TWI412714B - 一種固態氧化物燃料電池之高溫爐 - Google Patents

Description

一種固態氧化物燃料電池之高溫爐

本發明係有關一種固態氧化物燃料電池之高溫爐，尤其是指一種具可抽換式底座、可變式高溫爐體以及分段加熱層之固態氧化物燃料電池之高溫爐，其中，該負載底部為集中負載之一部分，隨固態氧化物燃料電池之數量多寡而改變高溫爐體大小。

固態氧化物燃料電池(SOFC)是一種具有高效率的能源產生器，其能源的轉換是由化學能直接轉換成電能，利用固態非多孔之金屬氧化物作為電解質，藉著氧離子在晶體中穿梭以進行離子傳送，通常以安定化氧化鋯(ZrO2)為電解質，操作溫度高。其優點為不需以貴金屬為觸媒，廢熱品值高，可與渦輪機形成循環，提高發電效率至65%，由於需要在高溫操作，故操作上會將固態氧化物燃料電池置放於高溫爐內部進行操作。

目前，固態氧化物燃料電池在進行操作時，無論固態氧化物燃料電池之數量多寡，皆使用整個高溫爐之熱源進行加熱，當進行燃料電池的測試時，往往開啟整個高溫爐的熱源來測試五片以下的固態氧化物燃料電池，進行測試時需要加熱整個高溫爐之內部體積，故在高溫爐的使用上有浪費能源之虞。此外，將固態氧化物燃料電池與熱平衡系統安裝於高溫爐上時，由於高溫爐之空間較小，熱平衡系統與固態氧化物燃料電池之間連接的管線複雜，直接在高溫爐上進行安裝較不方便。

綜合上述，因此亟需一種適用於五片以下固態氧化物燃料電池，可減少操作時之能源浪費，並且方便安裝固態氧化物燃料電池與熱平衡系統之固態氧化物燃料電池高溫爐來解決習用技術所產生之問題。

本發明係為一種適用於五片以下固態氧化物燃料電池，具有可變式高溫爐體及分段加熱層，並且方便安裝固態氧化物燃料電池與熱平衡系統之固態氧化物燃料電池高溫爐。

在一較佳實施例中，本發明提供一種固態氧化物燃料電池之高溫爐，其係包括：一框架，其係包含一第一滑軌組，該第一滑軌組連接於該框架；一爐體，其係包含一加熱區以及一爐體上蓋，該加熱區包含複數層加熱層，該複數層加熱層係可個別加熱，該爐體上蓋係包含一上蓋開口，該爐體設置於該框架內，係可在框架內上下移動；一導引渠道，其係設置於該爐體內部；一負載裝置，該導引渠道引導該負載裝置在該爐體內部之移動方向；一基座，其係包含一底座，一滑塊組，一第一絕緣磚，一第二絕緣棉層，一第二絕緣磚，以及一金屬底板，該滑塊組連接於該底座下方，使該滑塊組使該基座可於該第一滑軌組之上方滑動，該第一絕緣磚設置於該底座上方，該第二絕緣棉層設置於該第一絕緣磚上方，該第二絕緣磚設置於該第二絕緣棉層上方，該金屬底板連接於該第二絕緣磚，該金屬底板用來置放固態氧化物燃料電池；以及一推車，該推車包含一車座，一第二滑軌組，以及一滾輪組，該第二滑軌組連接於該車座，該滾輪組設置於該車座下方，該推車用來移動該基座，該推車藉該第二滑軌組來承載該基座，使該基座於該框架與該推車之間方便移動。

為使　貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本發明之系統的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得　審查委員可以了解本發明之特點，詳細說明陳述如下：

請參閱圖一、圖二、圖三以及圖四，圖一係為本發明之固態氧化物燃料電池之高溫爐示意圖；圖二係為加熱區之示意圖；圖三係為使用推車之第一狀態示意圖；圖四係為使用推車之第二狀態示意圖。

本發明提供一種固態氧化物燃料電池之高溫爐，該固態氧化物燃料電池之高溫爐1，其係包括：一框架10；一爐體11；一導引渠道12；一負載裝置13；一基座14；一推車15。該框架10，其係包含一第一滑軌組100以及一第一卡榫組101，該第一滑軌組100連接於該框架10，該第一卡榫組101連接於該第一滑軌組100；該爐體11，其係包含一加熱區110以及一爐體上蓋111，該加熱區110包含複數層加熱層，如圖二所示，本實施例中，該加熱區110包含第一加熱層1100、第二加熱層1101以及第三加熱層1102，每一層加熱層均可獨立進行加熱的動作，但該加熱區110之分層不以上述為限，該爐體上蓋111係包含一上蓋開口1110，該爐體11設置於該框架10內，該框架10具有引導該爐體11上下移動之功能，本實施例中，該爐體11利用一電動鋼纜裝置，使該爐體11在框架10內上下移動，但移動該爐體11之方法不以此為限；該導引渠道12，其係設置於該爐體11內部；該負載裝置13，其係包含一負載底部130，一第一絕緣棉層131以及一額外負載裝置132，該負載底部130之材質為絕熱材質，本實施例中，該負載底部130為絕緣磚。該第一絕緣棉層131其係連接於該負載底部130下方，該額外負載裝置132設置於該負載底部之上方，該負載裝置13藉由該導引渠道12可在該爐體11內部上下移動，使用時，該負載裝置13利用自然重力，對固態氧化物燃料電池提供負載，除可利用該負載裝置13來固定固態氧化物燃料電池之外，也可知道固態氧化物燃料電池加熱前後之高度變化，另外，更可以該負載裝置13來改變該爐體11內可容置之高度，使該爐體11內的容量可隨該負載裝置13升降，也就是固態氧化物燃料電池的高度而變。本實施例中，該負載底部130之橫截面尺寸盡量等於該上蓋開口1110之橫截面尺寸以及該爐體11內部之橫截面，使得該負載底部130於該上蓋開口1110的位置或是該爐體11之內部時能夠成為該負載底部130下方空間之上蓋，以減少加熱時熱能損失的狀況。另外，當該負載裝置13壓住固態氧化物燃料電池時，該負載底部130透過該第一絕緣棉層131與固態氧化物燃料電池接觸，該第一絕緣棉層131可使該負載裝置13與固態氧化物燃料電池更為密合，由於固態氧化物燃料電池數量不同時，應當施予固態氧化物燃料電池的負載也會改變，此時便可調整該額外負載裝置132之重量，來因應不同數量之固態氧化物燃料電池；該基座14，其係包含一底座140，一滑塊組141，一第一絕緣磚142，一第二絕緣棉層143，一第二絕緣磚144，一金屬底板145，以及複數個孔洞146。該滑塊組141連接於該底座140下方，使該基座140透過該滑塊組141於該框架10內之該第一滑軌組100上滑動，並且，該第一卡榫組101可使該基座14固定於該第一滑軌組100之上方，該第一絕緣磚142設置於該底座140上方，該第二絕緣棉層143設置於該第一絕緣磚142上方，該第二絕緣磚144設置於該第二絕緣棉層143上方，該金屬底板145連接於該第二絕緣磚144。本實施例中，該第一絕緣磚142與該第二絕緣棉層143之橫截面尺寸等於該底座140之橫截面尺寸，該第二絕緣磚144與該金屬底板145之橫截面尺寸等於或是小於該爐體11之內部之橫截面尺寸，使該第二絕緣磚144相對其下方為一凸起的區域，使該爐體下降而蓋到該基座上時，該第二絕緣磚144與該金屬底板145可位於該爐體內部，而該第二絕緣棉層143可使該爐體11更能密合於該基座14。該孔洞146用來使熱平衡系統(BOP)通過該基座14後連接至固態氧化物燃料電池，熱平衡系統係為提供氣體給固態氧化物燃料電池、加熱氣體、量測固態氧化物燃料電池之溫度與電壓等等之作用，固態氧化物燃料電池、該熱平衡系統以及其間如何作動及連接之關係為熟知此項技術者所知悉，故於此不多加贅述；該推車15包含一車座150，一第二滑軌組151，一第二卡榫組152，以及一滾輪組153，該第二滑軌組151連接於該車座150，該第二卡榫組152連接於該第二滑軌組151，該第二卡榫組152可使該基座14固定於該第二滑軌組151之上方，該滾輪組153設置於該車座150下方，該推車15用來移動該基座14，該推車15藉該第二滑軌組151來承載該基座14，使該基座14於該第一滑軌組100與該第二滑軌組151之間方便移動，如圖三以及圖四所示。

本發明之該固態氧化物燃料電池之高溫爐1能夠因應不同數量的固態氧化物燃料電池，調整該爐體11內部之大小，來節省加熱之能源，藉由該負載裝置13的升降來改變該爐體11之內部空間，再根據該爐體之內部空間大小，來選擇使用該加熱區中之部分或是全部加熱層，例如，當僅有一個固態氧化物燃料電池時，該負載裝置13下壓至固態氧化物燃料電池，該爐體內部空間便縮小，故可僅使用到該固態氧化物燃料電池之高溫爐1中之該第一加熱層1100進行加熱，與習知技術相比，不需開啟高溫爐內之全部加熱層，故可達到節省能源之功效，另外，將固態氧化物燃料電池安裝於基座上時，由於基座與爐體之間空間較小直接在高溫爐上安裝固態氧化物燃料電池以及熱平衡系統較不方便，可使用本發明之該推車15，先將該基座14自該第一滑軌組100上移到該推車15之該第二滑軌組151上，該推車15可移至方便裝載固態氧化物燃料電池之空間，再對該基座14進行裝載固態氧化物燃料電池以及熱平衡系統的動作，安裝完畢再將裝有固態氧化物燃料電池以及熱平衡系統之該基座14自該第二滑軌組151移到該框架10內之第一滑軌組100上，即可完成將固態氧化物燃料電池以及熱平衡系統裝載於基座上的動作，以達到方便安裝之功效。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

1．．．固態氧化物燃料電池之高溫爐

10．．．框架

100．．．第一滑軌組

101．．．第一卡榫組

11．．．爐體

110．．．加熱區

1100．．．第一加熱層

1101．．．第二加熱層

1102．．．第三加熱層

111．．．爐體上蓋

1110．．．上蓋開口

12．．．導引渠道

13．．．負載裝置

130．．．負載底部

131．．．第一絕緣棉層

132．．．額外負載裝置

14‧‧‧基座

140‧‧‧底座

141‧‧‧滑塊組

142‧‧‧第一絕緣磚

143‧‧‧第二絕緣棉層

144‧‧‧第二絕緣磚

145‧‧‧金屬底板

146‧‧‧孔洞

15‧‧‧推車

150‧‧‧車座

151‧‧‧第二滑軌組

152‧‧‧第二卡榫組

153‧‧‧滾輪組

圖一係為本發明之固態氧化物燃料電池之高溫爐示意圖。

圖二係為加熱區之示意圖。

圖三係為使用推車之第一狀態示意圖。

圖四係為使用推車之第二狀態示意圖。

1‧‧‧固態氧化物燃料電池之高溫爐

10‧‧‧框架

100‧‧‧第一滑軌組

101‧‧‧第一卡榫組

11‧‧‧爐體

110‧‧‧加熱區

1100‧‧‧第一加熱層

1101‧‧‧第二加熱層

1102‧‧‧第三加熱層

111‧‧‧爐體上蓋

1110‧‧‧上蓋開口

12‧‧‧導引渠道

13‧‧‧負載裝置

130‧‧‧負載底部

131‧‧‧第一絕緣棉層

132‧‧‧額外負載裝置

14‧‧‧基座

140‧‧‧底座

141‧‧‧滑塊組

142‧‧‧第一絕緣磚

143‧‧‧第二絕緣棉層

144‧‧‧第二絕緣磚

145‧‧‧金屬底板

146‧‧‧孔洞

Claims (10)

1. 一種固態氧化物燃料電池之高溫爐，其係包括：一框架，其係包含一第一滑軌組，該第一滑軌組連接於該框架；一爐體，其係包含一加熱區以及一爐體上蓋，該加熱區包含複數層加熱層，該複數層加熱層係可個別加熱，該爐體上蓋係包含一上蓋開口，該爐體設置於該框架內，係可在框架內上下移動；一導引渠道，其係設置於該爐體內部；一負載裝置，該導引渠道引導該負載裝置在該爐體內部之移動方向；以及一基座，其係包含一底座，一滑塊組，一第一絕緣磚，一第二絕緣棉層，一第二絕緣磚，以及一金屬底板，該滑塊組連接於該底座下方，使該滑塊組使該基座可於該第一滑軌組之上方滑動，該第一絕緣磚設置於該底座上方，該第二絕緣棉層設置於該第一絕緣磚上方，該第二絕緣磚設置於該第二絕緣棉層上方，該金屬底板連接於該第二絕緣磚，該金屬底板用來置放固態氧化物燃料電池；該負載裝置利用自然下壓的方式，壓在固態氧化物燃料電池之上方，當該負載裝置的升降位置隨固態氧化物燃料電池之數量而變時，該爐體之內部空間亦隨之改變，使用者可根據該爐體之內部空間大小，來選擇使用該加熱區中之部分或是全部加熱層，以達節省能源之功效。
2. 如申請專利範圍第1項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該框架更包含一第一卡榫組，該第一卡榫組連接於該第一滑軌組，該基座藉由該第一卡榫組固定於該第一滑軌組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，更包含一推車，該推車包含一車座，一第二滑軌組，以及一滾輪組，該第二滑軌組連接於該車座，該滾輪組設置於該車座下方，該推車用來移動該基座，該推車藉該第二滑軌組來承載該基座，使該基座於該框架與該推車之間方便移動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該推車更包含一第二卡榫組，該第二卡榫組連接於該第二滑軌組，該基座藉由該第二卡榫組固定於該第二滑軌組。
5. 如申請專利範圍第1項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該負載裝置更包含一負載底部以及第一絕緣棉層，該負載底部透過該第一絕緣棉層與固態氧化物燃料電池接觸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，更包含一額外負載裝置，其係設置於該負載底部之上方，該額外負載裝置之重量隨固態氧化物燃料電池之數量而變。
7. 如申請專利範圍第5項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該負載底部之材質係為絕緣材質。
8. 如申請專利範圍第1項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該負載底部之橫截面尺寸等於該上蓋開口之橫截面尺寸以及該爐體內部之橫截面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該金屬底板之橫截面尺寸等於或是小於該爐體內部之橫截面尺寸，使該爐體下降至該基座時，該金屬底板位於該爐體內。
10. 如申請專利範圍第1項所述之固態氧化物燃料電池之高溫爐，該基座包含至少複數個孔洞，該孔洞用來使一熱平衡系統通過該基座而連接至該固態氧化物燃料電池。