[发明专利]一种直接碳固体氧化物燃料电池电堆及其发电装置

权利要求书

1.一种直接碳固体氧化物燃料电池电堆的发电装置，其特征在于：包括SOFC电堆(1)、CO₂汇流箱(6)、CO₂储气瓶(13)、给碳机(18)和第一汇流箱(22)，所述SOFC电堆(1)的四周壁面上连接有若干空气入口管(2)，SOFC电堆(1)底部四周开设有若干空气出口孔(3)；

所述CO₂汇流箱(6)一端通过CO₂出口管(5)连接于SOFC电堆(1)顶端，CO₂汇流箱(6)的另一端依次连接若干运输管道(7)、过滤器(8)、CO₂回收管道(9)、压缩机(10)和若干CO₂储气瓶(13)；

所述第一汇流箱(22)一端通过混合入口管(23)连接于SOFC电堆(1)底部，且混合入口管(23)伸入SOFC电堆(1)内部，第一汇流箱(22)另一端依次连接有气碳混合管(21)、CO₂出气管道(14)和若干CO₂储气瓶(13)；

所述给碳机(18)设置于气碳混合管(21)和CO₂出气管道(14)之间，给碳机(18)的底部通过输碳管(19)连通于气碳混合管(21)和CO₂出气管道(14)之间，给碳机(18)的顶部通过碳回收管道(16)连接于过滤器(8)；

所述SOFC电堆(1)包括若干管式SOFC电池组(25)、若干空气导管(26)、空气腔(27)、固定板(28)和电堆加热板(29)：所述管式SOFC电池组(25)包括若干层SOFC单电池，各层SOFC单电池由上至下交错堆叠放置，每一层SOFC单电池包括若干SOFC单电池，且每相邻两个SOFC单电池并排反向布置；每个所述SOFC单电池由内到外依次包括阴极(30)、电解质(31)和阳极(32)，且阴极(30)最长，阳极(32)最短；各层SOFC单电池开口端从外到内均依次夹有固定板(28)和电堆加热板(29)，使得管式SOFC电池组(25)整体固定，固定板(28)和电堆加热板(29)竖直设立；所述空气导管(26)通过空气腔(27)插入对应的管式SOFC电池组(25)中，并与每个SOFC单电池阴极(30)之间留有2-5mm空隙以供空气在电池内流动，所述空气腔(27)设于固定板(28)外侧，形成一空腔，使反应完的空气经开于空气腔(27)底部的空气出口孔(3)流出；

各个所述混合入口管(23)接入SOFC电堆(1)右下方或者左下方，混合入口管(23)插入电堆内部的一侧采用四角切圆式水平布置，且每个混合入口管(23)的出口处均呈圆柱型喷嘴状。

2.根据权利要求1所述的直接碳固体氧化物燃料电池电堆的发电装置，其特征在于：所述SOFC单电池的层数根据发电需求确定，相邻上下层SOFC单电池错开90度布置，且相邻单电池反向布置。

3.根据权利要求2所述的直接碳固体氧化物燃料电池电堆的发电装置，其特征在于：所述SOFC电堆(1)顶端安装有固定端盖(4)，各个CO₂出口管(5)竖直立于固定端盖(4)，且各个CO₂出口管(5)连接于CO₂汇流箱(6)底部；所述SOFC电堆(1)底部设有若干电堆支架(24)，通过电堆支架(24)将SOFC电堆(1)支撑固定。

4.根据权利要求3所述的直接碳固体氧化物燃料电池电堆的发电装置，其特征在于：所述过滤器(8)和压缩机(10)之间的CO₂回收管道(9)上设有第一控制阀门(11)，所述碳回收管道(16)设有第二控制阀门(17)；所述输碳管(19)上设有第三控制阀门(20)。

5.根据权利要求4所述的直接碳固体氧化物燃料电池电堆的发电装置，其特征在于：各个所述CO₂储气瓶(13)并联，每个CO₂储气瓶(13)进气处连接CO₂回收管道(9)，每个CO₂储气瓶(13)出气处连接CO₂出气管道(14)；且每个CO₂储气瓶(13)均设有对应的进气阀门(12)和出气阀门(15)。

6.根据权利要求5所述的直接碳固体氧化物燃料电池电堆的发电装置，其特征在于：所述第二控制阀门(17)控制碳回收管道(16)将未反应完的碳粉输送回所述给碳机(18)中，且根据电堆的运行情况，给碳机(18)的供碳量由第三控制阀门(20)控制。