CN1988229A - 一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池 - Google Patents
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Abstract
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，属于直接炭燃料电池装置技术领域，包括鼓泡床、管式固体氧化物燃料电池单体、布风板、固体炭燃料和送风装置；管式固体氧化物燃料电池单体叉排、顺排、交错排水平方向插在鼓泡床内；鼓泡床和所述电池单体结合处密封；管式固体氧化物电解质燃料电池埋于固体炭燃料内形成埋管式结构；送风装置将载气通过布风板送入鼓泡床内吹动固体炭燃料颗粒；鼓泡床工作温度700℃～1000℃；管式固体氧化物燃料电池管内侧为输出正极，管外侧为输出负极；反应完的阳极气体从鼓泡床顶部排出。本发明给料更好，设备简单；反应更易实现，所需载气少，对电池摩擦小；易于密封、集流方便，便于组成大规模的电池堆。
Description
技术领域
本发明涉及一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，属于直接炭燃料电池装置技术领域。
背景技术
目前，燃料电池技术以其显著优点成为国内外研究热点之一。直接炭燃料电池(DirectCarbon Fuel Cell，DCFC)也是燃料电池的一种，与使用气体或液体燃料的电池不同，DCFC以固体炭作为燃料，其独特优势在于：电池理论效率更高；使用固体炭燃料，省去气化环节，同时固体炭燃料体积小、热值高，运输与储藏方便，不易发生泄漏、***，降低对电池密封、特别是高温密封的要求；固体炭燃料有望通过对储量丰富的煤炭进行简单加工处理而得到，燃料获得比氢气制备更为容易和广泛。
早在19世纪末，人们就尝试通过煤的直接电化学氧化来发电。1896年，法国人WilliamJacques研制了世界上第一个直接炭燃料电池。近年来，随着材料科学和燃料电池技术的发展，已经开发出使用多种电解质材料的直接炭燃料电池。电解质是电池的核心部件，不同电解质材料能够传导的导电离子可能不同，进而反应机理也不同，常见的电解质是熔融氢氧化物、熔融炭酸盐和固体氧化物电解质。本专利申请主要针对固体氧化物电解质直接炭燃料电池。已有研究表明固体氧化物电解质直接炭燃料电池内部可能同时发生两种不同机理的化学反应——固体炭燃料与阳极直接接触时发生的固-固(阳极-炭燃料)电化学反应和非接触时发生的固-气-固(阳极-CO2/CO-炭燃料)电化学反应。
1965年，Zahradnik将煤气化单元和高温SOFC相结合，建立了固体氧化物电解质的直接炭燃料电池。1988年日本的Nakagawa和Ishida更加深入地研究了该过程。美国Akron大学Chuang等人在单电池实验中采用固定床反应器，将固体炭粒放在电极表面，进行反应。美国Stanford大学Gur等人也开展了对固体氧化物为电解质直接炭燃料电池的研究。与Akron大学不同，Gur的研究中炭并不与电池阳极直接接触，并提出结合流化床装置可以加快反应器内的传热传质过程，改进电池性能。
目前国际上的固体氧化物电解质直接炭燃料电池研究多停留在单电池实验阶段，实际应用还中面临着阳极表面固体炭燃料的给料问题，尤其是当反应一段时间之后，阳极表面直接接触的固体炭燃料已经完全反应情况下的连续给料问题。同时，固定床结构直接炭燃料电池不利于炭与阳极非接触机理反应的发生，也不利于内部传热传质，美国Stanford大学提出的循环流化床直接炭燃料电池能够在一定程度上解决给料问题，也有利于炭与阳极非接触机理反应的发生，但是该设计不利于炭与阳极直接接触式机理反应的发生，同时结构复杂，对电池磨损较大。现有研究同时也面临着如何改善阳极炭燃料传质、增大炭燃料与阳极反应速率、提高电池性能的问题。
在热能工程领域，鼓泡床技术发展较为成熟。在一柱形容器下部安装一块筛板，成为布风板，在布风板上面堆积一层固体颗粒床料，当气体以一定速度通过布风板时，床料进入流化状态，气体以鼓泡方式通过床料，固体颗粒床料发生剧烈的运动，能够加速反应当发生和传热传质过程，这就是鼓泡床技术。这里布风板起了支撑床料、分布气体、稳定流化状态度作用。由于鼓泡床的独特优点，使得该技术在很多化学反应器中得到广泛应用。
目前固体氧化物电解质燃料电池根据几何结构的不同常分为管式、板式和瓦楞式三种。管式固体氧化物燃料电池单体通常由管内侧的阴极、外侧的阳极和位于二者之间的电解质构成。近年来，管式固体氧化物燃料电池发展较为成熟，2004年，Siemens Westinghouse公司已经生产出330kW的管式固体氧化物燃料电池电站***。
本申请拟将管式固体氧化物燃料电池埋于鼓泡床固体炭颗粒床料中，形成埋管式结构。埋管式结构在换热装置和反应器中有广泛的应用，可以显著提高管表面的接触，进而促进反应当发生。
发明内容
本发明申请旨在设计一种新型固体氧化物电解质直接炭燃料电池，解决阳极表面固体炭燃料的连续给料问题，加强电池内部传热传质过程，促进电池内部炭燃料与阳极接触式和非接触式机理反应的共同发生，同时要求设备简单、易于实现，减小对电池摩擦，适宜电池密封和集流，便于组成大规模的电池组。
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，它包括鼓泡床、管式固体氧化物燃料电池单体、布风板、固体炭燃料和送风装置；
布风板安装在鼓泡床底部，管式固体氧化物燃料电池单体水平方向***鼓泡床内，对鼓泡床和电池单体结合处进行密封；将固体炭燃料铺在鼓泡床内布风板上，使管式固体氧化物电解质燃料电池埋于固体炭燃料内，形成埋管式结构，所述固体炭燃料为粉末状石墨、炭黑、焦炭或煤的任意一种；用送风装置将载气通过布风板送入鼓泡床内，吹动固体炭燃料颗粒，使鼓泡床内的固体炭燃料处于鼓泡流态化状态，所述载气为CO2、H2O和N2按一定比例混合而成，其中H2O占0％～30％，CO2占0％～100％，N2占0％～100％；
鼓泡床工作温度700℃～1000℃时，通过布风板的载气吹动固体炭燃料颗粒，使其处于鼓泡流态化状态。其中载气由CO2、H2O和N2按一定比例混合而成，其中H2O占0％～30％，CO2占0％～100％，N2占0％～100％，固体炭燃料为粉末状石墨、炭黑、焦炭或煤的任意一种。此时，鼓泡床内部、管式固体氧化物燃料电池单体外侧发生气化反应，形成一定阳极气氛，其中含有固体炭颗粒、一氧化碳、氢气等燃料，同时鼓泡流态化也强化了固体炭燃料颗粒与电池单体阳极的接触和气体的传质过程。向管式固体氧化物燃料电池内部通入空气或氧气，形成阴极气氛。当燃料电池接有外部负载时，阴极(管内侧)氧气从外部电路得到电子生成O2-，O2-在浓度差驱动力下穿过电解质层到达阳极，在阳极与固体炭颗粒、一氧化碳、氢气等燃料发生电化学反应，同时向外电路放出电子，构成完整的电路，该埋管式直接炭燃料电池在其中起电源作用，其中管内侧为正极，管外侧为负极。反应完的阳极气体从鼓泡床顶部排出，也可以回收，循环利用。
由于使用了鼓泡床，床内粉状固体炭燃料始终处于鼓泡流态化，与燃料电池阳极直接接触的炭燃料在反应完全后可以很快被移走，始终有未反应的固体碳燃料与阳极表面接触，防治反应后的灰分阻碍反应的持续发生，解决了阳极表面固体燃料的连续给料问题；同时鼓泡流态化大大加强了床内的传热传质过程，有利于提高反应速率，尤其是气固反应速率；同时鼓泡流态化与其他流态化相比所需流化气体速度最低，载气供应少，对电池摩擦较小；埋管式结构利于通过加大鼓泡床尺寸、增多单体电池数量组成大规模的电池堆。
与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：
1、埋管式鼓泡床结构能够更好地解决固体燃料的给料问题，同时设备简单，容易实现；
2、埋管式结构能增大固体炭燃料与阳极表面的接触，促进固体炭燃料与阳极直接接触时固-固(阳极-炭燃料)电化学反应的发生；
3、鼓泡式结构能加强内部气体对流传质和***内部换热，促进固体炭燃料与阳极非接触时固-气-固(阳极-CO2/CO-炭燃料)反应的发生；
4、与喷动床、流化床相比所需载气少，对电池摩擦小；
5、管式单电池易于密封、集流方便，便于组成大规模的电池堆。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是实施例1顺排埋管式鼓泡床结构示意图。
图3是实施例2叉排埋管式鼓泡床结构示意图。
图4是实施例3通管单电池交错流埋管式鼓泡床结构示意图。
图5是实施例4通管单电池顺流埋管式鼓泡床结构示意图。
图6是实施例5通管单电池逆流埋管式鼓泡床结构示意图。
图7是盲管式单电池结构示意图。
图8是盲管式单电池与炉体封接口结构示意图。
图9是通管式单电池与炉体封接口结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明。
图1是本发明结构示意图。其中，1阴极气体，2管式固体氧化物燃料电池单体内侧(阴极)，3管式固体氧化物燃料电池单体外侧(阳极)，4固体炭燃料，5鼓泡床，6阳极气体，7送风装置送入的气体在鼓泡床中的气泡，8管式固体氧化物燃料电池单体，9布风板，10高温陶瓷胶密封，11载气，12循环利用，13导管，14电解质层，15送风装置。一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，该燃料电池包括鼓泡床5、管式固体氧化物燃料电池单体8、布风板9、固体炭燃料4和送风装置15；布风板9安装在鼓泡床5底部；管式固体氧化物燃料电池单体8水平方向插在鼓泡床5内；鼓泡床5和所述电池单体8结合处密封；固体炭燃料4铺在鼓泡床5内布风板9上，使管式固体氧化物电解质燃料电池8埋于固体炭燃料4内，形成埋管式结构；送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，吹动固体炭燃料4颗粒，7是送风装置送入的气体在鼓泡床中的气泡示意；鼓泡床5工作温度700℃～1000℃；所述载气为CO2、H2O和N2按比例混合而成，其中H2O占0％～30％，CO2占0％～100％，N2占0％～100％；所述固体炭燃料为粉末状石墨、炭黑、焦炭或煤的任意一种；所述管式固体氧化物燃料电池管内部通入空气或氧气(阴极气体)；管式固体氧化物燃料电池管内侧为输出正极，管外侧为输出负极；反应完的阳极气体6从鼓泡床顶部排出，可回收可循环利用。
实施例1
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，它包括鼓泡床5，16根外侧为阳极、内侧为阴极的盲管式固体氧化物燃料电池单体8，布风板9，直径在5mm～50μm的粉状固体炭燃料——石墨4和送风装置15；
如图2所示，图2是实施例1顺排埋管式鼓泡床结构示意图。布风板9安装于鼓泡床5底部，16根盲管式固体氧化物燃料电池单体8沿水平方向***鼓泡床5内，盲管式固体氧化物燃料电池单体8开口端位于鼓泡床5外部，封闭端位于鼓泡床5内部，并对鼓泡床5和固体氧化物燃料电池单体8结合处用高温陶瓷胶10进行密封，接口结构如图8所示。实施例1固体氧化物燃料电池单体8采用顺排方式逐层排布。将粉末状石墨4铺在鼓泡床5内布风板9上，使16根盲管式固体氧化物燃料电池单体8埋于粉末状石墨4中，形成埋管式结构。用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，吹动石墨4颗粒，使鼓泡床5内的石墨4处于鼓泡流态化状态。
该埋管式直接炭燃料电池的工作原理和工作过程为：当鼓泡床5工作在1000℃时，用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，分散成气泡7，吹动石墨4颗粒，使鼓泡床5内的石墨4处于鼓泡流态化状态。其中载气采用物质的量分数为85％CO2、15％H2O的混合气体，此时，鼓泡床5内部、管式固体氧化物燃料电池单体8外侧发生气化反应，形成一定阳极气氛，其中含有石墨4颗粒、一氧化碳等燃料。鼓泡流态化强化了石墨4颗粒与固体氧化物燃料电池单体8阳极3的接触和气体的传质过程，同时加速了石墨4颗粒与阳极3直接接触时发生的固-固(阳极-石墨)电化学反应和非接触时发生的固-气-固(阳极-CO2/CO-石墨)电化学反应的发生。对于盲管式固体氧化物燃料电池单体8叉排结构，阴极气体1从盲管式固体氧化物燃料电池单体8开口端通过导管13进入固体氧化物燃料电池单体8内部，到封闭端再折回从开口端流出，如图7所示。当该直接炭燃料电池接有外部负载时，阴极2(管内侧)氧气从外部电路得到电子生成O2-，O2-在浓度差驱动力下穿过电解质层14到达阳极3，在阳极3与石墨4颗粒、一氧化碳等燃料发生电化学反应，同时向外电路放出电子，构成完整的电路，该埋管式直接炭燃料电池在其中起电源作用。反应后的阳极气体6从鼓泡床顶部排出。
本实施例能够保证单根管式固体氧化物燃料电池单体电压开路电压在0.8V以上。
实施例2
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，它包括：鼓泡床5，14根外侧为阳极、内侧为阴极的盲管式固体氧化物燃料电池单体8，布风板9，直径在5mm～50μm的粉状固体炭燃料——焦炭4和送风装置15。
如图3所示，图3是实施例2叉排埋管式鼓泡床结构示意图。将布风板9安装于鼓泡床5底部，将14根盲管式固体氧化物燃料电池单体8沿水平方向***鼓泡床5内，盲管式固体氧化物燃料电池单体8开口端位于鼓泡床5外部，封闭端位于鼓泡床5内部，并对鼓泡床5和固体氧化物燃料电池单体8结合处用高温陶瓷胶10进行密封，接口结构如图8所示。实施例2固体氧化物燃料电池单体8采用叉排方式逐层排布。将粉末状焦炭4铺在鼓泡床5内布风板9上，使14根盲管式固体氧化物燃料电池单体8埋于粉末状焦炭4中，形成埋管式结构。用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，吹动焦炭4颗粒，使鼓泡床5内的焦炭4处于鼓泡流态化状态。
该埋管式直接炭燃料电池的工作原理和工作过程为：当鼓泡床5工作在700℃时，用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，分散成气泡7，吹动石墨4颗粒，使鼓泡床5内的石墨4处于鼓泡流态化状态。其中载气采用纯CO2气体，此时，鼓泡床5内部、管式固体氧化物燃料电池单体8外侧发生气化反应，形成一定阳极气氛，其中含有焦炭4颗粒、一氧化碳、氢气等燃料。鼓泡流态化强化了焦炭4颗粒与固体氧化物燃料电池单体8阳极3的接触和气体的传质过程，同时加速了焦炭4颗粒与阳极3直接接触时发生的固-固(阳极-焦炭)电化学反应和非接触时发生的固-气-固(阳极-CO2/CO/H2O/H2-焦炭)电化学反应的发生。对于盲管式固体氧化物燃料电池单体8叉排结构，阴极气体1从盲管式固体氧化物燃料电池单体8开口端通过导管13进入固体氧化物燃料电池单体8内部，到封闭端再折回从开口端流出，如图7所示。当该直接炭燃料电池接有外部负载时，阴极2(管内侧)氧气从外部电路得到电子生成O2-，O2-在浓度差驱动力下穿过电解质层14到达阳极3，在阳极3与焦炭4颗粒、一氧化碳、氢气等燃料发生电化学反应，同时向外电路放出电子，构成完整的电路，该埋管式直接炭燃料电池在其中起电源作用。反应后的阳极气体6从鼓泡床顶部排出。
本实施例能够保证单根管式固体氧化物燃料电池单体电压开路电压在0.8V以上。
实施例3
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，它包括：鼓泡床5，16根外侧为阳极、内侧为阴极的通管式固体氧化物燃料电池单体8，布风板9，直径在5mm～50μm的粉状固体炭燃料——炭黑4和送风装置15。
如图4所示，将布风板9安装于鼓泡床5底部，将16根通管式固体氧化物燃料电池单体8沿水平方向***鼓泡床5内，通管式固体氧化物燃料电池单体8两侧开口端均位于鼓泡床5外部，并对鼓泡床5和固体氧化物燃料电池单体8结合处用高温陶瓷胶10进行密封，管两侧接口结构如图9所示。实施例3固体氧化物燃料电池单体8采用交错排方式逐层排布。将粉末状炭黑4铺在鼓泡床5内布风板9上，使16根通管式固体氧化物燃料电池单体8埋于粉末状炭黑4中，形成埋管式结构。用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，吹动炭黑4颗粒，使鼓泡床5内的炭黑4处于鼓泡流态化状态。
该埋管式直接炭燃料电池的工作原理和工作过程为：当鼓泡床5工作在850℃时，用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，分散成气泡7，吹动石墨4颗粒，使鼓泡床5内的石墨4处于鼓泡流态化状态。其中载气采用纯N2气体，此时，鼓泡床5内部、管式固体氧化物燃料电池单体8外侧发生气化反应，形成一定阳极气氛，其中含有炭黑4颗粒、一氧化碳等燃料。鼓泡流态化强化了炭黑4颗粒与固体氧化物燃料电池单体8阳极3的接触和气体的传质过程，同时加速了炭黑4颗粒与阳极3直接接触时发生的固-固(阳极-炭黑)电化学反应和非接触时发生的固-气-固(阳极-CO2/CO-炭黑)电化学反应的发生。对于通管式固体氧化物燃料电池单体8交错排结构，阴极气体1从每一排通管的一端流入，另一端流出，使得每层固体氧化物燃料电池单体8内部阴极气体1流向相同，不同层固体氧化物燃料电池单体8内部阴极气体1流向彼此交叉，如图4所示。当该直接炭燃料电池接有外部负载时，阴极2(管内侧)氧气从外部电路得到电子生成O2-，O2-在浓度差驱动力下穿过电解质层14到达阳极3，在阳极3与石墨4颗粒、一氧化碳等燃料发生电化学反应，同时向外电路放出电子，构成完整的电路，该埋管式直接炭燃料电池在其中起电源作用。反应后的阳极气体6从鼓泡床顶部排出。
本实施例能够保证单根管式固体氧化物燃料电池单体电压开路电压在0.8V以上。
实施例4
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，它包括：鼓泡床5，16根外侧为阳极、内侧为阴极的通管式固体氧化物燃料电池单体8，布风板9，直径在5mm～50μm的粉状固体炭燃料——煤4和送风装置15。
如图5所示，将布风板9安装于鼓泡床5底部，将16根通管式固体氧化物燃料电池单体8沿水平方向***鼓泡床5内，通管式固体氧化物燃料电池单体8两侧开口端均位于鼓泡床5外部，并对鼓泡床5和固体氧化物燃料电池单体8结合处用高温陶瓷胶10进行密封，管两侧接口结构如图9所示。实施例4固体氧化物燃料电池单体8采用顺排方式逐层排布。将粉末状煤4铺在鼓泡床5内布风板9上，使16根通管式固体氧化物燃料电池单体8埋于粉末状煤4中，形成埋管式结构。用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，吹动煤4颗粒，使鼓泡床5内的煤4处于鼓泡流态化状态。
该埋管式直接炭燃料电池的工作原理和工作过程为：当鼓泡床5工作在800℃时，用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，分散成气泡7，吹动石墨4颗粒，使鼓泡床5内的石墨4处于鼓泡流态化状态。其中载气采用物质的量分数为30％CO2、10％H2O、60％N2的混合气体，此时，鼓泡床5内部、管式固体氧化物燃料电池单体8外侧发生气化反应，形成一定阳极气氛，其中含有煤4颗粒、一氧化碳、氢气等燃料。鼓泡流态化强化了煤4颗粒与固体氧化物燃料电池单体8阳极3的接触和气体的传质过程，同时加速了煤4颗粒与阳极3直接接触时发生的固-固(阳极-煤)电化学反应和非接触时发生的固-气-固(阳极-CO2/CO/H2O/H2-煤)电化学反应的发生。对于通管式固体氧化物燃料电池单体8顺排结构，阴极气体1采用顺流方式，从通管的一端流入，另一端流出，使得每根固体氧化物燃料电池单体8内部阴极气体1流向相同，如图5所示。当该直接炭燃料电池接有外部负载时，阴极2(管内侧)氧气从外部电路得到电子生成O2-，O2-在浓度差驱动力下穿过电解质层14到达阳极3，在阳极3与煤4颗粒、一氧化碳、氢气等燃料发生电化学反应，同时向外电路放出电子，构成完整的电路，该埋管式直接炭燃料电池在其中起电源作用。反应后的阳极气体6从鼓泡床顶部排出。
本实施例能够保证单根管式固体氧化物燃料电池单体电压开路电压在0.8V以上。
实施例5
一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，它包括：鼓泡床5，16根外侧为阳极、内侧为阴极的通管式固体氧化物燃料电池单体8，布风板9，直径在5mm～50μm的粉状固体炭燃料——煤4和送风装置15。
如图5所示，将布风板9安装于鼓泡床5底部，将16根通管式固体氧化物燃料电池单体8沿水平方向***鼓泡床5内，通管式固体氧化物燃料电池单体8两侧开口端均位于鼓泡床5外部，并对鼓泡床5和固体氧化物燃料电池单体8结合处用高温陶瓷胶10进行密封，管两侧接口结构如图9所示。实施例5固体氧化物燃料电池单体8采用顺排方式逐层排布。将粉术状煤4铺在鼓泡床5内布风板9上，使16根通管式固体氧化物燃料电池单体8埋于粉末状煤4中，形成埋管式结构。用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，吹动煤4颗粒，使鼓泡床5内的煤4处于鼓泡流态化状态。
该埋管式直接炭燃料电池的工作原理和工作过程为：当鼓泡床5工作在900℃时，用送风装置15将载气11通过布风板9送入鼓泡床5内，分散成气泡7，吹动石墨4颗粒，使鼓泡床5内的石墨4处于鼓泡流态化状态。其中载气采用物质的量分数为30％CO2、10％H2O、60％N2的混合气体，此时，鼓泡床5内部、管式固体氧化物燃料电池单体8外侧发生气化反应，形成一定阳极气氛，其中含有煤4颗粒、一氧化碳、氢气等燃料。鼓泡流态化强化了煤4颗粒与固体氧化物燃料电池单体8阳极3的接触和气体的传质过程，同时加速了煤4颗粒与阳极3直接接触时发生的固-固(阳极-煤)电化学反应和非接触时发生的固-气-固(阳极-CO2/CO/H2O/H2-煤)电化学反应的发生。对于通管式固体氧化物燃料电池单体8顺排结构，阴极气体1采用逆流方式，从通管的一端流入，另一端流出，使得每层固体氧化物燃料电池单体8内部阴极气体1流向相同，不同层固体氧化物燃料电池单体8内部阴极气体1流向相反，如图6所示。当该直接炭燃料电池接有外部负载时，阴极2(管内侧)氧气从外部电路得到电子生成O2-，O2-在浓度差驱动力下穿过电解质层14到达阳极3，在阳极3与煤4颗粒、一氧化碳、氢气等燃料发生电化学反应，同时向外电路放出电子，构成完整的电路，该埋管式直接炭燃料电池在其中起电源作用。反应后的阳极气体6从鼓泡床顶部排出。
本实施例能够保证单根管式固体氧化物燃料电池单体电压开路电压在0.8V以上。
Claims (5)
1、一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，其特征在于，该燃料电池包括鼓泡床、管式固体氧化物燃料电池单体、布风板、固体炭燃料和送风装置；
布风板安装在鼓泡床底部；
管式固体氧化物燃料电池单体水平方向插在鼓泡床内；鼓泡床和所述电池单体结合处密封；固体炭燃料铺在鼓泡床内布风板上，使管式固体氧化物电解质燃料电池埋于固体炭燃料内，形成埋管式结构；
送风装置将载气通过布风板送入鼓泡床内，吹动固体炭燃料颗粒；
鼓泡床工作温度700℃～1000℃；
所述载气为CO2、H2O和N2按摩尔比例混合而成，其中H2O占0％～30％，CO2占0％～100％，N2占0％～100％；
所述固体炭燃料为粉末状石墨、炭黑、焦炭或煤的任意一种；
所述管式固体氧化物燃料电池管内部通入空气或氧气；
管式固体氧化物燃料电池管内侧为输出正极，管外侧为输出负极；
反应完的阳极气体从鼓泡床顶部排出。
2、根据权利要求1所述的一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，其特征在于，所述管式固体氧化物燃料电池单体为外侧为阳极、内侧为阴极的盲管式固体氧化物燃料电池单体，该盲管式固体氧化物燃料电池单体水平***鼓泡床内，盲管式固体氧化物燃料电池单体开口端位于鼓泡床外部，封闭端位于鼓泡床内部；多个盲管式固体氧化物燃料电池单体顺排。
3、根据权利要求1所述的一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，其特征在于，所述管式固体氧化物燃料电池单体为外侧为阳极、内侧为阴极的盲管式固体氧化物燃料电池单体，该盲管式固体氧化物燃料电池单体水平***鼓泡床内，盲管式固体氧化物燃料电池单体开口端位于鼓泡床外部，封闭端位于鼓泡床内部；多个盲管式固体氧化物燃料电池单体叉排。
4、根据权利要求1所述的一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，其特征在于，所述管式固体氧化物燃料电池单体为外侧为阳极、内侧为阴极的通管式固体氧化物燃料电池单体；该通管式固体氧化物燃料电池单体沿水平方向***鼓泡床内，通管式固体氧化物燃料电池单体两侧开口端均位于鼓泡床外部；多个盲管式固体氧化物燃料电池单体采用交错排方式逐层排布。
5、根据权利要求1所述的一种埋管式鼓泡床直接炭燃料电池，其特征在于，所述管式固体氧化物燃料电池单体为外侧为阳极、内侧为阴极的通管式固体氧化物燃料电池单体；该通管式固体氧化物燃料电池单体沿水平方向***鼓泡床内，通管式固体氧化物燃料电池单体两侧开口端均位于鼓泡床外部；多个盲管式固体氧化物燃料电池单体采用顺排方式逐层排布。
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