直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组制造技术

本发明专利技术涉及电池的技术领域，特别涉及直接丙烷部分氧化重整制氢固体氧化物燃料电池组。本发明专利技术公开了直接丙烷部分氧化重整制氢固体氧化物燃料电池组，包括，柱形管式炉、广口微孔管、催化剂单元、管式固体氧化物燃料电池、氧气进气管、进气管和出气管，广口微孔管与催化剂单元组成重整制氢室，所述微孔段与所述管式固体氧化物燃料电池组成电化学反应室，本发明专利技术的管式固体氧化物燃料电池将所述柱形管式炉的空腔的氧气和所述微孔段重整制氢的氢气发生电化学转换产生电流。本发明专利技术提供了直接丙烷部分氧化重整制氢固体氧化物燃料电池组，解决了目前燃料电池容易产生积碳使电池失效，且阳极管上容易发生热膨胀而损坏电池的技术缺陷。

Solid Oxide Fuel Cell Unit for Hydrogen Production by Partial Oxidative Reforming of Direct Propane

【技术实现步骤摘要】
直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组
本专利技术涉及电池的
，特别涉及直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组。
技术介绍
在环境污染问题严峻、化石燃料日益枯竭的今天，作为一种新型的高效清洁能源氢能取代化学能是大势所趋，氢能在整个能量转换过程中不会产生任何对环境有害的物质。但是以氢气作为直接燃料能源的同时面临着易泄露，易燃等安全问题，以及不易运输、存储等问题。且氢气是一种二次能源，不能直接从自然界获得。固体氧化物燃料电池是由两个电极和介于电极间的固体电解质组合而成，是一种将燃料氧化还原反应释放的化学能直接转换成电能的全固态电化学发电系统，且具备燃料普适性的优点。固体氧化物燃料电池是氢能利用的一个重要方面，其反应产物为水，对环境友好。现有技术多以氢能作为直接燃料，或者直接把碳氢燃料通入固体氧化物燃料电池中发生氧化重整反应而制氢。若直接把碳氢燃料通入固体氧化物燃料电池中发生氧化重整反应制氢容易产生积碳使电池失效的现象，且阳极管上容易发生热膨胀而损坏电池。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供结构紧凑、燃料来源安全简单、对能源利用率高的直接丙烷部分氧化重整制氢固体氧化物燃料电池组。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，包括，柱形管式炉；广口微孔管，固定在所述柱形管式炉的内部，所述广口微孔管分为广口段和微孔段，所述广口段与所述微孔段连接，所述广口段固定在所述柱形管式炉的空气进口端，所述微孔段固定在所述柱形管式炉的空气出口端，所述微孔段的管壁分布微孔；催化剂单元，所述催化剂单元固定设置在所述广口微孔管的广口段；管式固体氧化物燃料电池，所述管式固体氧化物燃料电池设置在所述微孔段的外壁以设置在所述柱形管式炉的内部，使得所述管式固体氧化物燃料电池、所述广口微孔管与所述柱形管式炉围成空腔；氧气进气管，所述氧气进气管的一端与所述空腔连通；进气管，所述进气管的一端与所述催化剂单元连通；出气管，所述出气管的一端与所述管式固体氧化物燃料电池的末端连通；所述管式固体氧化物燃料电池将所述空腔的氧气和所述微孔段重整制氢的氢气发生电化学转换产生电流。优选地，所述催化剂单元设有气体重整制氢催化剂。优选地，所述气体重整制氢催化剂为丙烷和空气的重整制氢催化剂。优选地，所述丙烷和空气的重整制氢催化剂为以块状氧化铝泡沫陶瓷为载体的镍铁催化剂。优选地，所述管式固体氧化物燃料电池设置在所述微孔段的外壁具体为所述管式固体氧化物燃料电池通过高温陶瓷胶密封固定在所述微孔段的外壁。优选地，所述管式固体氧化物燃料电池包括阴极、电解质和阳极；所述电解质设置在所述阴极和阳极之间；所述阴极靠近所述柱形管式炉；所述阳极靠近所述微孔段。优选地，所述广口微孔管通过莫来石固定在所述柱形管式炉的内部，并采用莫来石密封所述广口微孔管和所述柱形管式炉之间的间隙。优选地，所述氧气进气管的另一端通入氧气；所述进气管的另一端通入丙烷和空气的混合气。优选地，还包括尾气处理装置；所述出气管的另一端与所述尾气处理装置连接。优选地，还包括温度检测器；所述温度检测器设置在所述柱形管式炉的内部。本专利技术提供的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，开启柱状管式炉加热，当催化剂单元和管式固体氧化物燃料电池达到启动温度时，由于进气管与催化剂单元连通，通过设置在广口微孔管的广口段的催化剂单元，在进气管通入部分氧化重整制氢的气体原料(即丙烷和空气的混合气)，本申请通过设计增加一段广口段来增加催化剂单元的体积以增大重整制氢的气体的反应面积进而提高产氢率，广口微孔管的微孔段上均匀分布的微孔，在广口微孔管的广口段制得的氢气通过广口微孔管的微孔段的微孔进入管式固体氧化物燃料电池的阳极一侧，在管式固体氧化物燃料电池的阴极一侧通有氧气，两气体于管式固体氧化物燃料电池内发生电化学反应，产生电流，而产生的气体(如尾气)通过出气管排出。本专利技术提供的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组在催化剂单元的作用下，重整制氢的气体原料可通过部分氧化重整制氢，然后产生的氢气作为燃料供给于燃料电池，其中，部分氧化重整制氢反应可以减少积碳现象，并且还能通过在微孔管上设计增加一段广口段来增大催化剂体积来增大重整制氢的气体原料的反应面积从而提高产氢率；广口微孔管的微孔段的微孔使得氢气与管式固体氧化物燃料电池均匀接触且分配均匀，使得电化学反应最大化。综上所述，与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组使用清洁的重整制氢的气体原料制得氢气，广口段的体积比微孔段大，催化剂单元设置在广口段，使得更多催化剂与反应原料进行反应，从而增加产氢量。并且催化剂单元放置于广口段先进行部分氧化重整反应产生的混合气体再通入广口微孔管的微孔段从而进入管式固体氧化物燃料电池中，可以减少燃料直接于管式固体氧化物燃料电池中反应而产生的积碳使电池失效的现象；广口微孔管的微孔段中均匀分布的微孔可以使氢气与管式固体氧化物燃料电池均匀接触且分配均匀，使得电化学反应最大化，同时避免过多的空气在管式固体氧化物燃料电池的阳极上的同个部位接触停留发生热膨胀而损坏电池；本固体氧化物燃料电池组的操作流程简单、可控，整个燃料电池不涉及复杂的设备，而且成本低、环境友好。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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组的结构图；图2为图1的广口微孔管的结构图；图3为图1的固体氧化物燃料电池的应用示意图；其中，1、管式固体氧化物燃料电池，2、催化剂单元，3、柱形管式炉，4、氧气进气管，5、广口段，6、微孔段、6-1、微孔，7、高温陶瓷胶，8、进气管，9、出气管，10、莫来石，11、尾气处理装置，12、热电偶，A、丙烷和空气的混合气，B、尾气，C、广口微孔管，D、空腔。具体实施方式本专利技术的核心是提供了直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，解决了目前燃料电池容易产生积碳使电池失效，且阳极管上容易发生热膨胀而损坏电池的技术缺陷。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。请参考图1-图3，本专利技术实施例提供了直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，包括：柱形管式炉3；广口微孔管C，固定在柱形管式炉3的内部，广口微孔管的广口段5固定在柱形管式炉3的空气进口端，广口微孔管的微孔段6固定在柱形管式炉3的空气出口端，微孔段6的管壁分布微孔6-1；催化剂单元2，催化剂单元2固定设置在广口微孔管的广口段5；管式固体氧化物燃料电池1，管式固体氧化物燃料电池1设置在广口微孔管的微孔段6的外壁以设置在柱形管式炉3的内部，使得管式固体氧化物燃料电池1、广口微孔管C与柱形管式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，其特征在于，包括，柱形管式炉；广口微孔管，固定在所述柱形管式炉的内部，所述广口微孔管分为广口段和微孔段，所述广口段与所述微孔段连接，所述广口段固定在所述柱形管式炉的空气进口端，所述微孔段固定在所述柱形管式炉的空气出口端，所述微孔段的管壁分布微孔；催化剂单元，所述催化剂单元固定设置在所述广口微孔管的广口段；管式固体氧化物燃料电池，所述管式固体氧化物燃料电池设置在所述微孔段的外壁以设置在所述柱形管式炉的内部，使得所述管式固体氧化物燃料电池、所述广口微孔管与所述柱形管式炉围成空腔；氧气进气管，所述氧气进气管的一端与所述空腔连通；进气管，所述进气管的一端与所述催化剂单元连通；出气管，所述出气管的一端与所述管式固体氧化物燃料电池的末端连通；所述管式固体氧化物燃料电池将所述空腔的氧气和所述微孔段重整制氢的氢气发生电化学转换产生电流。

【技术特征摘要】
1.直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，其特征在于，包括，柱形管式炉；广口微孔管，固定在所述柱形管式炉的内部，所述广口微孔管分为广口段和微孔段，所述广口段与所述微孔段连接，所述广口段固定在所述柱形管式炉的空气进口端，所述微孔段固定在所述柱形管式炉的空气出口端，所述微孔段的管壁分布微孔；催化剂单元，所述催化剂单元固定设置在所述广口微孔管的广口段；管式固体氧化物燃料电池，所述管式固体氧化物燃料电池设置在所述微孔段的外壁以设置在所述柱形管式炉的内部，使得所述管式固体氧化物燃料电池、所述广口微孔管与所述柱形管式炉围成空腔；氧气进气管，所述氧气进气管的一端与所述空腔连通；进气管，所述进气管的一端与所述催化剂单元连通；出气管，所述出气管的一端与所述管式固体氧化物燃料电池的末端连通；所述管式固体氧化物燃料电池将所述空腔的氧气和所述微孔段重整制氢的氢气发生电化学转换产生电流。2.根据权利要求1所述的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，其特征在于，所述催化剂单元设有气体重整制氢催化剂。3.根据权利要求2所述的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，其特征在于，所述气体重整制氢催化剂为丙烷和空气的重整制氢催化剂。4.根据权利要求3所述的直接丙烷部分氧化重整制氢的固体氧化物燃料电池组，其特征在于，所述丙烷和空气的重...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁波，卢敏仪，陈瑜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44