量信息对液体增压模块的增压功率进行调节。
进一步，所述热电偶插入两热电偶保护板之间且热电偶温度传感器与燃料电池同一高度，热电偶保护板镶嵌在底座的热电偶保护管凹槽内。
进一步，所述阳极气体入口管和阳极气体出口管分别插入箱体底座内侧的阳极气体入口和阳极气体出口，通过出气口排出阳极尾气。
进一步，所述阴极气体入口管和阴极气体出口管插入底座的阴极气体入口和底座阴极气体出口中。
进一步，所述阴极气体入口管、阴极气体出口管和热电偶保护板与底座密封连接为硅胶密封。
进一步，所述控制柜在所述箱体阳极接线柱和阴极接线柱的一侧，用于控制所述箱体内的电化学反应；所述控制柜内的直流电源的阳极通过阳极铜排与所述若干个阳极接线柱电连接，所述直流电源的阴极通过阴极铜排与所述若干个阴极接线柱电连接；所述控制柜设置有用于控制所述控制阀门的控制开关。
进一步，各个气体出入口与相应的外部管道的连接入口处分别各设置一个控制阀门，所述控制阀门的驱动方式为电动驱动或者空气驱动；进水口、出水口、与相应的外部管道之间设有流量计。
进一步，所述中央控制模块实现电化学反应控制功能的具体步骤包括：
步骤一，接收到电化学反应装置的启动指令；
步骤二，启动中央控制模块供电状态；
步骤三，向液体增压装置输送液体，实现增压；
步骤四，控制电极的供电参数，控制反应速度。
进一步，所述存储器及数据读取采用非暂态可读存储方法，所述非暂态可读存储方法存储控制单元步骤，通过程序执行电化学反应装置的步骤。
进一步，所述中央控制模块对液体增压模块的增压功率进行调节的方法包括：
(1)获取液体增压模块的一次控制过程的有功功率时间曲线；
(2)确定液体增压模块响应指令并越出死区开始功率调节的时刻，该时刻对应的出力，即起始功率，以及发电机组进入目标功率死区范围的时刻，该时刻对应的出力，启停磨消耗的时间，以及启停磨期间维持的功率；
(3)计算液体增压模块功率调节的三角形参数以及功率调节的最短调节轨迹参数；
(4)对液体增压模块功率调节能力的线性特性进行评价，确定液体增压模块的实际功率调节特性接近于其申报的线性调节特性。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明可以有效减少电量消耗，降低资源消耗。同时，通过压缩液体来控制电化学反应装置进行升温或降温处理，还可以进一步控制电化学反应装置的反应速率，进而可以提高电化学反应装置的工作效率。
本发明通过中央控制模块对液体增压模块的增压功率进行调节，运行人员优先选择线性特性好的增压机参与调节，从而保障机组可以快速准确地达到设定的功率运行点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于高温固体氧化物的电化学反应装置的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的气体口孔的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的电极的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的热电偶的结构示意图。
图5是本发明实施例提供的控制单元流程图。
图6是本发明实施例提供的中央控制模块对液体增压模块的增压功率进行调节的方法流程图。
图中：1、箱体；2、控制器；3、阳极气体出口；4、阳极气体入口；5、阴极气体入口；6、阴极气体出口；7、阴极接线柱；8、阳极接线柱；9、出水口； 10、进水口；11、控制阀；12、热电偶保护板；13、热电偶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的用于高温固体氧化物的电化学反应装置中箱体1上部设有阴极7和阳极8，在接线柱一侧设有控制器2，箱体左侧设有阳极气体出口3和阳极气体入口4，在所述箱体1右侧设有阴极气体出口6和阴极气体入口5，箱体前侧设有出水口9和右侧的进水口10，所述气体出口、气体入口外侧设有控制阀11，进水口10、出水口9用于反应后的排水工作。流道里侧设置有流速测量模块，流速测量模块用于通过流速传感器对流道内的液体流速进行实时检测，并将检测结果传递到中央控制模块；中央控制模块通过接收的流速传感器采集的流量信息对液体增压模块的增压功率进行调节。
如图2所示，本发明实施例中的阳极气体出口3连接各个反应密闭箱上端的阳极，阴极气体入口5连接各个反应空间的阴极，当阳极生成气体后都排放到阳极气体通道内通过阳极气体出口3排出，与之对应的阴极气体出口3 也是如此。
如图3所示，本发明实施例中的电极中的阴极7通过阴极铜排与所述若干个阴极接线柱电连接，阳极8通过阳极铜排与所述若干个阳极接线柱电连接。
如图4所示，本发明实施例提供的控制单元的流程包括：
S401：接收到电化学反应装置的启动指令；
S402：启动中央控制模块供电状态；
S403：向液体增压装置输送液体，实现增压；
S404：控制电极的供电参数，控制反应速度。
如图5所示，是热电偶示意图，图中热电偶13插入两热电偶保护板12之间，热电偶保护板12镶嵌在底座的热电偶保护管凹槽内。
箱体1上部设有阴极7和阳极8连接控制器2，控制器2连接阴极7，进而控制若干个阴极接线柱供电；通过控制阳极8连接的若干个阳极接线柱控制反应的快慢。箱体1左侧设有阳极气体出口3和阳极气体入口4，在所述箱体1右侧设有阴极气体出口6和阴极气体入口5，箱体前侧设有出水口9和右侧的进水口10，所述气体出口、气体入口外侧设有控制阀11，进水口10、出水口9用于反应后的排水工作。
如图6所示，中央控制模块对液体增压模块的增压功率进行调节的方法包括：
S101，获取液体增压模块的一次控制过程的有功功率时间曲线；
S102，确定液体增压模块响应指令并越出死区开始功率调节的时刻，该时刻对应的出力，即起始功率，以及发电机组进入目标功率死区范围的时刻，该时刻对应的出力，启停磨消耗的时间，以及启停磨期间维持的功率；
S103，计算液体增压模块功率调节的三角形参数以及功率调节的最短调节轨迹参数；
S104，对液体增压模块功率调节能力的线性特性进行评价，确定液体增压模块的实际功率调节特性接近于其申报的线性调节特性。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述用于高温固体氧化物的电化学反应装置设置有箱体；
所述箱体内部设置有解析板，相邻两层解析板之间形成流道；
所述箱体上设有阳极气体出口管、阳极气体入口管、热电偶保护板、阴极气体入口管孔、阴极气体出口管孔、出水口和进水口；
控制柜，位于阳极接线柱和阴极接线柱的一侧；
所述箱体外部连接有中央控制模块和液体增压模块，所述中央控制模块用于通过控制器控制液体增压模块对电化学反应进行调节；
所述流道里侧设置有流速测量模块，所述流速测量模块用于通过流速传感器对流道内的液体流速进行实时检测，并将检测结果传递到中央控制模块；
所述中央控制模块通过接收的流速传感器采集的流量信息对液体增压模块的增压功率进行调节；
所述中央控制模块对液体增压模块的增压功率进行调节的方法包括：
(1)获取液体增压模块的一次控制过程的有功功率时间曲线；
(2)确定液体增压模块响应指令并越出死区开始功率调节的时刻，该时刻对应的出力，即起始功率，以及发电机组进入目标功率死区范围的时刻，该时刻对应的出力，启停磨消耗的时间，以及启停磨期间维持的功率；
(3)计算液体增压模块功率调节的三角形参数以及功率调节的最短调节轨迹参数；
(4)对液体增压模块功率调节能力的线性特性进行评价，确定液体增压模块的实际功率调节特性接近于其申报的线性调节特性。
2.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述热电偶插入两热电偶保护板之间且热电偶温度传感器与燃料电池同一高度，热电偶保护板镶嵌在底座的热电偶保护管凹槽内。
3.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述阳极气体入口管和阳极气体出口管分别插入箱体底座内侧的阳极气体入口和阳极气体出口，通过出气口排出阳极尾气。
4.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述阴极气体入口管和阴极气体出口管插入底座的阴极气体入口和底座阴极气体出口中。
5.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述阴极气体入口管、阴极气体出口管和热电偶保护板与底座密封连接为硅胶密封。
6.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述控制柜在所述箱体阳极接线柱和阴极接线柱的一侧，用于控制所述箱体内的电化学反应；所述控制柜内的直流电源的阳极通过阳极铜排与所述若干个阳极接线柱电连接，所述直流电源的阴极通过阴极铜排与所述若干个阴极接线柱电连接；所述控制柜设置有用于控制所述控制阀门的控制开关。
7.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，各个气体出入口与相应的外部管道的连接入口处分别各设置一个控制阀门，所述控制阀门的驱动方式为电动驱动或者空气驱动；进水口、出水口、与相应的外部管道之间设有流量计。
8.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，所述中央控制模块实现电化学反应控制功能的具体步骤包括：
步骤一，接收到电化学反应装置的启动指令；
步骤二，启动中央控制模块供电状态；
步骤三，向液体增压装置输送液体，实现增压；
步骤四，控制电极的供电参数，控制反应速度。
9.如权利要求1所述的用于高温固体氧化物的电化学反应装置，其特征在于，存储器及数据读取采用非暂态可读存储方法，所述非暂态可读存储方法存储控制单元步骤，通过程序执行电化学反应装置的步骤。
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