[发明专利]一种固体氧化物燃料电池系统热部件测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池系统热部件测试装置和方法。包括：燃烧器，包括阴极废气进口、甲烷进口和阳极废气进口；阴极废气管线，包括加热器，与燃烧器的阴极废气进口连接；氮气支管线，与阴极废气管线的加热器的入口端连接；甲烷管线，与燃烧器的燃料入口端相连；阳极废气管线，包括加热器，与燃烧器的阳极废气进口连接。模拟电堆运行过程中，燃烧器的启动和稳定运行两种工况，阴极废气管线和阳极支管线分别与燃烧器连接，分别用于模拟阳极废气和阴极废气进入到燃烧器。可以较好的用于研究燃烧器的特性和可靠性的研究。

技术领域

本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池系统热部件测试装置和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

固体氧化物燃料电池是第三代高温燃料电池，具有高效率，零污染，零噪音等特点，它的燃料可选择范围较广，汽油、柴油、天然气、水煤气等都可作为其燃料。以天然气为例，在工作过程中燃料通过电堆前的重整器重整为H₂，CO等气体，该气体通入电堆阳极，空气通入电堆阴极，两者在电堆内反应，产生电能。

在实际固体氧化物燃料电池系统中其运行过程涉及启动和稳定运行两个过程。在启动过程中，先将CH₄气体通入燃烧器中燃烧，并用燃烧器的尾气预热空气，将空气通入电堆阴极，预热电堆。在稳定运行过程，阳极和阴极的气体反应后，由于气体流量，电池能量利用率等因素的影响，阳极废气(AOG)中的H2，CO气体不能完全反应，同时又有较高的温度(含有较高能量)；阴极废气(COG)由于O2被反应掉一部分，其主要成分是高温的贫氧空气。需要对两种气体尤其是阳极废气进行处理。通常的处理方法是将两者按一定比例通入燃烧器中燃烧，将H₂，CO等气体处理掉的同时为整个系统提供能量。

固体氧化物燃料电池(SOFC)需要工作在600℃～1000℃，因此需要额外的能源供给其启动过程和稳定运行过程。在固体氧化物燃料电池工作过程中，温度较高，为了减小电堆的热应力的同时保证启动和正常运行过程中的能量供给，通常要求电堆的进口空气和燃气有一定的温度，因此在外围热管理系统中燃烧器提供能量的来源，热交换器将该能量转移到电堆进口气体中，使固体氧化物燃料电池电堆能够正常运行。所以对于固体氧化物燃料电池外围热管理系统的研究来说，燃烧器特性研究、燃烧器可靠性研究、热交换器转化率研究、热交换器可靠性研究等都是必不可少的研究内容。

现阶段对于整个热管理系统实现方法研究较多，对于热管理系统中某关键部件的研究较少。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种固体氧化物燃料电池系统热部件测试装置和方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种固体氧化物燃料电池系统热部件测试装置，包括：

燃烧器，包括阴极废气进口、甲烷进口和阳极废气进口；

阴极废气管线，包括加热器，与燃烧器的阴极废气进口连接；

氮气支管线，与阴极废气管线的加热器的入口端连接；

甲烷管线，与燃烧器的甲烷进口连接；

阳极废气管线，包括加热器，与燃烧器的阳极废气进口连接。

模拟电堆运行过程中，燃烧器的启动工矿，不包含氮气支管线的阴极废气管线和甲烷管线分别与燃烧器连接，分别作为模拟启动工况中的燃料和空气。

模拟电堆运行过程中，燃烧器的稳定运行工况，包括氮气支管线在内的阴极废气管线和阳极废气管线分别与燃烧器连接，分别用于模拟阳极废气和阴极废气进入到燃烧器。