[发明专利]利用残余燃料的直接火焰燃料电池发电装置及工作方法

说明书

本发明公开了一种利用残余燃料的直接火焰燃料电池发电装置及工作方法。本发明所述的一种利用残余燃料的直接火焰燃料电池发电装置，包括直接火焰燃料电池以及至少一个向所述直接火焰燃料电池送入燃料的燃料单元；所述燃料单元由固体氧化燃料电池与所述固体氧化燃料电池的出气口连接的预混装置；所述预混装置将燃料混合后送入直接火焰燃料电池。本发明以至少一个固体氧化物燃料电池配合一个直接火焰燃料电池，能够有效的解决传统固体氧化物燃料电池燃料未充分利用的问题。

技术领域

本发明属于燃料电池装置，具体涉及一种利用残余燃料的直接火焰燃料电池发电装置及工作方法。

背景技术

直接火焰燃料电池是一种新型的燃料电池构型，其概念由日本神钢电机株式会社的Horiuchi等研究者于2004年首次提出。阳极侧与富燃火焰直接接触以提供燃料和工作所需的温度且同时消耗氧气，阴极侧直接与空气接触，形成了阳极与阴极之间的化学势梯度。直接火焰燃料电池的主要优势在于：1)结构简单，无需密封；2)可实现燃料化学能梯级利用，获得较高热电联产综合效率；3)启动快速。但存在燃料利用率低的缺陷。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是在高温下运行，将燃料的化学能清洁高效地转换为电能的全固态化学发电装置。固体氧化物燃料电池的燃料利用率在40％～70％之间，残余的燃料主要排放到空气中，不仅浪费了燃料，也存在安全隐患。

公开号CN106299410A的专利，是一种利用残余燃料自加热的固体氧化物燃料电池发电系统，结合了固体氧化物燃料电池燃料利用率低和工作温度的特点和要求。设计了一种利用残余燃料自加热的固体氧化物燃料电池发电系统，节省了传统加热电炉的电能消耗，提高了固体氧化物燃料电池总的发电效率。公开号CN108695531A的专利，是一种高效燃料电池残余氢回收利用的氢喷射器，根据不同工况来调节喷嘴距，实现不同工况下的最佳回流比，同时，在保证最佳回流比的情况下保证了残余氢气的最高利用效率，大幅度提高了燃料电池的工作效率和经济性。公开号CN106229528A的专利，是一种燃料电池尾气回收利用装置，充分回收利用燃料电池尾气中的残余燃料和热量，有利于提高燃料电池的燃料利用率，节约能源，提高发电效率，降低成本。

发明内容

发明目的：本发明旨在设计一种利用残余燃料的直接火焰燃料电池发电装置。本发明还提供了该发电装置的工作方法。

技术方案：本发明所述的一种利用残余燃料的直接火焰燃料电池发电装置，包括直接火焰燃料电池以及至少一个向所述直接火焰燃料电池送入燃料的燃料单元；

所述燃料单元由固体氧化燃料电池与所述固体氧化燃料电池的出气口连接的预混装置；所述预混装置将燃料混合后送入直接火焰燃料电池。

所述直接火焰燃料电池包括端板、设置于端板下方的平板型固体氧化物燃料单电池、两层阳极侧连接体、设置于两层所述阳极侧连接体之间的富燃燃烧装置、设置于所述富燃燃烧装置下方的阴极侧连接体以及连接阳极侧连接体以及阴极侧连接体的接电柱。

所述预混装置内部分布有用于气体混合的气体通道。

所述预混装置沿着气体流动方向交错排列有第一挡板以及第二挡板，第一挡板距离预混装置顶端具有用于气体通过的空隙，第二挡板距离预混装置底端具有用于气体通过的空隙。

所述固体氧化燃料电池设置有用于燃料送出的第一出口以及用于氧化剂送出的第二出口，所述第一出口以及第二出口位于靠近预混装置的同一侧面；所述预混装置设有多个混合气出口。

所述富燃燃烧装置设置有用于混合气体通入的入气孔以及用于喷火嘴。

所述阳极侧连接体为边框式金属连接体。

所述阴极侧连接体由金属连接体相连组成。

所述发电装置包括直接火焰燃料电池以及设置于所述直接火焰燃料电池两侧的燃料单元成。