[发明专利]一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件及其制备方法

权利要求书

1.一种用于固体氧化物燃料电池系统的热部件，其特征在于，包括壳体，所述壳体的相对两端分别设置有进气口和出气口，所述壳体的内腔沿进气口到出气口的延伸方向依次设置有第一换热区和第二换热区，所述壳体内设置有用于与第一换热区进行间壁式换热的第一换热通道以及用于与所述第二换热区进行间壁式换热的第二换热通道，所述内腔内设置有用于与所述第二换热区进行间壁式换热的重整通道；所述第一换热通道、所述第二换热通道和所述重整通道分别单独设置有通道入口和通道出口，所述第一换热区内设置有点火器；

所述重整通道、所述第一换热区和所述第二换热区内均填充有多孔材料；

所述重整通道内还填充有重整催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种热部件，其特征在于，所述进气口至少为两个，多个进气口与所述第一换热区连通；

优选地，多个进气口沿斜向与第一换热区连通。

3.根据权利要求2所述的一种热部件，其特征在于，所述第一换热区包括沿进气口到出气口的延伸方向依次设置的混合进气区和燃烧反应区，所述点火器设置于所述混合进气区；

优选地，所述混合进气区和所述进气口之间设置有气体分配口，用于混合第一进气口和第二进气口的气体。

4.根据权利要求1所述的一种热部件，其特征在于，所述壳体、所述重整通道以及所述多孔材料是由金属、陶瓷或复合材料制成；

优选地，所述金属包括Inconel 600、Inconel601、Inconel 625、Inconel718、Inconel750、GH4169、GH4145、GH3030、GH2136、GH5188、Incoloy20、Incoloy 28、Hastelloy HS C4、Hastelloy HS C22、Hastelloy HS C276、Monel 400、Monel 500、SS430、SS310、SS441和Ni中的至少一种；

优选地，所述陶瓷包括氧化锆、氧化铝、氧化硅、氮化硅和碳化硅的至少一种；

优选地，所述复合材料包括沸石、硅酸盐、铝硅酸盐、硅藻土、堇青石和钛酸铝中的至少一种；

优选地，所述多孔材料的结构包括金属网状结构、具有贯通孔的金属泡沫状结构和多孔陶瓷结构的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种热部件，其特征在于，所述第一换热通道和第二换热通道均匀地设置于所述壳体内；

优选地，所述第一换热通道和第二换热通道为在壳体的壳壁内一体成形得到的螺旋状通道。

6.根据权利要求1所述的一种热部件，其特征在于，所述壳体内还设置有第三换热通道，所述第三换热通道设置于所述第二换热通道与出气口之间，所述第三换热通道与所述第二换热区间壁式换热；

优选地，所述第三换热通道沿壳体呈螺旋状设置。

7.根据权利要求2～6任一项所述的一种热部件，其特征在于，所述壳体为两部分组成，所述第一换热区和第二换热区分别位于壳体的两个部分，所述第一换热区对应的壳体和第二换热区对应的壳体边缘对接形成所述热部件。

8.根据权利要求2～6任一项所述的一种热部件，其特征在于，所述壳体为一体成形。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的热部件的制备方法，其特征在于，所述热部件采用增材制造工艺制备得到；

优选地，所述增材制造工艺的流程包括：绘制所述热部件的三维模型并转化为数字化二维切片，将所述数字化二维切片转化为增材制造设备的路径数据，将所述路径数据导入增材制造设备，将所需材料装入增材制造设备，设定增材制造的工艺参数，开始制备热部件。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述增材制造工艺包括采用选区激光烧结、选区激光熔化、电子束选区熔化成形、激光金属直接沉积、粘结剂喷射成形和紫外光固化成形中的至少一种；

优选地，所述选区激光烧结的工艺参数包括：激光功率10～500W，扫描速度为50～5000mm/s，扫描间隔为0.1～0.5mm，层厚为0.05～0.3mm，热处理温度为500～1100℃，热处理时间为0.3～5h；

优选地，所述选区激光熔化的工艺参数包括：设备功率为50～1000W，扫描速度为100～1500mm/s，扫描间隔为0.02～0.2mm，层厚为0.01～0.15mm；

优选地，所述电子束选区熔化成形的工艺参数包括：电子束加速电压为40～70kV，电子束电流为10～50mA，层厚为0.01～0.2mm，扫描间隔为0.05～0.5mm，熔化扫描速度为1～20m/s，基板预热温度为200～1000℃，腔室真空度为0.0001～0.001mbar；

优选地，所述激光金属直接沉积的工艺参数包括：激光功率为0.5～10kW，扫描速度为1～50mm/s，层厚为0.1～1mm，搭接率10％～70％，送粉量为10～50g/min；

优选地，所述粘结剂喷射成形的工艺参数包括：工作电流为50～300A，工作电压为10～30V，打印速度为10～1000mm/s，粉末铺展速度为5～300mm/s，层厚为0.05～0.2mm，脱脂温度为150～500℃，烧结温度为700～1600℃；

优选地，所述紫外光固化成形的工艺参数包括：光源功率为50～400W，曝光时间为1～30s，层厚为0.05～0.2mm，成形速度0.05～1mm/s，脱脂温度为300～650℃。