一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，用于解决现有的SOFC发电系统中的增压装置，导致发电系统变得异常复杂，且压缩工质需要消耗一定的电能的技术问题。本发明专利技术实施例包括燃料电池；燃料电池的阴极通过管道连接有用于对空气进行压缩的空气压缩机；空气压缩机与燃料电池之间通过管道依次连接有用于储存压缩后的空气的第一储气罐和对空气进行预热的热交换器；第一储气罐包括第一出口和第二出口；本系统中还包括用于对去离子水增压的第一自增压装置和对天然气增压的第二自增压装置；第一储气罐的第二出口通过管道将空气输送到第一自增压装置和第二自增压装置，以驱动所述第一自增压装置和所述第二自增压装置工作。

【技术实现步骤摘要】
一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统
本专利技术涉及电池系统研究
，尤其涉及一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统。
技术介绍
固体氧化物燃料电池(SOFC)具有燃料选择性广、运行温度高、发电效率高、无污染物排放等优点，可广泛应用于分布式发电、大型固定电站、便携式发电等。现有技术中的SOFC发电系统中，为提高整个燃料电池系统的热效率，燃料电池将未反应的气体排出并通过燃烧器燃烧产热，将高温的烟气带回系统的前端，上述的设计虽然使整个系统有机串联耦合提高了热效率，但是却引发另一个技术问题，就是必须提升燃料电池的进口端压力，以确保反应以后的尾气能够正常排出，现有的做法是将燃料(甲烷或甲醇)、去离子水和空气都必须需经过增压后才可通入系统，这样的做法导致发电系统变得异常复杂，且压缩工质需要消耗一定的电能，给整个发电系统的控制带来一定的困难。因此，为解决上述的技术问题，寻找一种更加简单且能耗低的带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，用于解决现有的SOFC发电系统中的增压装置，导致发电系统变得异常复杂，且压缩工质需要消耗一定的电能的技术问题。本专利技术实施例提供了一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，包括燃料电池；所述燃料电池的阴极通过管道连接有用于对空气进行压缩的空气压缩机；所述空气压缩机与所述燃料电池之间通过管道依次连接有用于储存压缩后的空气的第一储气罐和对空气进行预热的热交换器；所述第一储气罐包括第一出口和第二出口；所述第一出口通过管道与所述热交换器进行连接；空气经所述热交换器预热后通过管道进入到所述燃料电池的阴极；所述燃料电池的阳极通过管道连接有重整反应器；所述重整反应器通过管道分别连接有第一自增压装置和第二自增压装置；所述第一自增压装置通过管道连接有用于储存去离子水的第一储液罐；所述第二自增压装置通过管道连接有用于储存天然气的第二储气罐；所述第一储气罐的第二出口通过管道与所述第一自增压装置和所述第二自增压装置进行连接；所述第一储气罐的第二出口通过管道将空气输送到所述第一自增压装置和所述第二自增压装置，以驱动所述第一自增压装置和所述第二自增压装置工作；增压后的天然气和增压后的去离子水通过所述重整反应器进行重整反应，并生成含氢混合气体，所述含氢混合气体通过管道进入到所述燃料电池的阳极。可选地，所述燃料电池还连接有燃烧器；所述燃烧器用于将所述燃料电池内未利用的含氢混合气体进行燃烧，从而产生高温的烟气。可选地，所述燃烧器包括有烟气排放端；所述烟气排放端连接有第一三通分流阀；所述第一三通分流阀用于将所述烟气的流动路径分为第一流动路径和第二流动路径；所述第一流动路径与所述热交换器进行连接；所述空气通过所述热交换器与所述第一流动路径内的烟气进行换热；所述第二流动路径与所述重整反应器进行连接；所述第二流动路径内的烟气对所述重整单元进行供热。可选地，还包括第二三通分流阀；所述第一路径通过所述热交换器后与所述第二三通分流阀的第一端进行连接；所述第二路径通过所述重整反应器后与所述第二三通分流阀的第二端进行连接；所述第二三通分流阀的第三端将所述第一流动路径和所述流动路径内的剩余烟气排放到大气中。可选地，所述第一自增压装置包括第一增压器和第二储液罐；所述第一增压器的入口端通过管道与第一储液罐进行连接；所述第一储液罐与所述第一增压器之间还连接有第一过滤器；所述第一增压器的出口端通过管道与第二储液罐进行连接。可选地，所述第二自增压装置包括第二增压器和第三储气罐；所述第二增压器的入口端通过管道与第二储气罐进行连接；所述第二储气罐与所述第二增压器之间还连接有第二过滤器；所述第二增压器的出口端通过管道与所述第三储气罐进行连接。可选地，所述第一自增压装置与所述重整反应器之间还依次连接有第一质量流量计、第一止回阀以及雾化器；所述雾化器用于将所述去离子水进行雾化。可选地，所述第二自增压装置与所述重整反应器之间还依次连接有第二质量流量计和第二止回阀。可选地，所述第一储气罐的第一出口与所述热交换器之间还依次连接有第三质量流量计和第三止回阀。可选地，所述热交换器为板翅式热交换器。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本实施例中，本实施例中，利用空气压缩机对空气进行压缩后，将一部分空气输送到燃料电池的阴极，另一部分的空气作为工作气输送至用于对去离子水增压的第一自增压器和用于对天然气进行增压的第二自增压器，以驱动第一自增压装置和第二自增压装置工作，通过上述的设计，可简化整个发电系统，减少了整个发电系统的因需压缩工质而产生的能源消耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术提供的一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统的另一个实施例的结构示意图；图3为本专利技术提供的一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统中的第一自增压装置的结构示意图；图4为本专利技术提供的一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统中的第二自增压装置的结构示意图；图示说明：燃料电池1；重整反应器2；燃烧器3；空气压缩机4；第一储气罐5；第一出口6；第二出口7；第一储液罐8；第一自增压装置9；第二自增压装置10；第一三通分流阀11；第二三通分流阀12；热交换器13；第二流动路径14；第一流动路径15；第三自增压装置16；混合装置17；第一过滤器18；第一增压器19；第二储液罐20；第二过滤器21；第二增压器22；第三储气罐23。具体实施方式本专利技术实施例公开了一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，用于解决现有的SOFC发电系统中的增压装置，导致发电系统变得异常复杂，且压缩工质需要消耗一定的电能的技术问题。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1、图3和图4，本专利技术实施例中提供的一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统的一个实施例包括：燃料电池1；燃料电池1的阴极通过管道连接有空气压缩机4；空气压缩机4用于对空气进行压缩；空气压缩机4与燃料电池1之间通过管道依次连接有储存压缩后的空气的第一储气罐5和对压缩后的空气进行预热的热交换器13；第一储气罐5上设置有第一出口6和第二出口7；第一出口6通过管道与热交换器13进行连接，空气经热交换器13预热后通过管道进入到燃料电池1的阴极；需要说明的是，本实施例中的热交换器13为板翅式热交换器13。燃料电池1的阳极通过管道连接有重整反应器2；重整反应器2通过管道分别连接有第一自增压装置9和第二自增压装置10；第一自增压装置9通过管道连接有用于储存去离子水的第一储液罐8，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，包括燃料电池；所述燃料电池的阴极通过管道连接有用于对空气进行压缩的空气压缩机；所述空气压缩机与所述燃料电池之间通过管道依次连接有用于储存压缩后的空气的第一储气罐和对空气进行预热的热交换器；所述第一储气罐包括第一出口和第二出口；所述第一出口通过管道与所述热交换器进行连接；空气经所述热交换器预热后通过管道进入到所述燃料电池的阴极；所述燃料电池的阳极通过管道连接有重整反应器；所述重整反应器通过管道分别连接有第一自增压装置和第二自增压装置；所述第一自增压装置通过管道连接有用于储存去离子水的第一储液罐；所述第二自增压装置通过管道连接有用于储存天然气的第二储气罐；所述第一储气罐的第二出口通过管道与所述第一自增压装置和所述第二自增压装置进行连接；所述第一储气罐的第二出口通过管道将空气输送到所述第一自增压装置和所述第二自增压装置，以驱动所述第一自增压装置和所述第二自增压装置工作；增压后的天然气和增压后的去离子水通过所述重整反应器进行重整反应，并生成含氢混合气体，所述含氢混合气体通过管道进入到所述燃料电池的阳极。

【技术特征摘要】
1.一种带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，包括燃料电池；所述燃料电池的阴极通过管道连接有用于对空气进行压缩的空气压缩机；所述空气压缩机与所述燃料电池之间通过管道依次连接有用于储存压缩后的空气的第一储气罐和对空气进行预热的热交换器；所述第一储气罐包括第一出口和第二出口；所述第一出口通过管道与所述热交换器进行连接；空气经所述热交换器预热后通过管道进入到所述燃料电池的阴极；所述燃料电池的阳极通过管道连接有重整反应器；所述重整反应器通过管道分别连接有第一自增压装置和第二自增压装置；所述第一自增压装置通过管道连接有用于储存去离子水的第一储液罐；所述第二自增压装置通过管道连接有用于储存天然气的第二储气罐；所述第一储气罐的第二出口通过管道与所述第一自增压装置和所述第二自增压装置进行连接；所述第一储气罐的第二出口通过管道将空气输送到所述第一自增压装置和所述第二自增压装置，以驱动所述第一自增压装置和所述第二自增压装置工作；增压后的天然气和增压后的去离子水通过所述重整反应器进行重整反应，并生成含氢混合气体，所述含氢混合气体通过管道进入到所述燃料电池的阳极。2.根据权利要求1所述的带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃料电池还连接有燃烧器；所述燃烧器用于将所述燃料电池内未利用的含氢混合气体进行燃烧，从而产生高温的烟气。3.根据权利要求2所述的带有增压功能的固体氧化物燃料电池发电系统，其特征在于，所述燃烧器包括有烟气排放端；所述烟气排放端连接有第一三通分流阀；所述第一三通分流阀用于将所述烟气的流动路径分为第一流动路径和第二流动路径；所述第一流动路径与所述热交换器进行连接；所述空气通过所述热交换器与所述第一流动路径内的烟气进行换热；所述第二流动路径与所述重整反应器进行连接；所述第二流动路径内的烟气对...

【专利技术属性】
技术研发人员：康磊，李海宾，宋文婉，韩敏芳，夏云峰，黄祥乐，周辉，
申请(专利权)人：广东索特能源科技有限公司，东莞深圳清华大学研究院创新中心，
类型：发明
国别省市：广东,44