[发明专利]一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电系统及方法

权利要求书

1.一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法，其特征在于，实现该方法的发电系统包括设有水浴加热系统的燃料储存加热仓(2)、连通气管的风源(1)、用于进行部分氧化重整反应的重整器(3)、由管状固体氧化物燃料电池组成的电池堆(4)以及与电池堆(4)电性连接的功率转化器(5)，所述燃料储存加热仓(2)内填充有乙醇和水的混合液，所述气管穿过燃料储存加热仓(2)上端盖伸入混合液底部，所述燃料储存加热仓(2)内部还通过第一管路与重整器(3)入口连通，所述重整器(3)出口通过第二管路与电池堆(4)内的阳极气道连通，所述电池堆(4)的阴极气道与外部空气相通，所述电池堆(4)向外输出直流电并经功率转化器(5)转化后向外加负载供电运行；

具体发电方法包括以下步骤：

S1、首先按照一定比例在燃料储存加热仓(2)内将乙醇和水混合形成混合液，混合液与燃料储存加热仓(2)上端盖之间留有一定的空间，混合液中乙醇和水的摩尔比为1:1-3:1；

S2、利用水浴加热系统对燃料储存加热仓(2)内的混合液进行加热，使得混合液的温度维持在42.69-61.86℃之间，乙醇蒸汽分压比例为20％到50％；

S3、接通气管，外界空气沿着气管进入到混合液内，燃料储存加热仓(2)内的燃料蒸汽借助空气作为载体沿着第一管路进入到重整器(3)内，进一步发生部分氧化重整反应产生H₂、CO、CH₄混合的燃料；所述重整器(3)得到燃料的同时放出热量用于维持其自身工作温度；

所述重整器(3)采用Ni-Al₂O₃作催化剂，乙醇水蒸汽在催化剂作用下的部分氧化重整反应如下：

CH₃CH₂OH+3H₂O→2CO₂+6H₂

CH₃CH₂OH+H₂O→2CO+4H₂

CH₃CH₂OH+3O₂→2CO₂+3H₂O

同时伴随水气转化反应：CO+H₂O→CO₂+H₂；

S4、燃料通过第二管路进入到电池堆(4)内的阳极气道参与电化学反应，同时向电池堆(4)的阴极气道输送外界空气参与电化学反应；

S5、电池堆(4)产生电能并向外输出直流电，经功率转化器(5)转化后向外加负载供电运行。

2.如权利要求1所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法，其特征在于，步骤S3中，所述气管的气流量在50-70mL·min^-1之间。

3.如权利要求1所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法，其特征在于，步骤S3中，所述重整器(3)的运行温度为500±50℃。

4.如权利要求1所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法，其特征在于，所述电池堆(4)包括5-10根并联布置的单电池管，所述电池堆(4)的运行温度为650℃-800℃之间。

5.如权利要求1所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法，其特征在于，所述电池堆(4)内管状固体氧化物燃料电池的支撑阳极为NiO-YSZ，支撑阳极层厚度500-2000μm；电解质为YSZ，电解质厚度为10-20μm；支撑阴极为LSCF-GDC，支撑阴极厚度为40-50μm；管状固体氧化物燃料电池的长度≥100mm，外径≥8mm。