[实用新型]固体氧化物燃料电池系统以及水蒸气发生器

说明书

本实用新型公开一种固体氧化物燃料电池系统以及水蒸气发生器，水蒸气发生器包括罐体，能够向所述罐体内通入水流的进水管，位于所述罐体内部的换热器，水流自所述进水管流入所述罐体与所述换热器换热后形成水蒸气，所述换热器顶部设有凹坑，所述进水管的水流流入所述凹坑，所述水流在所述凹坑内蓄积并溢出，与所述换热器换热。如此设置，若进水管内的水流提前沸腾，凹坑的设置可以缓冲沸腾的水流对换热器的冲击，减小蒸汽发生器内部的压力波动。而且，水流均匀地沿换热器外周面流动，则与换热器的表面可均匀接触，达到水与换热器换热均匀的目的，也能够减小蒸汽产量与蒸汽压力的波动。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池系统以及水蒸气发生器。

背景技术

燃料电池是一种高效率的能量转化装置，它能够直接将可燃气体的化学能转化为电能，由于其不需要中间的机械能到电能的转化过程，因此具有更高的能量转化效率。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高温燃料电池，高温运行增加了它的燃料来源，SOFC可以使用甲烷、汽油、柴油等碳燃料进行发电。在SOFC系统中，碳燃料先与水蒸气在300至800℃发生水蒸气重整反应，水蒸气重整反应产生的氢气及一氧化碳被通入SOFC电堆进行电化学反应。

在水蒸气重整反应过程中，控制碳燃料与水蒸气的比例、提高水蒸气的分散性及提高水蒸气与碳燃料的混合均匀性对提升系统效率、增加SOFC电堆耐久性有着至关重要的作用。

现有的SOFC用燃料蒸汽混合装置是基于锅炉原理的换热器式设计，蒸汽发生器内部设计有板式或管壳式换热器，液态水通过进水装置进入到换热器内部或是表面，被换热器内部高温热源或是通过电、燃料等加热方式加热至沸腾成为水蒸汽，沸腾后的水蒸气与碳燃料混合后通过燃气出口进入碳燃料重整装置进行重整反应。但是由于沸腾换热不可控，液态水沸腾过程中蒸汽产量与蒸汽压力存在周期性波动，蒸汽产量和压力的周期性波动对后续的燃料蒸汽混合的均匀性、水蒸气重整反应的连续性、及电堆内电化学反应的连续性产生了不利影响。

发明内容

本实用新型提供一种水蒸气发生器，用于固体氧化物燃料电池系统，水蒸气发生器包括罐体，能够向所述罐体内通入水流的进水管，位于所述罐体内部的换热器，水流自所述进水管流入所述罐体与所述换热器换热后形成水蒸气，所述换热器顶部设有凹坑，所述进水管的水流流入所述凹坑，所述水流在所述凹坑内蓄积并溢出，与所述换热器换热。

可选地，所述凹坑自所述换热器顶部的周向边缘向中部凹陷。

可选地，所述凹坑呈弧形。

可选地，所述进水管的末端设有分布式滴头，以使水流均匀流入所述凹坑；所述分布式滴头包括并联的多个滴头，并且多个所述滴头呈中心对称、等间距分布。

可选地，所述换热器为板式换热器，所述板式换热器表面设有鳍片。

可选地，所述进水管设有调节阀和/或压力传感器，所述调节阀能够调节从所述进水管通入所述罐体内的水流的流量，所述压力传感器能够检测所述进水管的压力。

可选地，所述罐体设有供水蒸气流出的蒸汽出口；

所述蒸汽出口处设有压力传感器和/或温度传感器，所述压力传感器能够检测从所述蒸汽出口排出的水蒸气的压力，所述温度传感器能够检测从所述蒸汽出口排出的水蒸气的温度。

可选地，所述水蒸气发生器设有连通所述换热器的进口，所述进口用于通入高温气体，所述进口处设有调节进入的高温气体的流量的调节阀。

本方案还提供一种固体氧化物燃料电池系统，包括燃烧器，所述燃烧器燃烧产生高温热空气，还包括如上任一项所述的固体氧化物燃料电池系统用水蒸气发生器；所述水蒸气发生器设有连通所述换热器的进口和出口，所述高温热空气从所述进口通入所述换热器，从所述出口排出。