管式固体氧化物燃料电池发电方法、装置、计算机设备制造方法及图纸

本申请涉及一种管式固体氧化物燃料电池发电方法、装置、计算机设备。所述方法包括：在发电过程中，从管式固体氧化物燃料电池的输出阳极获取未反应燃料气，以及从管式固体氧化物燃料电池的输出阴极获取剩余氧化剂；将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，并对混合燃料气进行重整反应，将重整反应后的混合燃料气输入管式固体氧化物燃料电池的输入阳极；将第二预设比例的未反应燃料气和剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气；利用废气的热量对氧化剂进行加热，将加热后的氧化剂输入管式固体氧化物燃料电池的输入阴极。采用本方法能够提高发电过程中管式固体氧化物燃料电池的额定燃料利用率，从而提高发电效率。发电效率。发电效率。

【技术实现步骤摘要】
管式固体氧化物燃料电池发电方法、装置、计算机设备


[0001]本申请涉及固体氧化物燃料电池
，特别是涉及一种管式固体氧化物燃料电池发电方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。

技术介绍

[0002]SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)，是一种实现燃料化学能和电能两种能量载体间高效转换的技术。常规发电技术因受卡诺循环限制，发电效率一般为30
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40％，SOFC发电效率能达到60％，可显著提高能源的利用率。同时，SOFC又是一种清洁、低碳的发电技术，氮氧化物和烟尘排放接近于零。另外，SOFC的燃料适应性广，能够适用于甲烷、丙烷、氢气、一氧化碳、人工煤气、沼气、乙醇等常规燃气，借助现有化工、市政行业的基础设施，易于实现大规模商业应用。最后，SOFC发电技术应用范围广，在便携式电源、分布式热电联供、高性能动力电源和大型发电站均可实现应用。
[0003]SOFC的结构主要为：管状(tubular)、平板型(planar)和整体型(unique)三种，其中平板型因功率密度高和制作成本低而成为SOFC的发展趋势。管式SOFC电池组由一端封闭的管状单电池以串联、并联方式组装而成。每个单电池由内到外由多孔支撑管、空气电极、固体电解质薄膜和金属陶瓷阳极组成，管型SOFC一般在很高的温度下操作，主要用于固定电站系统，所以高温SOFC一般采用管型结构。平板型SOFC由空气、YSZ固体电解质、燃料电极烧结成一体，组成“三合一”结构，其间用开设导气沟槽的双极板连接，使其间相互串联构成电池组。“三合一”组件制备工艺简单，造价低，由于电流收集均勻，流经路径短，使平板型电池的输出功率密度较管式高。但是，目前一般使用多个平板单电池依次堆迭、串联形成电池组。这种设计可以得到较高的开路电压和输出功率。但是存在并排堆叠电池组的单位体积内空间利用率不高、稳定性不高、热量损失较大的缺点；而且该结构中的流场较复杂，反应气体不能均匀的到达各个单电池的阴极和阳极，导致电池性能受到影响，进而降低电池组的输出电压和输出功率，但如果换用管型结构又会降低发电效率。
[0004]目前管式电堆燃料利用率明显低于板式电堆的利用率，导致管式固体氧化物燃料电池的发电效率不高。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高管式固体氧化物燃料电池的发电效率的管式固体氧化物燃料电池发电方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
[0006]第一方面，本申请提供了一种管式固体氧化物燃料电池发电方法。所述方法包括：
[0007]在发电过程中，从管式固体氧化物燃料电池的输出阳极获取未反应燃料气，以及从管式固体氧化物燃料电池的输出阴极获取剩余氧化剂；
[0008]将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，并对混合燃料气进行重整反应，将重整反应后的混合燃料气输入管式固体氧化物燃料电池的输
入阳极；
[0009]将第二预设比例的未反应燃料气和剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气；
[0010]利用废气的热量对氧化剂进行加热，将加热后的氧化剂输入管式固体氧化物燃料电池的输入阴极。
[0011]在其中一个实施例中，将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，包括：
[0012]将第一预设比例的未反应燃料气传输至蒸发器；蒸发器用于利用第一预设比例的未反应燃料气的热量生成水蒸气；
[0013]获取从外部输入的燃料气，并将燃料气、水蒸气和第一预设比例的未反应燃料气传输至混合器；混合器用于将燃料气、水蒸气和第一预设比例的未反应燃料气均匀混合得到混合燃料气。
[0014]在其中一个实施例中，对混合燃料气进行重整反应，包括：
[0015]将混合燃料气传输至重整器；
[0016]将第二预设比例的未反应燃料气和剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气，包括：
[0017]将第二预设比例的未反应燃料气和剩余氧化剂传输至燃烧器；
[0018]重整器和燃烧器之间配置有换热器。
[0019]在其中一个实施例中，利用废气的热量对氧化剂进行加热，包括：
[0020]将废气传输至阴极空气预热器；阴极空气预热器用于从外部输入氧化剂，并利用废气的热量对氧化剂进行加热。
[0021]在其中一个实施例中，方法还包括：
[0022]在管式固体氧化物燃料电池的启动阶段和停机阶段，向管式固体氧化物燃料电池的输入阳极传输第一流量的氮气；
[0023]以及对混合燃料气进行重整反应之前，向混合燃料气中混合第二流量的氮气。
[0024]在其中一个实施例中，利用废气对氧化剂进行加热之后，还包括：
[0025]将废气传输至自来水系统的尾气换热器；尾气换热器用于利用废气的剩余热量对自来水系统中的自来水进行加热。
[0026]第二方面，本申请还提供了一种管式固体氧化物燃料电池发电装置。所述装置包括：
[0027]获取模块，用于在发电过程中，从管式固体氧化物燃料电池的输出阳极获取未反应燃料气，以及从管式固体氧化物燃料电池的输出阴极获取剩余氧化剂；
[0028]重整模块，用于将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，并对混合燃料气进行重整反应，将重整反应后的混合燃料气输入管式固体氧化物燃料电池的输入阳极；
[0029]燃烧模块，用于将第二预设比例的未反应燃料气和剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气；
[0030]预热模块，用于利用废气的热量对氧化剂进行加热，将加热后的氧化剂输入管式固体氧化物燃料电池的输入阴极。
[0031]第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0032]在发电过程中，从管式固体氧化物燃料电池的输出阳极获取未反应燃料气，以及从管式固体氧化物燃料电池的输出阴极获取剩余氧化剂；
[0033]将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，并对混合燃料气进行重整反应，将重整反应后的混合燃料气输入管式固体氧化物燃料电池的输入阳极；
[0034]将第二预设比例的未反应燃料气和剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气；
[0035]利用废气的热量对氧化剂进行加热，将加热后的氧化剂输入管式固体氧化物燃料电池的输入阴极。
[0036]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0037]在发电过程中，从管式固体氧化物燃料电池的输出阳极获取未反应燃料气，以及从管式固体氧化物燃料电池的输出阴极获取剩余氧化剂；
[0038]将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，并对混合燃料气进行重整反应，将重整反应后的混合燃料气输入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管式固体氧化物燃料电池发电方法，其特征在于，所述方法包括：在发电过程中，从管式固体氧化物燃料电池的输出阳极获取未反应燃料气，以及从管式固体氧化物燃料电池的输出阴极获取剩余氧化剂；将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，并对所述混合燃料气进行重整反应，将重整反应后的混合燃料气输入管式固体氧化物燃料电池的输入阳极；将第二预设比例的未反应燃料气和所述剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气；利用所述废气的热量对氧化剂进行加热，将加热后的氧化剂输入管式固体氧化物燃料电池的输入阴极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将第一预设比例的未反应燃料气与水蒸气和燃料气混合，得到混合燃料气，包括：将所述第一预设比例的未反应燃料气传输至蒸发器；所述蒸发器用于利用所述第一预设比例的未反应燃料气的热量生成水蒸气；获取从外部输入的所述燃料气，并将所述燃料气、所述水蒸气和所述第一预设比例的未反应燃料气传输至混合器；所述混合器用于将所述燃料气、所述水蒸气和所述第一预设比例的未反应燃料气均匀混合得到所述混合燃料气。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述混合燃料气进行重整反应，包括：将所述混合燃料气传输至重整器；所述将第二预设比例的未反应燃料气和所述剩余氧化剂进行燃烧反应，得到废气，包括：将所述第二预设比例的未反应燃料气和所述剩余氧化剂传输至燃烧器；所述重整器和所述燃烧器之间配置有换热器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述废气的热量对氧化剂进行加热，包括：将所述废气传输至阴极空气预热器；所述阴极空气预热器用于从外部输入氧化剂，并利用所述废气的热量对氧化剂进行加热。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐宇博，张淑兴，吴昊，
申请(专利权)人：中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：