CN220652051U - 一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，包括板腔结构、燃气进气管、空气进气管、燃气回收管以及空气排出管，所述板腔结构整体采用板体折弯进行拼接焊接形成腔室，在板腔结构内部设置有隔板，通过隔板将板腔结构内部腔室分隔成上燃气进气腔道和下空气进气腔道，其中上燃气进气腔道与燃气进气管、燃气回收管相连，下空气进气腔道与空气进气管、空气排出管相连；所述板腔结构上侧设置有电堆安装平面，在电堆安装平面上设置有若干个电堆接口；所述电堆安装平面上安装有若干组电堆结构，且电堆结构与电堆接口相互对应设置；采用板冲压和折弯工艺，进行拼接焊接，大大减少焊接工作量和难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统。
背景技术
燃料电池(Fuel cell)，是一种使用燃料进行化学反应产生电力的装置。最常见是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池，由于燃料价格便宜，加上对人体无化学危险、对环境无害，发电后产生纯水和热。甲烷(CH4)燃料电池就是用天然气或沼气(主要成分为CH4)作为燃料的电池，与空气中的氧化剂O2反应生成CO2和H2O，反应中得失电子就可产生电流从而发电。甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能,其效率高、污染低，是一种很有前途的能源利用方式。传统燃料电池使用氢为燃料,氢不易制取又难以储存，导致燃料电池成本居高不下。这是目前其他所有动力来源无法做到的。
甲烷燃料电池(SOFC)有别于氢燃料电池，甲烷燃料电池工作时，需要高温环境(600～800℃)，而普通的金属材料在高温环境中容易氧化，产生的氧化物对电解质有毒害，所以甲烷燃料电池采用高温镍合金(Alloy625，310S)作为燃气和空气管路系统的材料，但是高温镍合金材料在焊接和加工性方面性能差，焊接难度非常大，切市面上难以购买现成的管路原材料，导致甲烷燃料电池整个系统设备的生产成本居高不下，很难具备市场推广经济可行性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，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：一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，包括板腔结构、燃气进气管、空气进气管、燃气回收管以及空气排出管，所述板腔结构整体采用板体折弯进行拼接焊接形成腔室，在板腔结构内部设置有隔板，通过隔板将板腔结构内部腔室分隔成上燃气进气腔道和下空气进气腔道，其中上燃气进气腔道与燃气进气管、燃气回收管相连，下空气进气腔道与空气进气管、空气排出管相连；所述板腔结构上侧设置有电堆安装平面，在电堆安装平面上设置有若干个电堆接口；所述电堆接口通过供气管与上燃气进气腔道相连，所述电堆安装平面上安装有若干组电堆结构，且电堆结构与电堆接口相互对应设置。
优选的，所述板腔结构的材质为Alloy板材，所述板腔结构的侧板设计有定位槽。
优选的，所述上燃气进气腔道内焊接导流板和隔流板，所述电堆接口与电堆结构相连的部位设置节流环。
优选的，所述板腔结构与燃气进气管、空气进气管、燃气回收管以及空气排出管之间采用高镍合金钢管、柔性波纹管组合的方式进行连接。
优选的，所述燃气进气管、空气进气管、燃气回收管、空气排出管均配备传感器螺座，所述传感器螺座配套设置有温度传感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、减少对原材料(高镍合金钢管，波纹管等)的依赖，主体采用板腔结构，以板材为主；
2、采用板冲压和折弯工艺，进行拼接焊接，避免管管对焊，大大减少焊接工作量和难度；
3、采用板腔结构，让燃料气和空气在板腔内部进行流通，取消原有的管路系统，从而降低泄露率，增加可靠性；
4、采用镍合金板材进行加工，直缝焊接，易于整形和焊接操作，采用更为便宜的板材进行折弯冲压等加工工艺，配合后道的二次机加工保证尺寸和形位公差；
5、采用板腔结构，集成了原有的燃气和空气管路的同时，也将原有的电堆支架和混合器全部集成在一起，大大优化的安装便利性，只需将电堆放置在板腔结构上进行螺栓连接即可，整个SOFC系统大大缩小的尺寸。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中标号：1、板腔结构；2、燃气进气管；3、空气进气管；4、燃气回收管；5、空气排出管；6、供气管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，包括板腔结构1、燃气进气管2、空气进气管3、燃气回收管4以及空气排出管5，所述板腔结构1整体采用板体折弯进行拼接焊接形成腔室，在板腔结构1内部设置有隔板，通过隔板将板腔结构1内部腔室分隔成上燃气进气腔道和下空气进气腔道，其中上燃气进气腔道与燃气进气管2、燃气回收管4相连，下空气进气腔道与空气进气管3、空气排出管5相连；所述板腔结构1上侧设置有电堆安装平面，在电堆安装平面上设置有若干个电堆接口；所述电堆接口通过供气管6与上燃气进气腔道相连，所述电堆安装平面上安装有若干组电堆结构，且电堆结构与电堆接口相互对应设置。
进一步的，所述板腔结构1的材质为Alloy625板材，所述板腔结构1的侧板设计有定位槽。
进一步的，所述上燃气进气腔道内焊接导流板和隔流板，所述电堆接口与电堆结构相连的部位设置节流环。
进一步的，所述板腔结构1与燃气进气管2、空气进气管3、燃气回收管4以及空气排出管5之间采用高镍合金钢管、柔性波纹管组合的方式进行连接。
进一步的，所述燃气进气管2、空气进气管3、燃气回收管4、空气排出管5均配备传感器螺座，所述传感器螺座配套设置有温度传感器。
工作原理：板腔结构1整体采用Alloy625板材进行折弯，然后进行拼接焊接。在板腔结构1内部设置隔板进行隔离，形成上燃气进气腔道和下空气进气腔道；上燃气进气腔道和下空气进气腔道分别与燃气进气管2、燃气回收管4和空气进气管3、空气排出管5相连，用于燃气、空气的流动，满足使用需求。在上燃气进气腔道内焊接导流板和隔流板，以便燃气均匀流散到各个电堆接口，以保障每一个电堆的燃气进气均匀。在板腔结构1的侧板设计有定位槽，以便中间隔板焊接定位及整体焊接应力释放，减少焊接变形量进而保证整体的形位和尺寸公差。电堆接口与电堆结构相连的部位设置节流环，节流环的节流口径设置多种不同的尺寸，以精确控制并调节每一个出口的燃气流量。
板腔结构1与燃气进气管2、空气进气管3、燃气回收管4以及空气排出管5之间采用高镍合金钢管、柔性波纹管组合的方式进行连接，以减少热应力变形导致电堆固定配合面的变形，进而保证固定连接面的密封性。板腔结构1设置两组，其与电堆结构进行螺栓连接固定；电堆结构固定在电堆安装平面，电堆安装平面为二次机加工平面，以保证平面的光洁度和平面度。
燃气进气管2、空气进气管3、燃气回收管4、空气排出管5均配备传感器螺座，在整体系统安装完毕后，插装相应的传感器，对每一个进排气口的气体温度进行实时监测。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，其特征在于：包括板腔结构(1)、燃气进气管(2)、空气进气管(3)、燃气回收管(4)以及空气排出管(5)，所述板腔结构(1)整体采用板体折弯进行拼接焊接形成腔室，在板腔结构(1)内部设置有隔板，通过隔板将板腔结构(1)内部腔室分隔成上燃气进气腔道和下空气进气腔道，其中上燃气进气腔道与燃气进气管(2)、燃气回收管(4)相连，下空气进气腔道与空气进气管(3)、空气排出管(5)相连；所述板腔结构(1)上侧设置有电堆安装平面，在电堆安装平面上设置有若干个电堆接口；所述电堆接口通过供气管(6)与上燃气进气腔道相连，所述电堆安装平面上安装有若干组电堆结构，且电堆结构与电堆接口相互对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，其特征在于：所述板腔结构(1)的材质为Alloy625板材，所述板腔结构(1)的侧板设计有定位槽。
3.根据权利要求1所述的一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，其特征在于：所述上燃气进气腔道内焊接导流板和隔流板，所述电堆接口与电堆结构相连的部位设置节流环。
4.根据权利要求1所述的一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，其特征在于：所述板腔结构(1)与燃气进气管(2)、空气进气管(3)、燃气回收管(4)以及空气排出管(5)之间采用高镍合金钢管、柔性波纹管组合的方式进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种模块化板腔结构的甲烷燃料电池燃气空气系统，其特征在于：所述燃气进气管(2)、空气进气管(3)、燃气回收管(4)、空气排出管(5)均配备传感器螺座，所述传感器螺座配套设置有温度传感器。
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