CN110600776A - 一种内重整固体氧化物燃料电池电堆 - Google Patents

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蒲健
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Abstract

本发明具体涉及一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，包括多个结构单元堆垛而成的电堆，位于电堆四周的气流缓冲腔和位于电堆上下两侧的端板，所述结构单元包括依次紧密贴合在一起的阴极气流分配板、连接体、阳极气流分配板和单电池，所述阳极气流分配板上浸渍有重整催化材料。本发明通过在阳极气流分配板的表面浸渍重整催化材料，将水蒸气和脱硫后天然气预热后直接通入电堆，气体在进入阳极反应区域之前完成重整反应，重整催化材料可以加快重整效率，能够有效地降低阳极积碳问题，简化了整个***。

Description

一种内重整固体氧化物燃料电池电堆
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种内重整固体氧化物燃料电池电堆。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一类将燃料化学能直接转换为电能的能量转化装置，具有效率高、无污染、噪音低等诸多优势，在动力电源、备用电源以及移动电源领域应用前景广阔。SOFC工作在高温条件下，燃料选择性广，除了纯氢气，还包括天然气、生物油等其他碳氢燃料，SOFC阳极材料主要是含Ni金属陶瓷，当直接使用碳氢燃烧时，容易在阳极发生积碳、破坏阳极结构。为了防止阳极积碳，燃料在进行电池反应之前会先通过外部重整将碳氢燃料转化为H2和CO，在搭建独立***时，独立的重整设计增加了***结构的复杂性，同时也降低了***整体的能量利用率。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，通过优化电池和电堆设计，通过内重整反应来简化***设计。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，包括多个结构单元堆垛而成的电堆，位于电堆四周的气流缓冲腔和位于电堆上下两侧的端板，所述结构单元包括依次紧密贴合在一起的阴极气流分配板、连接体、阳极气流分配板和单电池，所述阳极气流分配板上浸渍有重整催化材料。
本发明通过设置阳极气流分配板和阴极气流分配板代替电堆内的燃料空间和空气空间，并在阳极气流分配板的表面浸渍重整催化材料，将水蒸气和脱硫后天然气预热后直接通入电堆，气体在进入阳极反应区域之前完成重整反应，重整催化材料可以加快重整效率，能够有效地降低阳极积碳问题，简化了整个***。
其中，所述连接体包括支撑板和位于支撑板端部的凸起平台一和凸起平台二，凸起平台一和凸起平台二均设置有两个且凸起平台一和凸起平台二分别位于支撑板的两侧面上，凸起平台一和凸起平台二错开设置，阴极气流分配板紧贴连接体且位于在凸起平台二之间，阳极气流分配板紧贴连接体且位于在凸起平台一之间，凸起平台一和凸起平台二与其各自紧贴的单电池之间设置有密封条。
优选地，单电池包括阴极、电解质、阳极和阳极重整层，所述阳极重整层为重整催化材料。
其中，所述阴极气流分配板为不锈钢波纹板。
其中，所述阳极气流分配板为多孔镍板。
其中，所述多孔镍板为泡沫镍板或镍网。
其中，所述重整催化材料为掺杂有Ni的LaMnO3钙钛矿催化剂。
本发明所提供的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，通过设置阳极气流分配板和阴极气流分配板，并在阳极气流分配板的表面浸渍重整催化材料，将水蒸气和脱硫后天然气预热后直接通入电堆，气体在进入阳极反应区域之前完成重整反应，重整催化材料可以加快重整效率，能够有效地降低阳极积碳问题，简化了整个***；同时还在阳极支撑的电池阳极表面通过丝网印刷-烧结一层重整催化材料，燃料进入阳极反应区域之前，通过两步重整，重整效率高。
附图说明
图1为本发明内重整固体氧化物燃料电池电堆的结构示意图；
图2为本发明内重整固体氧化物燃料电池的结构示意图；
图3为结构单元的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1连接体、2阴极气流分配板、3单电池、4阳极气流分配板、5密封条、6阴极、7电解质、8阳极、9阳极重整层、11凸起平台一、12凸起平台二。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，包括多个结构单元堆垛而成的电堆，位于电堆四周的气流缓冲腔和位于电堆上下两侧的端板，以上所述均为现有技术，再此不做详细的描述。本发明中，结构单元包括依次紧密贴合在一起的阴极气流分配板2、连接体1、阳极气流分配板4和单电池3，阳极气流分配板4上浸渍有重整催化材料。
本发明通过设置阳极气流分配板2和阴极气流分配板4，并在阳极气流分配板4的表面浸渍重整催化材料，将水蒸气和脱硫后天然气预热后直接通入电堆，气体在进入阳极反应区域之前完成重整反应，重整催化材料可以加快重整效率，能够有效地降低阳极积碳问题，简化了整个***。
如图3所示，连接体1包括支撑板和位于支撑板端部的凸起平台一11和凸起平台二12，凸起平台一11和凸起平台二12均设置有两个且凸起平台一11和凸起平台二12分别位于支撑板的两侧面上，凸起平台一11和凸起平台二12错开设置，简单的可举例理解为：若凸起平台一11设置在支撑板正面的左右两端，则凸起平台二12设置在支撑板发明的上下两端。阴极气流分配板2紧贴连接体1且焊接固定在凸起平台二12之间，阳极气流分配板4紧贴连接体1且焊接固定在凸起平台一11之间，凸起平台一11和凸起平台二12与其各自紧贴的单电池之间设置有密封条5进行密封。
如图2所示，单电池包括阴极6、电解质7、阳极8和阳极重整层9，阳极重整层9为重整催化材料。
本实施例中，阴极气流分配板2为不锈钢波纹板。
本实施例中，阳极气流分配板4为多孔镍板。
其中，多孔镍板为泡沫镍或镍网。
本实施例中，重整催化材料为掺杂有Ni的LaMnO3钙钛矿催化剂，重整催化材料通过浸渍的方式附着在阳极气流分配板4上，重整催化材料通过丝网-印刷的方式烧结在阳极8上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (7)

1.一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，包括多个结构单元堆垛而成的电堆，位于电堆四周的气流缓冲腔和位于电堆上下两侧的端板，所述结构单元包括依次紧密贴合在一起的阴极气流分配板(2)、连接体(1)、阳极气流分配板(4)和单电池(3)，所述阳极气流分配板上浸渍有重整催化材料。
2.根据权利要求1所述的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，所述连接体(1)包括支撑板和位于支撑板端部的凸起平台一(11)和凸起平台二(12)，凸起平台一(11)和凸起平台二(12)均设置有两个且凸起平台一(11)和凸起平台二(12)分别位于支撑板的两侧面上，凸起平台一(11)和凸起平台二(12)错开设置，阴极气流分配板(2)紧贴连接体且位于凸起平台二(12)之间，阳极气流分配板(4)紧贴连接体且位于凸起平台一(11)之间，凸起平台一(11)和凸起平台二(12)与其各自紧贴的单电池之间设置有密封条(5)。
3.根据权利要求1所述的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，单电池包括阴极(6)、电解质(7)、阳极(8)和阳极重整层(9)，所述阳极重整层(9)为重整催化材料。
4.根据权利要求1所述的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，所述阴极气流分配板(2)为不锈钢波纹板。
5.根据权利要求1所述的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，所述阳极气流分配板(4)为多孔镍板。
6.根据权利要求5所述的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，所述多孔镍板为泡沫镍板或镍网。
7.根据权利要求1所述的一种内重整固体氧化物燃料电池电堆，其特征在于，所述重整催化材料为掺杂有Ni的LaMnO3钙钛矿催化剂。
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