[发明专利]一种固体氧化物燃料电池发电系统及其使用方法

说明书

本发明提供一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括固体氧化物燃料电池堆与压力容器，压力容器设置第一、二、三、四管道，用于与外界在密封条件下进行气体流通；工作状态时，将固体氧化物燃料电池堆置于压力容器内，向压力容器内通入氧化气体，同时向电池阳极通道通入燃料气体，电池在高气压下放电。该发电系统具有高气密性，阴极侧可裸露，无需设置气体通道，并且突破了燃料电池的压力限制，可提高发电效率。

技术领域

本发明固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池发电系统及其使用方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的能量转换装置。SOFC具有能量转化效率高，对环境友好等优点，因此受到了研究者们的广泛关注。

SOFC的基本结构包括多孔阳极，多孔阴极以及致密的电解质层。在阳极中通入燃料，同时在阴极通入氧化剂气体后，电解质和电极三相界面处会发生电化学反应产生电子，电子通过外电路形成放电回路，产生电能与热能。

固体氧化物燃料电池发电系统中的核心部件是由若干固体氧化物燃料电池、连接体以及密封件组成的固体氧化物燃料电池堆。在实际应用中，将固体氧化物燃料电池堆进行密封，在高温高压下，将燃料气通入阳极的气体通道，氧化剂气体通入阴极的气体通道进行放电反应。但是，利用现有的密封技术进行封装的固体氧化物燃料电池堆一方面存在高温高压下气密性无法保证的问题，另一方面所能承受的外界压力有限，限制了其发电效率。

发明内容

针对上述技术现状，本发明提供一种固体氧化物燃料电池发电系统，包括固体氧化物燃料电池堆、压力容器；

所述压力容器设置第一管道、第二管道、第三管道以及第四管道，用于与外界在密封条件下进行气体流通；

所述固体氧化物燃料电池堆位于压力容器内部；

所述固体氧化物燃料电池堆包括若干固体氧化物燃料电池单体，各固体氧化物燃料电池单体的阳极设置用于燃料气体流通的通道，所述通道包括通道入口与通道出口；

所述第一管道与各固体氧化物燃料电池单体的通道入口连通；

所述第二管道与各固体氧化物燃料电池单体的通道出口连通；

所述第三管道用于向压力容器内部通入氧化气体；

所述第四管道用于排出压力容器内部的氧化气体。

所述第三管道与第四管道可以合并，即，氧化气体可以通过第三管道或者第四管道通入压力容器内部，以及且自压力容器内部流出。

所述的燃料气体不限，可以是氢气等。

所述的氧化气体不限，可以是氧气等，例如来自空气的氧气。

所述压力容器还设置阴极与阳极，用于连通所述固体氧化物燃料电池堆的正极与负极。

作为优选，所述压力容器还设置气体压力检测装置，用于监测氧化气体的压力。

本发明还提供一种固体氧化物燃料电池发电系统的使用方法，包括如下步骤：

(1)将固体氧化物燃料电池放入压力容器内；

(2)通过第一管道向固体氧化物燃料电池堆通入燃料气体，燃料气体进入各固体氧化物燃料电池单体阳极的通道；通过第三管道向压力容器内通入氧化气体，氧化气体自各固体氧化物燃料电池单体的阴极而参与电化学反应。

考虑到氧化气体在反应过程中被消耗，作为优选，所述压力容器还设置气体压力检测装置，用于监测氧化气体的压力，一旦氧化气体的压力低于设定值，则通过第三通道通入氧化气体，以维持压力容器内部的氧化气体压力在恒定值。