[实用新型]固体氧化物燃料电池实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统的技术领域，特别涉及一种为在科研或教学中使用的SOFC实验装置。

SOFC实验装置与SOFC发电系统相比较。它们的相同之处是：SOFC的工作温度、阳极燃料、阴极燃料、燃料电池的基本机构和工作原理等。它们的不同之处是：SOFC是小型(微型)化、SOFC的安装和拆卸应非常方便，因为，SOFC是小型(微型)化，燃料供应量小，所以，需设独立的加热装置等。

背景技术

固体氧化物燃料电池加热炉的研制，第九届全国固态离子学会会议文集，1998.8，294～305，单位：吉林大学，作者：裴力、吕喆、刘巍等。

SOFC加热炉的研制主要包括：装置由煤气加热部分、SOFC工作区两部分组成。

煤气加热部分包括：燃烧器和加热管。煤气燃料气体从管路经阀门进入燃烧器，煤气的喷射，通过卷吸作用，从一次助燃空气入孔处吸入一次助燃空气，助燃空气和燃料气体在燃烧器中进行混合，在喷嘴处完成混合。在此处点火后，层流预混火焰在加热管内燃烧。此时，在燃烧器和加热管之间有二次助燃空气吸入。调节燃烧器的控制管，改变一次助燃空气的流量，再经阀门调节燃料气体的流量，使助燃空气和燃料气体的流量达到最佳配比量，其燃烧火焰由层流火焰转变为紊流扩散火焰。此外，技术的关键是燃烧器与加热管相交处，也是二次助燃空气的入口处，二次助燃空气的流向对火焰的长度、加热管的温场分布都有很大的影响。其技术的关键是燃烧器的喷嘴应安装在加热管的中心轴线上。当点火之后的初期火焰是层流火焰，火焰的长度比较长，经过调节一次助燃空气和燃料气体的流量后，火焰变为紊流火焰，火焰的长度随即变短。但是，随着加热管的内部温度升高，在燃烧器喷出的混合气体流量的速度作用下，二次助燃空气吸入量也随之增加。因燃烧器与加热管的火焰是同轴的，被吸入的二次助燃空气的流动方向基本与加热管平行，燃烧火焰的长度明显增长。并且，在加热管的内部温度升高，燃烧速度明显提高，紊流火焰中气体各质点离开焰面，分散成许多燃烧着的气体微团。它们随着可燃混合物和燃烧产物的流动而不断扩散，最后完全燃尽。

SOFC工作区：在加热管的上部是SOFC工作区，SOFC工作区设置多个氧化铝管，氧化铝管在加热管的上部并垂直。在每根氧化铝管的管内安装两个支架，两个支架上放SOFC，SOFC也是管状的，SOFC的轴心是与氧化铝管的轴心是同轴的，SOFC可以是单根SOFC，也可是多个小SOFC串联的SOFC组。管状SOFC的外側是SOFC阴极，管状SOFC的内側是SOFC阳极。在SOFC阴极与氧化铝管内側之间的环形空间是阴极燃料室(也是阴极燃料通道)，向SOFC的阴极提供阴极燃料，阴极燃料可以选用空气或氧气。在管状SOFC内側的轴心，有一根细的氧化铝管，它是SOFC阳极燃料输入管，向SOFC的阳极提供阳极燃料，阳极燃料可以选用氢气。

下面结合附图对背景技术的SOFC加热炉的结构进一步叙述如下：

由图1～图6给出SOFC加热炉的结构，主要有装在外壳32内水平放置相互垂直的燃烧器和固体氧化物燃料电池电解质管16(以下记作SOFC管16)；左燃烧器和右燃烧器29的喷嘴5同轴线的与加热管9一端衔接，加热管9放置于外壳32内；SOFC管16、在SOFC管16外面同轴的氧化铝管14和阳极燃料输入管17构成固体氧化物燃料电池；其中，SOFC管16内表面为阳极，外表面为阴极，阳极燃料经阳极燃料输入口12、阳极燃料输入管17进入SOFC管16内，在SOFC管16外侧和氧化铝管14内侧围成的空间是阴极燃料室15。一排加热管9之上是SOFC工作区、SOFC工作区11内加热管9上有氧化铝管14。外壳32开有前门10和后门37，使氧化铝管14通过；13是阳极燃料排放口；19是支架，用于固定SOFC管16和阳极燃料输入管17。