[发明专利]一种火焰燃料电池及其可以发电的煤球炉

说明书

技术领域

本发明属于能源、电力领域，涉及一种火焰燃料电池及其制备方法，以及含有上述火焰燃料电池新型煤球炉。

背景技术

煤球炉作为人们广泛使用的家庭供热供暖设备早已使用多年，它利用煤球燃烧的热量来以起到供暖供热的效果，这为许多家庭带来了方便。然而，由于煤球燃烧的大部分热量由于得不到及时利用就散失掉了，传统的煤球炉的能量利用率却不高。同时，其在燃烧过程当中产生的一些合成气往往来不及燃烧而浪费掉，特别是其中的一氧化碳不完全反应掉反而威胁人们的身体健康。

燃料电池可以把燃料的化学能直接转变为电能，而不受卡诺热机效率的限制。鉴于其高能量转换效率、操作方便、对环境低污染的特点，近半个世纪来特别是近十年来世界各国普遍重视并大力投入研制开发。经过碱性燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池的发展阶段，目前国际公认固体氧化物燃料电池(SOFC)更具有突出优点，称为第四代燃料电池。SOFC的发电效率高，能量密度大，是目前以碳基化合物(如天然气)为燃料的燃料电池中发电效率最高的一种，其一次发电效率就达到65％以上。余热利用价值高，优质的余热可以用于热电联供。直接火焰燃料电池是一种新型的固体氧化物燃料电池，其利用燃料燃烧产生的合成气(主要为氢气和一氧化碳)作为燃料，同时利用燃料燃烧产生的热量为燃料电池提供热量达到所需要的温度。由于其不需密封，结构简单，而且燃料选择范围广，有火既可发电，使得火焰燃料电池使用起来既便宜又方便。专利JP20050208754和JP20050208552对此类电池进行了大量的研究。但是从目前发展状况看，以往的研究倾向于对其外观的设计，而往往忽略了电池本身的一些应用特点，如电池的积炭问题，可使用燃料的价格问题。特别是现在研究大多以使用含碳燃料作为燃料，往往因积碳问题导致电池功率下降甚至导致电池破裂，这些都需要加以考虑。

发明内容

本发明的目的在于是为了解决上述燃料电池因积炭问题而提出了一种含有阳极催化层火焰燃料电池，同时还提供了上述火焰燃料电池的制备方法，本发明还有一个目的是提供含有上述火焰燃料电池可以发电又可以供暖供热的煤球炉。

本发明的原理为：给电池覆上一层催化层来解决积炭问题，综合考虑煤球炉和直接火焰燃料电池各自的特点，我们将两者结合起来，使得传统的煤球炉膛做成固体氧化物燃料电池管式形状，从而让煤球炉利用煤球燃烧产生的热和合成气来发电，发明了一种既可以发电又可以供暖供热的新型煤球炉。同时，这种由固体氧化物燃料电池构成的小型炉膛不需要密封，加上煤球价格便宜，因此整个煤球炉成本低，易于应用，性价比高，可大大提高煤球的利用率，从而起到节约能源的作用。

本发明具体的技术方案为：一种火焰燃料电池，其特征在于依次由阳极催化层1、阳极层2、固体电解质层3和阴极层4组成，其中阳极催化层厚度为10-50μm，阳极层厚度为300-700μm，固体电解质层厚度为10-400μm，阴极层厚度为5-100μm。

其中所述的固体电解质层3为致密或是多孔的；阳极催化层1、阳极层2和阴极层4是多孔的。所述阳极催化层的孔隙率为20％～60％。