加热固体氧化物燃料电池堆制造技术

本发明专利技术涉及一种固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括至少一个管形固体氧化物燃料电池和燃烧加热器，所述燃烧加热器被安装以使得与所述燃料电池充分热接近从而使得由所述加热器内部的燃烧产生的热量能够将所述燃料电池加热至适当工作温度。所述加热器和燃料电池可被罩在管形热壳体内；所述壳体内部限定出用于包含第一反应剂如氧化剂的第一反应剂室。所述燃料电池包括陶瓷固态电解质层以及同心地布置在所述电解质层周围且夹住所述电解质层的内电极层和外电极层。所述外电极层可与所述第一反应剂流体连通，且所述内电极层与所述第一反应剂流体隔离且可与第二反应剂如燃料流体连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加热固体氧化物燃料电池堆
本专利技术主要涉及固体氧化物燃料电池(SOFC)系统，且具体而言，涉及固体氧化物燃料电池系统的热管理。
技术介绍
通常，固体氧化物燃料电池包括被陶瓷固相电解质隔开的一对电极(阳极和阴极)。为了在这种陶瓷电解质中获得足够大的离子电导率，固体氧化物燃料电池在高温下进行工作，所述高温通常处于约700℃至1000℃之间的数量级。典型的固体氧化物燃料电池电解质中的材料是完全致密(即无孔)的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)，所述氧化钇稳定的氧化锆在高温下是带负电的氧(氧化物)离子的优良导体。典型的固体氧化物燃料电池阳极由多孔镍/氧化锆金属陶瓷制成，而典型的阴极由掺杂镁的锰酸镧(LaMnO3)，或掺杂锶的锰酸镧(还已公知为锰酸锶镧(LSM))制成。在工作过程中，通过阳极的燃料流中的氢或一氧化碳(CO)与被传导通过电解质的氧化物离子发生反应以产生水和/或CO2和电子。电子通过外电路从阳极到达燃料电池外部、通过电路上的负载且返回阴极，在所述阴极处，来自空气流的氧接收电子且被转化成氧化物离子，所述氧化物离子被注入电解质内。所发生的固体氧化物燃料电池反应包括：阳极反应：阴极反应：已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括：（ａ）至少一个管形固体氧化物燃料电池，所述管形固体氧化物燃料电池包括陶瓷固态电解质层以及同心地布置在所述电解质层周围且夹住所述电解质层的内电极层和外电极层，所述内电极层可仅与氧化剂反应剂和燃料反应剂中的一种流体连通，且所述外电极层可仅与所述氧化剂和燃料反应剂中的另一种流体连通；和（ｂ）燃烧加热器，所述燃烧加热器可与所述氧化剂和燃料反应剂流体连通以使得可发生燃烧，且被安装以使得与所述燃料电池充分热接近从而使得可通过燃烧将所述燃料电池加热至工作温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】CA 2004-2-13 2,457,6091、一种固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括：(a)至少一个管形固体氧化物燃料电池，所述管形固体氧化物燃料电池包括陶瓷固态电解质层以及同心地布置在所述电解质层周围且夹住所述电解质层的内电极层和外电极层，所述内电极层可仅与氧化剂反应剂和燃料反应剂中的一种流体连通，且所述外电极层可仅与所述氧化剂和燃料反应剂中的另一种流体连通；和(b)燃烧加热器，所述燃烧加热器可与所述氧化剂和燃料反应剂流体连通以使得可发生燃烧，且被安装以使得与所述燃料电池充分热接近从而使得可通过燃烧将所述燃料电池加热至工作温度。2、根据权利要求1所述的系统，进一步包括管形热壳体，所述壳体内部限定出第一反应剂室，所述第一反应剂室包含所述至少一个燃料电池和所述加热器，且可包含可与所述外电极层流体连通的反应剂。3、根据权利要求2所述的系统，其中所述加热器可与燃料供应和从所述燃料电池中排出的未反应燃料中的至少一种流体连通。4、根据权利要求3所述的系统，其中所述加热器是管形的且包括具有内表面的致密壁部，所述内表面上涂覆有催化材料，所述催化材料有效地使流动通过所述加热器的所述空气和燃料的混合物进行催化燃烧。5、根据权利要求3所述的系统，其中所述加热器是管形的且具有足够多孔的壁部以使得所述燃料和空气混合物能够通过所述燃烧加热器进入所述反应剂室内，且所述孔隙上涂覆有催化材料，所述催化材料有效地使流动通过所述加热器的所述空气和燃料的混合物进行燃烧。6、根据权利要求3所述的系统，其中所述加热器是管形的且至少部分地填充有多孔阻焰器，所述多孔阻焰器的最大孔隙尺寸小于所述燃料的淬熄直径。7、根据权利要求4或5所述的系统，其中所述加热器进一步包括电阻元件，所述电阻元件产生足够多的热量以将所述催化材料加热至工作温度。-->8、根据权利要求4或5所述的系统，其中所述加热器包括火焰燃烧器，所述火焰燃烧器可与所述空气和所述燃料流体连通且可工作以点燃所述空气和燃料从而产生火焰和足够多的热量以将所述催化材料加热至工作温度。9、根据权利要求2所述的系统，其中所述加热器是管形的且所述加热器和壳体被布置以在其间限定出环形室，所述环形室可与空气和燃料混合物流体连通，所述加热器和所述壳体中的一个或两个上涂覆有催化材料，所述催化材料有效地使所述空气和燃料混合物进行燃烧。10、根据权利要求9所述的系统，其中所述管形加热器的内部限定出氧化剂室，且所述系统包括位于所述氧化剂室内的所述至少一个燃料电池。11、根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个燃料电池被埋置在所述氧化剂室内部的固态多孔泡沫基体中。12、一种固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括：(a)至少一个管形固体氧化物燃料电池，所述管形固体氧化物燃料电池包括陶瓷固态电解质层以及同心地布置在所述电解质层周围且夹住所述电解质层的内电极层和外电极层，所述内电极层可仅与氧化剂反应剂和燃料反应剂中的一种流体连通，且所述外电极层可仅与所述氧化剂和燃料反应剂中的另一种流体连通；和(b)燃烧加热器，所述燃烧加热器包括第一管道和位于所述第一管道内的致密第二管道，所述第二管道的内部限定出燃烧室，所述燃烧室可与所述氧化剂和燃料反应剂流体连通以使得可发生燃烧，且所述第一管道与所述第二管道之间的环形空间限定出反应剂加热室，所述反应剂加热室可与其中一种所述反应剂流体连通且被热联接至所述燃烧室以使得燃烧产生的热量可被传递至所述反应剂室内部的所述反应剂。13、根据权利要求12所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述加热器与所述燃料电池充分热接近以使得可通过从所述加热器中辐射和传导出的热量将所述燃料电池加热至工作温度。14、根据权利要求13所述的固体氧化物燃料电池系统，其中可-->与所述外电极层和所述反应剂加热室流体连通的所述反应剂是氧化剂，且所述第一管道是足够多孔的以使得在所述加热室内部受到加热的氧化剂能够通过第一管道且与所述外电极层连通。15、根据权利要求13所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述加热器进一步包括燃料和氧化剂预混合室，所述燃料和氧化剂预混合室被流体联接至所述燃烧室的入口端，且可与所述燃料和氧化剂流体连通以使得所述燃料和氧化剂在其中进行混合。16、根据权利要求15所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述燃烧室至少部分地填充有多孔阻焰器，所述多孔阻焰器的平均孔隙尺寸小于所述燃料的淬熄直径。17、根据权利要求13所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述加热器进一步包括火焰燃烧器，所述火焰燃烧器被流体联接至所述燃烧室的入口端，且可与所述燃料和氧化剂流体连通以使得所述燃料和氧化剂被点燃以形成火焰。18、根据权利要求13所述的固体氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑融，G科瓦茨克，卢弘尚，P萨卡，L亚马特，ML理查森，
申请(专利权)人：艾伯塔省研究会，
类型：发明
国别省市：CA[]