【技术实现步骤摘要】
固体氧化物燃料电池系统及工作方法
[0001]本专利技术属于固体氧化物燃料电池
，特别是一种固体氧化物燃料电池系统及工作方法。
技术介绍
[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种中高温型燃料电池，可将化学能转变为电能，可利用氢气、天然气等碳氢化物作为燃料，具有燃料纯度耐受性高、能源转换效率高以及材料成本低等优势，因此发展固体氧化物燃料电池技术有利于改善我国能源结构。
[0003]尽管固体氧化物燃料电池可接受的燃料范围较广，但实际参与反应的仍是氢气，因此对于碳氢燃料，通入SOFC前一般需要进行预重整，生成氢气和一氧化碳后再进行反应。重整反应是吸热反应，且其要求温度一般在800℃环境下，因此热量需求较大。预重整是在SOFC外部进行重整反应，但需额外供热。一般做法是利用阳极废气通入燃烧器燃烧，燃烧尾气再通入预重整器。该过程燃烧器和重整器是两个部件，燃烧放热利用不充分，系统紧凑型低，且燃烧过程空气作为氧化剂，空气中的氮气一并通入燃烧器中，高温下容易生成氮氧化物污染物，带来一定的环境问题。此外，燃烧后排放的尾气含...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，其包括，固体氧化物燃料电池电堆，其基于燃料与空气反应产生电能，所述固体氧化物燃料电池电堆包括阴极通道和阳极通道；风机，其为固体氧化物燃料电池系统提供空气；空气换热器，其连通所述风机和阴极通道以利用来自阴极通道的尾气加热空气；蒸汽发生器，其将来自供水装置的液态水变为水蒸气；第一换热器，其连接所述蒸汽发生器和空气换热器以利用来自空气换热器的尾气加热所述水蒸气；燃烧重整换热器，其利用化学链循环燃烧放热对重整通道进行加热，燃烧重整换热器包括发生吸热的重整反应的重整通道和填充氧载体且发生放热的化学链循环燃烧反应的燃烧通道，燃烧通道连接空气换热器和阳极通道以交替通入加热的空气和阳极尾气；第二换热器，其连接所述重整通道、燃烧通道、燃料供应装置和第一换热器以加热来自燃料供应装置燃料和来自第一换热器的水蒸气并输入重整通道，所述燃料和水蒸气重整反应后的产物作为燃料进入所述阳极通道反应生成阳极尾气；冷凝器，其连接第二换热器以分离二氧化碳和水。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，优选的，燃烧重整换热器的燃烧通道包括燃烧一通道和燃烧二通道，工作时，燃烧一通道和燃烧二通道中一个通入加热的空气，另一个通入阳极尾气，空气通入后将氧载体氧化，阳极尾气通过燃烧将氧载体还原且还原反应殆尽时将燃烧一通道和燃烧二通道的空气及阳极尾气对调以实现化学链循环燃烧。3.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，所述燃烧重整换热器包括位于内侧和外侧的重整通道以及位于内侧和外侧的重整通道之间的燃烧通道。4.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，所述燃烧重整换热器为圆筒状结构，内侧的重整通道位于轴心位置，外侧的重整通道位于圆筒状结构周缘，内侧的重整通道和外侧的重整通道之间设有均匀分布的燃烧一通道和燃烧二通道。5.根据权利要求2所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，第一三通阀F1连接空气换热器将被加热后的空气分为两路，一路去往固体氧化物燃料电池电堆的阴极通道，一路去往燃烧重整换热器的燃烧通道；第一三通换向阀F2为空气方向控制部件以控制去往燃烧重整换热器的空气的方向，使其同一时间只能通入燃烧一通道和燃烧二通道中的一个，第二三通换向阀F3连接阳极通道以控制阳极废气同一时间只能通入燃烧一通道和燃烧二通道中的一个。6.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，四通换向阀F4连接燃烧重整换热器以控制燃烧通道的尾气方向，贫氧空气管路一端连接四通换向阀F4，另一端连接于空气换热器与第一换热器之间，二氧化碳/水管路一端连接四通换向阀F4，另一端连接第二换热器，四通换向阀F4与第一三通换向阀F2、第二三通换向阀F3同时动作换向，使经过燃烧一通道或燃烧二通道后的空气只能在贫氧空气管路中通过，阳极尾气燃烧后的产物只能在二氧化碳/水管路中通过。7.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，所述风机的出口与所述空气换热器的冷流体进口通过管路相连接，所述空气换热器的冷流体出口与所述固体氧
化物燃料电池电堆的阴极通道的进口、所述燃烧重整换热器的燃烧通道进口通过管路相连接，所述空气换热器的热流体进口与所述固体氧化物燃料电池电堆的阴极通道的出口通过管路相连接，所述空气换热器的热流体出口与所述第一换热器的热流体进口通过管路相连接。8.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料...
【专利技术属性】
技术研发人员：张剑飞，魏国盟，屈治国，夏毅康，陈伟文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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