CN116885234B - 一种适用于多sofc电堆模组的气流分配底座 - Google Patents
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Abstract
所述本发明涉及一种适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,包括至少两个SOFC电堆模组和安装在SOFC电堆模组底端的气流分配底座本体,气流分配底座本体内安装有气流入口通道和气流出口通道,气流通过气流入口通道流向各个SOFC电堆模组的各个SOFC电堆进行反应,反应完毕的气流从各个SOFC电堆模组流向气流出口通道,通过将各个SOFC电堆模组所需的气流入口通道和气流出口通道集中到气流分配底座本体中,大幅度提高了气流分配***的集成度和紧凑性,同时有效保证每个SOFC电堆模组分配得到的气流量是均匀的,且整体结构简单、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,具体涉及一种适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种利用电化学反应,在600℃以上的高温条件下将燃料和氧化剂中的化学能转化成电能的发电装置。目前单个SOFC电堆的电功率约为1~5kW,若要构建一个数十千瓦甚至更高的大功率SOFC发电***,则需要多个SOFC电堆联合组成的电堆模组进行工作,同时也需要为每个SOFC电堆的阴极和阳极单独供应对应的气体;但对于功率达到百kW级的SOFC***,则需要多个电堆模组联合工作。现有的多个SOFC电堆模组的供气,是对每个SOFC电堆独立供气,因此需要配置多套供气装置,导致对应的***管路结构、控制***过于复杂,成本高;且每个SOFC电堆模组独立供气,会有气体流量和温度有较大差异以及集成度低的问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,实现每个SOFC电堆模组气流分配均匀、集成度高和成本低,以解决上述背景技术所提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:提供一种适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,包括至少两个SOFC电堆模组和安装在所述SOFC电堆模组底端的气流分配底座本体,所述气流分配底座本体内安装有气流入口通道和气流出口通道,所述气流入口通道上至少开设两个气流入口孔,所述气流入口孔与所述SOFC电堆模组相对应,所述气流入口孔与所述SOFC电堆模组的进气接口连通;所述气流出口通道上连通有至少两个气流出口孔,所述气流出口孔与所述SOFC电堆模组相对应,所述气流出口孔与所述SOFC电堆模组的出气接口连通。
进一步地,所述气流入口通道包括阴极气体入口通道和阳极气体入口通道,所述气流出口通道包括阴极气体出口通道和阳极气体出口通道,所述阴极气体入口通道、所述阳极气体入口通道、所述阴极气体出口通道和所述阳极气体出口通道平行设置。
进一步地,所述进气接口包括阴极进气接口和阳极进气接口,所述出气接口包括阴极出气接口和阳极出气接口;所述阴极气体入口通道上的所述气流入口孔通过阴极气体入口支流通道与所述阴极进气接口连通,所述阴极气体出口通道上的所述气流出口孔通过阴极气体出口支流通道与所述阴极出气接口连通;所述阳极气体入口通道上的所述气流入口孔通过阳极气体入口支流通道与所述阳极进气接口连通,所述阳极气体出口通道上的所述气流出口孔通过阳极气体出口支流通道与所述阳极出气接口连通。
进一步地,所述阳极气体入口支流通道和阳极气体出口支流通道内均连通有弯管,所述弯管上设有膨胀节。
进一步地,所述弯管为90°弯管,所述弯管上位于两个端口方向上分别至少设有一个膨胀节。
进一步地,所述气流分配底座本体上位于所述弯管的位置均开设有凹槽。
进一步地,所述阴极气体入口通道、所述阳极气体入口通道、所述阴极气体出口通道、所述阳极气体出口通道与所述气流分配底座本体一体成型。
进一步地,所述阴极气体入口支流通道、所述阴极气体出口支流通道、所述阳极气体入口支流通道和所述阳极气体出口支流通道与所述气流分配底座本体一体成型。
进一步地,所述进气接口和出气接口均设置在所述SOFC电堆模组的底端,所述SOFC电堆模组的底端的四侧和所述气流分配底座本体的连接处设有密封件。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明通过设置气流分配底座本体,对SOFC电堆模组进行支撑;设置气流入口通道和气流出口通道,气流通过气流入口通道分别依次通过气流入口孔和进气接口流向各个SOFC电堆模组的各个SOFC电堆进行反应,反应完毕的气流从各个SOFC电堆模组的出气接口流入气流出口孔,从而流向气流出口通道,通过将各个SOFC电堆模组所需的气流入口通道和气流出口通道集中到气流分配底座本体中,大幅度提高了气流分配***的集成度和紧凑性,同时有效保证每个SOFC电堆模组分配得到的气流量是均匀的,且整体结构简单、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例,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为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的气流分配底座本体的整体结构示意图;
图3为本发明的气流分配底座本体的整体结构透视图;
图4为图3中的A处放大图。
图中所标各部件的名称如下:
1、SOFC电堆模组;2、气流分配底座本体;4、气流入口通道;5、气流出口通道;6、阴极气体入口通道;7、阳极气体入口通道;8、阴极气体出口通道;9、阳极气体出口通道;10、阴极气体入口支流通道;11、阴极气体出口支流通道;12、阳极气体入口支流通道;13、阳极气体出口支流通道;14、弯管、15、膨胀节;16、凹槽。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
实施例:请参考图1-4,一种适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,包括至少一个SOFC电堆模组1和安装在SOFC电堆模组1底端的气流分配底座本体2,气流分配底座本体2为SOFC电堆模提供气流进行分配的同时,也为各电堆SOFC模组提供物理支撑。SOFC电堆模组1的底端的四侧和气流分配底座本体2的连接处设有密封件,密封件为密封圈或其他密封胶等密封材料,对SOFC电堆模组1和气流分配底座本体2之间的连接处进行密封处理,防止SOFC电堆模组1里的气流外泄,减少热损失,同时使得气流分配底座本体2与SOFC电堆模组1绝缘连接。气流分配底座本体2内安装有气流入口通道4和气流出口通道5,气流入口通道4上至少开设一个气流入口孔,气流入口孔与SOFC电堆模组1相匹配,气流入口孔与SOFC电堆模组1的进气接口连通;气流出口通道5上连通有至少一个气流出口孔,气流出口孔与SOFC电堆模组1相匹配,气流出口孔与SOFC电堆模组1的出气接口连通。气流通过气流入口通道4分别依次通过气流入口孔和进气接口流向各个SOFC电堆模组1的各个SOFC电堆进行反应,多余的气流从各个SOFC电堆模组1的出气接口流入气流出口孔,从而流向气流出口通道5,通过将各个SOFC电堆模组1所需的气流入口通道4和气流出口通道5集中到气流分配底座本体2中,大幅度提高了气流分配***的集成度和紧凑性,同时有效保证每个SOFC电堆模组1分配得到的气流量是均匀的,且整体结构简单、成本低。
气流入口通道4包括阴极气体入口通道6和阳极气体入口通道7,气流出口通道5包括阴极气体出口通道8和阳极气体出口通道9,阴极气体入口通道6、阳极气体入口通道7、阴极气体出口通道8和阳极气体出口通道9平行设置,多个SOFC电堆模组1在气流分配底座本体2上排列设置,紧凑性高,由于SOFC电堆在高温(约700℃)条件下工作,供气***的管道内气体温度很高,为尽量减少热损失,需要结构紧凑,减少热交换。阴极气体入口通道6、阳极气体入口通道7、阴极气体出口通道8、阳极气体出口通道9与气流分配底座本体2一体成型,结构简单紧凑,保温性能好,且加工简单。进气接口和出气接口均设置在SOFC电堆模组1的底端,进气接口包括阴极进气接口和阳极进气接口,出气接口包括阴极出气接口和阳极出气接口;阴极气体入口通道6上的气流入口孔通过阴极气体入口支流通道10与阴极进气接口连通,阴极气体出口通道8上的气流出口孔通过阴极气体出口支流通道11与阴极出气接口连通;阳极气体入口通道7上的气流入口孔通过阳极气体入口支流通道12与阳极进气接口连通,阳极气体出口通道9上的气流出口孔通过阳极气体出口支流通道13与阳极出气接口连通。阴极气体入口支流通道10、阴极气体出口支流通道11、阳极气体入口支流通道12和阳极气体出口支流通道13与气流分配底座本体2一体成型。
参考图3和图4,阳极气体入口支流通道12和阳极气体出口支流通道13内均连通有弯管14,阳极气体入口支流通道12上的弯管14与阳极进气接口连通,阳极气体出口支流通道13上的弯管14与阳极出气接口连通,弯管14上设有膨胀节15,由于SOFC电堆模组1均在高温下工作,材料在高温下均会产生的热膨胀,膨胀节15可补偿材料热胀冷缩时产生的尺寸变化,使得弯管14分别与阳极进气接口、阳极出气接口的连接处不会在高温工作时承受极大的拉伸应力,发生破裂或产生缺口,从而导致阳极气体泄漏。进一步地,弯管14为90°弯管,弯管14上位于两个端口方向上分别至少设有一个膨胀节15,设置两个方向上的膨胀节15,可补偿两个方向上的热膨胀,安全性更高、适用性更广。气流分配底座本体2上位于弯管的位置均开设有凹槽16,凹槽16可供弯管14放置。
参考图1,气流分配底座本体2与四个SOFC电堆模组1配合使用的示意图,其中每个SOFC电堆模组1包含有四个SOFC电堆,合计十六个SOFC电堆。阳极气流通过阳极气体入口通道7分别依次通过阳极气体入口支流通道12、弯管14和阳极进气接口流向四个SOFC电堆模组1的四个SOFC电堆进行反应,反应后的阳极气流从四个SOFC电堆模组1的阳极出气接口流入弯管14,再通过弯管14流入阳极气体出口支流通道13,从而流向阳极气体出口通道9;阴极气流通过阴极气体入口通道6分别依次通过阴极气体入口支流通道10和阴极进气接口流向四个SOFC电堆模组1的四个SOFC电堆与阳极气流进行反应,反应后的阴极气流从四个SOFC电堆模组1的阴极出气接口流入阴极气体出口支流通道11,从而流向阴极气体出口通道8;实现了四个SOFC电堆模组1的阴极和阳极均能提供一致的气流供给,且对应的气流质量流量和温度的一致性高,使得各SOFC电堆的衰减一致性好,保证了四个SOFC电堆模组1发电时整个***的稳定性。需要说明的是,图中阳极气体入口通道7、阳极气体出口通道9、阴极气体入口通道6和阴极气体出口通道8的位置可根据SOFC模组进行设计,例如阳极气体入口通道7和阳极气体出口通道9位于气流分配底座本体2内的中间,阳极气体入口通道7和阳极气体出口通道9位于气流分配底座本体2内的两侧;气流分配底座本体2的上端面的支流通道与接口位置根据对应的通道位置设计而改变。
本实施例的工作原理:工作时,阳极气流通过阳极气体入口通道7分别依次通过阳极气体入口支流通道12、弯管14和阳极进气接口流向SOFC电堆模组1的SOFC电堆进行反应,反应后的阳极气流从SOFC电堆模组1的阳极出气接口流入弯管14,再通过弯管14流入阳极气体出口支流通道13,从而流向阳极气体出口通道9;阴极气流通过阴极气体入口通道6分别依次通过阴极气体入口支流通道10和阴极进气接口流向SOFC电堆模组1的SOFC电堆与阳极气流进行反应,反应后的阴极气流从SOFC电堆模组1的阴极出气接口流入阴极气体出口支流通道11,从而流向阴极气体出口通道8,如此循环工作。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述只是为了说明的目的。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,其特征在于:包括至少两个SOFC电堆模组(1)和安装在所述SOFC电堆模组(1)底端的气流分配底座本体(2),所述气流分配底座本体(2)内安装有气流入口通道(4)和气流出口通道(5),所述气流入口通道(4)上至少开设两个气流入口孔,所述气流入口孔与所述SOFC电堆模组(1)相对应,所述气流入口孔与所述SOFC电堆模组(1)的进气接口连通;所述气流出口通道(5)上连通有至少两个气流出口孔,所述气流出口孔与所述SOFC电堆模组(1)相对应,所述气流出口孔与所述SOFC电堆模组(1)的出气接口连通;
所述气流入口通道(4)包括阴极气体入口通道(6)和阳极气体入口通道(7),所述气流出口通道(5)包括阴极气体出口通道(8)和阳极气体出口通道(9),所述阴极气体入口通道(6)、所述阳极气体入口通道(7)、所述阴极气体出口通道(8)和所述阳极气体出口通道(9)平行设置;
所述进气接口包括阴极进气接口和阳极进气接口,所述出气接口包括阴极出气接口和阳极出气接口;所述阴极气体入口通道(6)上的所述气流入口孔通过阴极气体入口支流通道(10)与所述阴极进气接口连通,所述阴极气体出口通道(8)上的所述气流出口孔通过阴极气体出口支流通道(11)与所述阴极出气接口连通;所述阳极气体入口通道(7)上的所述气流入口孔通过阳极气体入口支流通道(12)与所述阳极进气接口连通,所述阳极气体出口通道(9)上的所述气流出口孔通过阳极气体出口支流通道(13)与所述阳极出气接口连通;
所述阳极气体入口支流通道(12)和阳极气体出口支流通道(13)内均连通有弯管(14),所述弯管(14)上设有膨胀节(15);
所述弯管(14)为90°弯管(14),所述弯管(14)上位于两个端口方向上分别至少设有一个所述膨胀节(15)。
2.根据权利要求1所述的适用于多SOFC电堆模组(1)的气流分配底座,其特征在于:所述气流分配底座本体(2)上位于所述弯管(14)的位置均开设有凹槽(16)。
3.根据权利要求1所述的适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,其特征在于:所述阴极气体入口通道(6)、所述阳极气体入口通道(7)、所述阴极气体出口通道(8)、所述阳极气体出口通道(9)与所述气流分配底座本体(2)一体成型。
4.根据权利要求3所述的适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,其特征在于:所述阴极气体入口支流通道(10)、所述阴极气体出口支流通道(11)、所述阳极气体入口支流通道(12)和所述阳极气体出口支流通道(13)与所述气流分配底座本体(2)一体成型。
5.根据权利要求1所述的适用于多SOFC电堆模组的气流分配底座,其特征在于:所述进气接口和所述出气接口均设置在所述SOFC电堆模组(1)的底端,所述SOFC电堆模组(1)的底端的四侧和所述气流分配底座本体(2)的连接处设有密封件。
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