[发明专利]新型固体氧化物燃料电池堆热区、热区系统及电池堆系统

说明书

本发明公开了一种新型固体氧化物燃料电池堆热区，包括尾气换热机构、重整制氢机构；尾气换热机构，包括第一壳体，第一壳体腔内区隔出相邻的废气燃烧腔、空气预热腔；重整制氢机构，包括第二壳体，第二壳体腔内区隔出汽化预重整腔、燃烧加热腔及重整制氢腔，燃烧加热腔位于汽化预重整腔、重整制氢腔之间，汽化预重整腔与重整制氢腔相连通,以燃烧加热腔燃烧产生的热量传递给汽化预重整腔、重整制氢腔，重整制氢腔的氢气出口与电池堆的阳极氢气进口连接，本发明人重新设计尾气换热、重整制氢机构，简化了结构，方便集成换热、制氢功能等于同一热区结构中，并对应公开了热区系统及电池堆系统，使用方便。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及新型固体氧化物燃料电池堆热区、热区系统及电池堆系统。

背景技术

SOFC按照结构可分为平板式和管式电池两大类，平板式电池又可分为薄板式电池和平管式电池两类，现有的SOFC电池堆一般单独购买，购买后需自行设计尾气换热器、重整制氢等热区装置，本司在实地考察后发现市面上存在的尾气换热装置、重整制氢装置等结构复杂，成本高且不好与电池堆及其他结构匹配，应用时难以将尾气燃烧器、重整制氢、燃烧加热，热水器等功能集成化，不方便微小型SOFC发电系统的应用推广，需要改进。

发明内容

为解决上述至少一个技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：

本申请文件第一方面提供一种新型固体氧化物燃料电池堆热区，包括尾气换热机构、重整制氢机构；

尾气换热机构，包括第一壳体，第一壳体腔内区隔出相邻的废气燃烧腔、空气预热腔，废气燃烧腔通过管道与电池堆的阴极、阳极废气出口连接且管道上设启动燃烧燃料入口，燃料与废气混合进入废气燃烧腔燃烧并传递热量给空气预热腔中冷空气，空气预热腔的热空气出口与电池堆的阴极热空气入口连接；

重整制氢机构，包括第二壳体，第二壳体腔内区隔出汽化预重整腔、燃烧加热腔及重整制氢腔，燃烧加热腔位于汽化预重整腔、重整制氢腔之间并设置有燃烧燃料进口、燃烧空气进口，汽化预重整腔与重整制氢腔相连通,以燃烧加热腔燃烧产生的热量传递给汽化预重整腔、重整制氢腔，重整制氢腔的氢气出口与电池堆的阳极氢气进口连接。

本发明人重新设计尾气换热、重整制氢机构，简化了结构，方便集成换热、制氢功能等于同一热区结构中，且具备通用性，方便与多数电池堆模块进行对接，使用方便。

进一步，第一壳体、第二壳体内至少一个腔室的进口端或出口端设置有多孔板，优选在第二壳体内汽化预重整腔、燃烧加热腔的进口端、重整制氢腔的出口端均设置多孔板，燃烧加热腔、汽化预重整腔中所需的物料经多孔板后进入腔内，重整制氢腔内氢气经多孔板后离开，以多孔板进行催化、过滤或分流气体。

进一步，重整制氢腔内设置有催化剂，并腔壁上设置催化剂换装口，如以天然气、冷水为原料，催化剂催化进行制氢反应，换装口方便进行催化剂的更换。

优选在燃烧加热腔、废气燃烧腔内设置点火机构，优选点火塞，点火塞方便易安装，当然也可根据需求安装其他点火装置。

进一步，还包括热水管道，在废气燃烧腔内延伸，并在腔壁上设置冷水进口管、热水出口管以分别与热水管道的两端口连接，集成水加热功能，提高能源利用率。

进一步，第一壳体、第二壳体为矩形体，方便与电池堆匹配。

本申请文件第二方面提供集成化固体氧化物燃料电池堆热区系统，包括上述的热区，其特征在于：还包括电池堆支架，位于电池堆的下方以支撑电池堆，重整制氢机构、尾气换热机构分别位于电池堆的侧面，且废气燃烧腔废气进口处的管道自支架或周边的间隙延伸至电池堆的阴极、阳极废气出口处连接，重整制氢腔的氢气出口处以管道顺支架或周边间隙延伸至电池堆的阳极氢气进口处连接。