[发明专利]具有燃料电池尾气催化燃烧功能的燃烧器及应用

权利要求书

1.具有燃料电池尾气催化燃烧功能的燃烧器，该燃烧器包括：多孔陶瓷催化燃烧管(2)、高温燃料管(3)、密闭的外壳(7)、耐高温隔板(12)；

管型燃料电池包括一下端密闭、上端开口的多孔U型阳极支撑结构，于U型支撑结构的外壁面上依次设有电解质层和阴极层；U型支撑结构置于一密闭腔室内，U型支撑结构开口端与密闭腔室外部相连通，开口端外壁面与密闭腔室密闭连接，于密闭腔室上设有空气入口；

催化燃烧管(2)置于外壳(7)内部，于外壳(7)上设有作为燃料尾气入口的通孔，催化燃烧管(2)一端与燃料尾气入口密闭连接；于外壳(7)上设有作为空气尾气入口的通孔，于外壳(7)上设有作为尾气排出口的通孔；外壳(7)内的腔室作为燃烧腔(1)

高温燃料管(3)一端穿过外壳(7)及催化燃烧管(2)经燃料尾气入口与管型燃料电池的U型支撑结构的下部，高温燃料管(3)另一端与密闭的燃料气公共流腔(9)相连，燃料气公共流腔(9)通过管路与燃料气气源相连；

空气尾气入口通过空气尾气流道管(5)经密闭的空气尾气收集腔(13)与管型燃料电池的密闭腔室相连；

燃烧器通过空气尾气流道管(5)与空气尾气收集腔(13)相连通；燃料电池的燃料气在燃料气公共流腔(9)通过高温燃料管(3)穿过催化燃烧腔(1)到达管型燃料电池的阳极；燃料电池的燃料尾气经密闭的燃料收集腔(11)和燃料尾气入口与高温燃料管(3)之间的空隙进入催化燃烧管(2)，再进入外壳(7)内，燃料尾气和空气尾气于燃烧器内接触燃烧。

2.按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：

所述燃烧腔(1)内含有燃烧催化剂，它至少有一部分位于催化燃烧管和/或处于燃烧腔内的高温燃料管的外壁，其余部分位于壳体内腔壁上，用于催化从电池中流出的空气和未反应的燃料尾气燃烧反应，释放出热量，加热流向电池反应腔的燃料，为吸热的燃料重整反应提供热量。

3.按照权利要求2所述的燃烧器，其特征在于：

该催化燃烧管(2)为多孔陶瓷管，此多孔陶瓷管上浸涂有燃烧催化剂，此多孔陶瓷管的孔隙率为2-90％，其中5-80％较好，10-70％最好。

4.按照权利要求2所述的燃烧器，其特征在于：

催化燃烧管(2)是以氧化铝和/或铈基复合氧化物中的一种或多种构成管状多孔载体；燃烧催化剂负载于管状多孔载体上，燃烧催化剂包括以至少一种铂系金属元素作为主活性成份，不添加或同时还可以添加元素周期表中第四周期VIII族元素中至少一种作为辅活性成份，和/或不添加或同时添加至少一种碱金属元素或碱土金属元素作为助剂；

其中，铂系金属元素为钌、铑、钯、锇、铱、铂中的一种或多种，铂系金属在多孔载体上的重量含量为0.01～10％。

5.按照权利要求4所述的燃烧器，其特征在于：

多孔载体材料为活性氧化铝中的θ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃、γ-Al₂O₃、铈基复合氧化物中的CeO₂，CeZrO₂,LaCeZrO₂一种或两种以上复合载体；催化剂层厚度为1-100微米。

6.按照权利要求4所述的燃烧器，其特征在于：

于燃烧器的外壳(7)外设有保温外裹(8)；所述燃料收集腔(11)与空气尾气收集腔(13)相互贴接，它们通过耐高温隔板(12)间隔。

7.一种权利要求1-6任一所述的燃烧器的应用，其特征在于：

所述燃烧器，燃料电池的空气尾气通过空气尾气流道管(5)进入燃烧腔(1)；燃料电池的燃料气在燃料气公共流腔(9)通过高温燃料管(3)穿过燃烧腔(1)到达管型电池；燃料电池的燃料尾气从燃料收集腔(11)经过燃料尾气入口和高温燃料管(3)之间的空隙进入催化燃烧管(2)，最后进入燃烧腔(1)；燃烧腔(1)内含有燃烧催化剂，催化燃烧尾气，释放热量，高温燃料管内有燃料重整催化剂，催化重整燃料气，实现重整反应与燃烧反应的热量耦合，可大大提高阳极支撑管型固体氧化物燃料电池系统的发电效率和系统总能利用效率。