[发明专利]一种熔融碳酸盐燃料电池堆进气系统及其工作方法

说明书

本发明公开的一种熔融碳酸盐燃料电池堆进气系统及其工作方法，属于高温燃料电池技术领域。包括通过输气管依次连接的进气接头、减压阀、流量监测及控制柜、预热装置和布气装置；预热装置出口设置有测温装置，测温装置与预热装置连接；布气装置包括进气管、缓冲室和若干出气管，缓冲室的内腔为圆滑曲面，缓冲室的一侧与进气管连接，另一侧与若干出气管连接；进气接头与气源连接，若干出气管与电池堆端板连接。该系统能够对电池堆端板的进气状态进行有效的监测及控制，从而提高燃料电池进气的性能和稳定性，进而提高燃料电池运行的安全性和稳定性，提高使用寿命。

技术领域

本发明属于高温燃料电池技术领域，具体涉及一种熔融碳酸盐燃料电池堆进气系统及其工作方法。

背景技术

燃料电池发电技术是一种清洁高效的发电技术，可以在燃料电池内部发生电化学反应直接将燃料中的化学能转化为电能，避免了卡诺热机循环造成的热量损失，实现了能量的高效转化。熔融碳酸盐燃料电池是一种工作在650℃的高温燃料电池，具有噪音小、无污染、效率高、燃料来源广等优势。

熔融碳酸盐燃料电池阳极以富氢气体如氢气、煤制合成气、工厂弛放气等为原料，阴极以空气和二氧化碳的混合气体为原料，气体进入电池后，分别在阳极、阴极上发生电化学反应，产生的碳酸根通过熔融态电解质进行传导，电子通过外电路对外放电。进气状态(流量、温度、压力、进气分布均匀性等)直接影响电池性能，目前的进气装置采用单通道进气，近期的分布均匀性差，且压力和温度都不能进行有效控制，造成进气不能在燃料电池流场内均匀分布，有效面积减小，影响燃料电池性能。若不使用预热装置，进气温度过低，会使得燃料电池进气口附近温度过低，巨大温差会损坏电池，同时影响气密性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种熔融碳酸盐燃料电池堆进气系统及其工作方法，能够对电池堆端板的进气状态进行有效的监测及控制，从而提高燃料电池进气的性能和稳定性。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种熔融碳酸盐燃料电池堆进气系统，包括通过输气管依次连接的进气接头、减压阀、流量监测及控制柜、预热装置和布气装置；预热装置出口设置有测温装置，测温装置与预热装置连接；布气装置包括进气管、缓冲室和若干出气管，缓冲室的内腔为圆滑曲面，缓冲室的一侧与进气管连接，另一侧与若干出气管连接；进气接头与气源连接，若干出气管与电池堆端板连接。

优选地，缓冲室为圆柱体，进气管设在缓冲室长度方向上的中点，若干出气管均布在缓冲室的长度方向上。

进一步优选地，出气管为偶数个且对称分布在进气管的两侧。

优选地，缓冲室与进气管和出气管的连接处圆滑过渡。

优选地，流量监测及控制柜包括设在输气管上的控制阀、质量流量计和浮子流量计。

优选地，测温装置为热电偶。

优选地，预热装置与布气装置之间的输气管外壁设有保温层；进气管、缓冲室和出气管的外壁设有保温层。

本发明公开的上述熔融碳酸盐燃料电池堆进气系统的工作方法，包括：

来自气源的气体由进气接头进入系统后，经减压阀减压至预设工作压力，再通过流量监测及控制柜调节气体流量，然后通过预热装置加热至预设工作温度，测温装置实时监测预热装置出口温度并反馈给预热装置，预热装置根据反馈结果进行调节；气体由进气管进入缓冲室后进行充分混匀，再由若干出气管均匀的进入电池堆端板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：