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专利号: 2021102666303
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电系统,其特征在于,包括设有水浴加热系统的燃料储存加热仓(2)、连通气管的风源(1)、用于进行部分氧化重整反应的重整器(3)、由管状固体氧化物燃料电池组成的电池堆(4)以及与电池堆(4)电性连接的功率转化器(5),所述燃料储存加热仓(2)内填充有乙醇和水的混合液,所述气管穿过燃料储存加热仓(2)上端盖伸入混合液底部,所述燃料储存加热仓(2)内部还通过第一管路与重整器(3)入口连通,所述重整器(3)出口通过第二管路与电池堆(4)内的阳极气道连通,所述重整器(3)的阴极气道与外部空气相通,所述电池堆(4)向外输出直流电并经功率转化器(5)转化后向外加负载供电运行。

2.如权利要求1所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电系统,其特征在于,所述电池堆(4)包括5‑10根并联布置的单电池管,所述电池堆(4)的运行温度为650℃~

800℃之间。

3.如权利要求1所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电系统,其特征在于,所述电池堆(4)内管状固体氧化物燃料电池的支撑阳极为NiO‑YSZ,支撑阳极层厚度

500‑2000μm;电解质为YSZ,电解质厚度为10‑20μm;支撑阴极为LSCF‑GDC,支撑阴极厚度为

40‑50μm;管状固体氧化物燃料电池的长度≥100mm,外径≥8mm。

4.一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

S1、首先按照一定比例在燃料储存加热仓(2)内将乙醇和水混合形成混合液,混合液与燃料储存加热仓(2)上端盖之间留有一定的空间,混合液中乙醇和水的摩尔比为1:1‑3:1;

S2、利用水浴加热系统对燃料储存加热仓(2)内的混合液进行加热,使得混合液的温度维持在42.69‑61.86℃之间,乙醇蒸汽分压比例为20%到50%;

S3、接通气管,外界空气沿着气管进入到混合液内,燃料储存加热仓(2)内的燃料蒸汽借助空气作为载体沿着第一管路进入到重整器(3)内,进一步发生部分氧化重整反应产生H2、CO、CH4混合的燃料;所述重整器(3)得到燃料的同时放出热量用于维持其自身工作温度;

所述重整器(3)采用Ni‑Al2O3作催化剂,乙醇水蒸汽在催化剂作用下的部分氧化重整反应如下:

CH3CH2OH+3H2O→2CO2+6H2CH3CH2OH+H2O→2CO+4H2CH3CH2OH+3O2→2CO2+3H2O同时伴随水气转化反应:CO+H2O→CO2+H2;

S4、燃料通过第二管路进入到电池堆(4)内的阳极气道参与电化学反应,同时向电池堆(4)的阴极气道输送外界空气参与电化学反应;

S5、电池堆(4)产生电能并向外输出直流电,经功率转化器(5)转化后向外加负载供电运行。

5.如权利要求4所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法,其特征在‑1

于,步骤S3中,所述气管的气流量在50‑70mL·min 之间。

6.如权利要求4所述的一种基于乙醇燃料的固体氧化物燃料电池发电方法,其特征在于,步骤S3中,所述重整器(3)的运行温度为500±50℃。