【技术实现步骤摘要】
本技术涉及固体氧化物燃料电池技术，尤其涉及一种用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(sofc)发电技术是一种新型高效的发电技术，这种方式采用氢气、甲烷等气体作为燃料，在高温下与空气发生电化学反应并放出电能。sofc的工作温度很高，通常为600～1000℃，其工作时，需要先将常温原料气预热到一定温度后才能进入sofc系统内参与反应，而sofc系统反应产生的热会导致系统温度升高，过高的温度将会引起sofc材料损坏、寿命下降等问题，需要及时排出反应余热。
2、当sofc以纯氢作为燃料时，它的反应产物仅为水，能够实现零碳排放。但受制于氢气大容量储运难题，以及sofc工作时的热量管理问题，以纯氢为燃料的sofc系统存在启动慢、热量回收应用难、系统复杂、占用空间大等问题。
技术实现思路
1、本技术的目的在于，针对传统固体氧化物燃料电池启动慢、热量回收应用难、系统复杂的问题，提出一种用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，该系统具有能使固体氧化物燃料电池启动快，能量回收率高，不依赖其它外部能源，系统简单的优点。
2、为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，包括水箱、储热模块、镁基固态储氢模块、氢气管路、第一换热介质管路、第二换热介质管路和换热器，所述储热模块包覆在镁基固态储氢模块外，所述水箱出口与储热模块入口连通；
3、所述镁基固态储氢模块的氢气出口与储热模块内
4、所述换热器热媒出口与固体氧化物燃料电池内的第二换热管路入口连通，所述固体氧化物燃料电池内的第二换热管路出口与换热器热媒入口连通；所述换热器第一冷媒出口与储热模块内的第二换热管路入口连通，所述储热模块内的第二换热管路出口与换热器第一冷媒入口连通；所述镁基固态储氢模块的氢气出口通过氢气管路与换热器第二冷媒入口连通，所述换热器第二冷媒出口通过氢气管路与固体氧化物燃料电池氢气入口连通。
5、进一步地，所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统还包括控制单元，所述控制单元分别与水箱、储热模块、镁基固态储氢模块、氢气管路、第一换热介质管路、第二换热介质管路和换热器通讯连接。
6、进一步地，所述氢气管路、第一换热介质管路和第二换热介质管路中设置有流量控制阀、温度测量装置和压力测量装置，所述控制单元分别与流量控制阀、温度测量装置和压力测量装置通讯连接。
7、进一步地，所述储热模块为cao/ca(oh)2热化学储能模块或mgo/mg(oh)2热化学储能模块，cao/ca(oh)2和mgo/mg(oh)2体系具有储能密度大，安全无毒，价格低廉和操作简单等特点，在热化学储能领域得到广泛的研究和关注。本技术储热模块应用cao/ca(oh)2或mgo/mg(oh)2储热材料，为镁基固态储氢材料和sofc提供升温、启动所需的热量，能够缩短系统启动的时间。
8、进一步地，所述镁基固态储氢模块内填充有固态储氢材料，所述固态储氢材料包括但不限于氢化镁块。
9、进一步地，所述镁基固态储氢模块内设置有电加热膜。
10、进一步地，所述储热模块镁基固态储氢模块之间设有换热翅片，加强换热效果。所述镁基固态储氢模块外表面设置有换热翅片。
11、进一步地，所述第一换热介质管路、第二换热介质管路内填充有换热介质。所述换热介质为液体或气体，所述液体为熔盐，所述气体为空气、二氧化碳和氦气中的一种或多种。
12、进一步地，所述镁基固态储氢模块的氢气出口通过氢气管路与固体氧化物燃料电池氢气入口连通。
13、进一步地，所述储热模块与镁基固态储氢模块中设置有循环管路，所述循环管路内充填传热介质(包括但不限于高温导热油)，位于镁基固态储氢模块中的循环管路螺旋排布。
14、本技术的另一个目的还公开了一种固体氧化物燃料电池系统，包括上述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统和固体氧化物燃料电池。
15、本技术固体氧化物燃料电池系统工作原理，以储热模块采用cao/ca(oh)2热化学储能模块为例：
16、固体氧化物燃料电池启动时，水箱1向储热模块2输入水或水蒸气，水或水蒸气与储热模块中的cao反应生成ca(oh)2，同时放出大量的热，控制系统通过调控水或水蒸气的输入量，控制储热模块2的温度在250～500℃，利用储热模块与镁基固态储氢模块侧壁间热传导，和/或通过传热介质在在储热模块与镁基固态储氢模块中的循环管路循环流动，将热量输入镁基固态储氢模块3，所述镁基固态储氢模块3中的氢化镁材料受热分解，释放出氢气，氢气通过氢气管路，流经cao/ca(oh)2储热模块再次升温后，进入固体氧化物燃料电池sofc，对其进行换热升温，此后氢气在cao/ca(oh)2储热模块和sofc间循环流动，不断将cao/ca(oh)2储热模块产生的热量转移至sofc，促使sofc的温度快速提升至其工作温度区间。
17、固体氧化物燃料电池启动后，停止cao/ca(oh)2储热模块的放热反应，利用第二换热介质管路6中循环流动的换热介质，将sofc反应生成的高温余热(600～800℃)经换热器7不断分别用于加热放氢管路中的氢气和第一换热介质管路5中的换热介质，放氢管路中的氢气经换热升温后循环进入sofc使其持续工作，第一换热介质管路5中的换热介质则将热量传至cao/ca(oh)2储热模块，一方面使ca(oh)2吸收热量分解变回cao，另一方面通过热传导和传热介质，不断将热量输入至镁基固态储氢模块，使镁基固态储氢模块中的氢化镁材料不断受热分解，产生新的氢气供给sofc。
18、本技术用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，与现有技术相比较具有以下优点：
19、1)本技术利用cao/ca(oh)2储热模块的反应特性，提供了系统启动所需的热量，缩短了sofc的启动时间，同时使固体氧化物燃料电池系统不依赖其它外部能源，适用性更好。
20、2)本技术利用填充有镁基固态储氢材料的镁基固态储氢模块作为sofc的供氢单元，具有储氢量大，产氢温度高的特点，能够简化系统，并提高sofc的发电量。
21、3)本技术通过换热管理，将sofc工作时产生的热量高效应用于cao/ca(oh)2储热模块的再生和镁基固态储氢模块的放氢，提升sofc的效率，使系统无需另行配置附加供能系统，降低了系统的运行成本。
22、综上，本技术采用镁基固态储氢模块作为sofc的供氢单元，一方面储氢量大，有利于减少系统的空间占用量；另一方面，镁基固态储氢模块释放氢气的温度较高(250～350℃)，放出的高温氢气易于进一步加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，包括水箱(1)、储热模块(2)、镁基固态储氢模块(3)、氢气管路(4)、第一换热介质管路(5)、第二换热介质管路(6)和换热器(7)，所述储热模块(2)包覆在镁基固态储氢模块(3)外，所述水箱(1)出口与储热模块(2)入口连通；
2.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统还包括控制单元，所述控制单元分别与水箱(1)、储热模块(2)、镁基固态储氢模块(3)、氢气管路(4)、第一换热介质管路(5)、第二换热介质管路(6)和换热器(7)通讯连接。
3.根据权利要求2所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述氢气管路(4)、第一换热介质管路(5)和第二换热介质管路(6)中设置有流量控制阀、温度测量装置和压力测量装置，所述控制单元分别与流量控制阀、温度测量装置和压力测量装置通讯连接。
4.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述储热模块(2)
5.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述镁基固态储氢模块(3)内填充有固态储氢材料。
6.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述镁基固态储氢模块(3)内设置有电加热膜。
7.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述镁基固态储氢模块(3)外表面设置有换热翅片。
8.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述第一换热介质管路(5)、第二换热介质管路(6)内填充有换热介质。
9.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述镁基固态储氢模块(3)的氢气出口通过氢气管路与固体氧化物燃料电池(8)氢气入口连通。
10.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述储热模块(2)与镁基固态储氢模块(3)中设置有循环管路，所述循环管路内充填传热介质，位于镁基固态储氢模块(3)中的循环管路螺旋排布。
...【技术特征摘要】
1.一种用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，包括水箱(1)、储热模块(2)、镁基固态储氢模块(3)、氢气管路(4)、第一换热介质管路(5)、第二换热介质管路(6)和换热器(7)，所述储热模块(2)包覆在镁基固态储氢模块(3)外，所述水箱(1)出口与储热模块(2)入口连通；
2.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统还包括控制单元，所述控制单元分别与水箱(1)、储热模块(2)、镁基固态储氢模块(3)、氢气管路(4)、第一换热介质管路(5)、第二换热介质管路(6)和换热器(7)通讯连接。
3.根据权利要求2所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述氢气管路(4)、第一换热介质管路(5)和第二换热介质管路(6)中设置有流量控制阀、温度测量装置和压力测量装置，所述控制单元分别与流量控制阀、温度测量装置和压力测量装置通讯连接。
4.根据权利要求1所述用于固体氧化物燃料电池的镁基固态高温供氢系统，其特征在于，所述储热模块(2)为cao/ca(oh)2热化学储能模块或m...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕志辉，宋香荣，孙承鑫，
申请(专利权)人：大连金煜新能源有限公司，
类型：新型
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