CN217589004U - 一种含热量回收功能的sofc系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种含热量回收功能的SOFC系统，SOFC发电单元，包括燃料库，燃料库与电堆的进气端连接，空气压缩机通过第一进风管与电堆的进风端连接，电堆产生的电通过电子负载传输到用电模块；尾气利用单元，与电堆的出气端连接；电子负载的内部设有通气流道，通气流道的进气端通过第二进风管与第一进风管连通，通气流道的出气端通过出风管与尾气利用单元连接。本实用新型通过在SOFC发电单元中提供空气的第一进风管上连通第二进风管，第二进风管穿过电子负载内部对从而对其进行散热，不用额外使用换热风扇对其散热，减少不必要的电能消耗，换热后的空气通过出风管与尾气利用单元连接，充分利用发电过程产生的热量，提升系统的整体效益。

Description

一种含热量回收功能的SOFC系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种含热量回收功能的SOFC系统。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，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。被普遍认为是在未来会与质子交换膜燃料电池(PEMFC)一样得到广泛普及应用的一种燃料电池。

在SOFC系统中，系统输出效率是一个非常重要的指标，提升整体效率是目前各个厂家、研究所共同的任务，由于SOFC系统对输出电流、温度梯度十分敏感，不能快速的跟随用户调节输出功率，因此，这段时间就需要电子负载来吸收多余的功率，而这些电能往往被电子负载转换成热能，并用自带的散热风扇把热排向空气。一方面应用散热风扇会需要额外的用电，另一方面热量会完全排出，造成额外的电能消耗，产生的热量未充分利用，系统的整体效益不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种含热量回收功能的SOFC系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种含热量回收功能的SOFC系统，包括SOFC发电单元，SOFC发电单元，所述SOFC单元包括电堆，所述电堆的阳极与燃料库连接，所述电堆的阴极通过第一进风管与空气压缩机连接，所述电堆产生的电通过电子负载传输至用电模块；尾气利用单元，与所述电堆的阴极的出气端、阳极的出气端连接，所述尾气利用单元包括蓄水罐，所述电堆反应中产生尾气的热能与所述蓄水罐的水进行热交换；所述电子负载的内部设有通气流道，所述通气流道的进气端通过第二进风管与所述第一进风管连通，所述通气流道的出气端通过出风管与所述蓄水罐连接。

进一步，所述电堆的阳极通过第一进气管与所述燃料库连接，所述第一进气管上设有重整器。

进一步，所述电子负载上设有温度传感器，所述第二进风管上设有第二质量流量计，所述温度传感器、所述第二质量流量计与控制器连接。

进一步，所述尾气利用单元包括与所述电堆的出气端连接的燃烧器，所述燃烧器通过出气管连接有尾气换热器，所述尾气换热器通过循环水管与所述蓄水罐连接；所述出风管与所述蓄水罐连接。

进一步，所述第一进气管上设有燃气预热器，所述第一进风管上设有空气预热器。

进一步，还包括热能二次利用系统，包括连接于所述出气管上的通气管，所述通气管依次穿过所述燃气预热器、空气预热器后连接于所述通气管与所述出气管连接处的后端。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，由于本实用新型的含热量回收功能的SOFC系统通过在SOFC发电单元中提供空气的第一进风管上连通第二进风管，第二进风管穿过电子负载内部对从而对其进行散热，不用额外使用换热风扇对其散热，减少不必要的电能消耗，换热后的空气通过出风管与尾气利用单元连接，充分利用发电过程产生的热量，提升系统的整体效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的含热量回收功能的SOFC系统的流程示意图；

图2为本实用新型的电子负载的结构示意图；

图中所标各部件的名称如下：1、空气压缩机；2、第一进风管；3、第一质量流量计；4、第二质量流量计；5、第二进风管；6、空气预热器；7、电子负载；71、通气流道；8、用电模块；9、出风管；10、蓄水罐；11、循环水管；12、尾气换热器；13、出气管；14、燃烧器；15、电堆；16、通气管；18、重整器；19、燃气预热器；20、第一进气管；21、燃料库；22、温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-2，本实用新型的含热量回收功能的SOFC系统，包括SOFC发电单元，用于将化学能转化的电能供给到用电模块8，包括燃料库21，燃料库21通过第一进气管20与空气压缩机1连接，优选地第一进气管20上设有重整器18，空气压缩机1通过第一进风管2与电堆15的阴极连接，第一进风管2上连接有第一质量流量计3，便于控制第一进风管2的流量，电堆15产生的电通过电子负载7传输到用电模块8；尾气利用单元，与电堆15的出气端连接，用于将电堆15反应中产生的尾气二次利用；电子负载7的内部设有通气流道71，通气流道71的进气端通过第二进风管5与第一进风管2连通，第二进风管5上设有第二质量流量计4，通气流道71的出气端通过出风管9与尾气利用单元连接。电子负载7上设有温度传感器22，温度传感器22、第二质量流量计4与控制器连接。空气通过电子负载7的通气流道71，通过内部换热器换热，从而使电子负载7降温，将换热后的空气去到蓄水池换热，进行热量的合理利用，根据温度传感器22反馈的情况，控制器控制第二质量流量计4从而控制通过电子负载7的空气流量，增强电子负载7的降热稳定性，从而保证电子负载7可充分散热，且不会过度消耗资源，这样既可以保证电子负载7在各种工况下都能得到及时的散热并回收部分热量，不需要外加散热风扇给电子负载7散热，导致额外的用电。

尾气利用单元包括与电堆15的出气端连接的燃烧器14，燃烧器14通过出气管13连接有尾气换热器12，尾气换热器12通过循环水管11与蓄水罐10连接；出风管9与蓄水罐10连接。燃烧器14将未被利用的氢气和一氧化碳等合成气充分燃烧，形成高温二氧化碳、水蒸气等，经过尾气换热器12，将从蓄水罐10中经由循环水管11流通的水进行换热，一方面减少一氧化碳等废气的污染，另一方面可充分利用未被利用的化学能，从而转化为用户日常所需的热能。

第一进气管20上设有燃气预热器19，第一进风管2上设有空气预热器6。运用燃气预热器19、空气预热器6提起对燃气、空气进行预热，便于电堆15快速充分加工，避免电堆15自身用电预热，造成电堆15损伤，从而降低电堆15使用寿命。

还包括热能二次利用系统，包括连接于出气管13上的通气管16，通气管16依次穿过燃气预热器19、空气预热器6后连接于通气管16与出气管13连接处的后端。通气管16将燃烧器14产出的热量传导至燃气预热器19、空气预热器6中，减少燃气预热器19、空气预热器6的用电自身产热，二次利用尾气热能，节省能源；进一步的，通气管16的进气端与通气管16的出气端之间设有单向阀，防止换热后的气体回流，影响换热效率。

本实施例的工作原理：燃料库21内的燃料经由燃气预热器19加热，经由重整器18整合进入电堆15，外界气体经过空气压缩机1推动经由空气预热器6加热后进入电堆15，在电堆15中将燃料的化学能转化为电能，经电子负载7传输至家庭用户模块使用；电子负载7的通气流道71的入口端通过第二进风管5与第一进风管2连通，通气流道71的出口端经由蓄水罐10换热，通过电子负载7上的温度传感器22感应，实时反馈控制器控制第二质量流量阀控制第二进风管5道内空气流量，对通气流道71内空气流量实时调控从而对电子负载7充分散热；电堆15内未被利用的氢气、一氧化碳等通过燃烧器14充分燃烧后，经由尾气换热器12换热后排出，尾气换热器12通过循环水管11将蓄水罐10内的冷水进行换热；燃烧器14燃烧后的尾气通过通气管16流通经过燃气预热器19、空气预热器6后流出至尾气换热器12，利用尾气温度对燃气预热器19、空气预热器6进行加热，充分利用系统尾气热量；通过上述第二进风管5穿过电子负载7内部对从而对其进行散热，不用额外使用换热风扇对其散热，减少不必要的电能消耗，换热后的空气通过出风管9与尾气利用单元连接，充分利用发电过程产生的热量，提升系统的整体效益。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种含热量回收功能的SOFC系统，其特征在于，包括

SOFC发电单元，所述SOFC单元包括电堆(15)，所述电堆(15)的阳极与燃料库(21)连接，所述电堆(15)的阴极通过第一进风管(2)与空气压缩机(1)连接，所述电堆(15)产生的电通过电子负载(7)传输至用电模块(8)；

尾气利用单元，与所述电堆(15)的阴极的出气端、阳极的出气端连接，所述尾气利用单元包括蓄水罐(10)，所述电堆(15)反应中产生尾气的热能与所述蓄水罐(10)的水进行热交换；

所述电子负载(7)的内部设有通气流道(71)，所述通气流道(71)的进气端通过第二进风管(5)与所述第一进风管(2)连通，所述通气流道(71)的出气端通过出风管(9)与所述蓄水罐(10)连接。

2.根据权利要求1所述的含热量回收功能的SOFC系统，其特征在于：所述电堆(15)的阳极通过第一进气管(20)与所述燃料库(21)连接，所述第一进气管(20)上设有重整器(18)。

3.根据权利要求1所述的含热量回收功能的SOFC系统，其特征在于：所述电子负载(7)上设有温度传感器(22)，所述第二进风管(5)上设有第二质量流量计(4)，所述温度传感器(22)、所述第二质量流量计(4)与控制器连接。

4.根据权利要求2所述的含热量回收功能的SOFC系统，其特征在于：所述尾气利用单元还包括与所述电堆(15)的出气端连接的燃烧器(14)，所述燃烧器(14)通过出气管(13)连接有尾气换热器(12)，所述尾气换热器(12)通过循环水管(11)与所述蓄水罐(10)连接；所述出风管(9)与所述蓄水罐(10)连接。

5.根据权利要求4所述的含热量回收功能的SOFC系统，其特征在于：所述第一进气管(20)上设有燃气预热器(19)，所述第一进风管(2)上设有空气预热器(6)。

6.根据权利要求5所述的含热量回收功能的SOFC系统，其特征在于：还包括热能二次利用系统，包括连接于所述出气管(13)上的通气管(16)，所述通气管(16)依次穿过所述燃气预热器(19)、空气预热器(6)后连接于所述通气管(16)与所述出气管(13)连接处的后端。

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