[发明专利]管状固体氧化物燃料电池堆结构及其预热方法

权利要求书

1.一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，包括电池堆保温外壳(7)，电池堆保温外壳(7)内设有气体管道固定及气体隔离板(8)、电池固定及气体隔离板(9)和电池固定板(10)，气体管道固定及气体隔离板(8)、电池固定及气体隔离板(9)和电池固定板(10)将电池堆分隔为燃料气体和氧化气体预热区(1)、阴极和阳极引线区(2)和发电区(3)三个区域。

2.如权利要求1所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述气体管道固定及气体隔离板(8)上设有通孔将燃料气体和氧化气体预热区(1)和阴极和阳极引线区(2)连通。

3.如权利要求1所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述电池堆保温外壳(7)内设有多个管状固体氧化物燃料电池单体，管状固体氧化物燃料电池单体包括开口端和封闭端，封闭端定位于电池固定板(10)上，开口端固定于电池固定及气体隔离板(9)上；管状固体氧化物燃料电池单体的阴极和阳极引线位于阴极和阳极引线区(2)内。

4.如权利要求3所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述电池堆还包括氧化性气体管道(5)和燃料气体管道(6)；

氧化性气体管道(5)包括主氧化性气体管道(51)和连通主氧化性气体管道(51)的多个次氧化性气体管道(52)；主氧化性气体管道(51)从电池堆保温外壳(7)侧壁伸入燃料气体和氧化气体预热区(1)，次氧化性气体管道(52)固定于气体管道固定及气体隔离板(8)上且穿过阴极和阳极引线区(2)伸入发电区(3)中；

燃料气体管道(6)包括主燃料气体管道(61)和连通主燃料气体管道(61)的燃气进气管(11)，主燃料气体管道(61)从电池堆保温外壳(7)侧壁伸入燃料气体和氧化气体预热区(1)，燃气进气管(11)固定于气体管道固定及气体隔离板(8)上且伸入阴极和阳极引线区(2)对应的管状固体氧化物燃料电池单体中。

5.如权利要求4所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述燃气进气管(11)为金属管、金属陶瓷管或陶瓷管。

6.如权利要求4所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于：燃气进气管(11)的材质中含有镍或铁金属催化剂；氧化性气体管道(5)中通入氧气，燃料气体管道(6)中通入碳氢化合物气体；碳氢化合物气体通过燃气进气管(11)进入管状固体氧化物燃料电池单体内，燃气进气管(11)的材质中含有催化剂镍或铁，碳氢化合物气体在发电区(3)的管状固体氧化物燃料电池单体内进行重整；生成的氢气和一氧化碳在发电区(3)与氧化性气体管道(5)中通入的氧气进行发电。

7.如权利要求3至5中任一项所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述管状固体氧化物燃料电池单体包括金属陶瓷支撑管(12)，金属陶瓷支撑管(12)上面设有一层陶瓷绝缘层(13)，陶瓷绝缘层(13)之上分布着互相串联的多个单电池元，各个单电池元通过连接极(17)彼此串联。

8.如权利要求3至5中任一项所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆，其特征在于，所述管状固体氧化物燃料电池单体包括金属陶瓷支撑管(18)，金属陶瓷支撑管(18)上依次设有阳极(19)、电解质(20)、阴极(21)和阴极汇流极(22)。

9.如权利要求4所述的一种管状固体氧化物燃料电池堆的预热方法，其特征在于，包括：

1)电池堆开始工作前，采用电加热或者高温气体预热方法将电池堆预热到工作温度；高温气体预热方法为：将惰性预热气体从电池堆氧化性气体管道(5)和燃料气体管道(6)通入到电池堆内部，待电池堆温度升高至工作温度，然后燃料气体管道(6)转换成燃料气体，氧化性气体管道(5)转换成氧化性气体，电池堆开始发电；

2)电池堆开始工作后，管状固体氧化物燃料电池单体排出的高温还原性气体进入燃料和氧化性气体预热区(1)和阴极和阳极引线区(2)，对氧化性气体管道(5)中的氧化性气体和燃料气体管道(6)内的燃气进行预热。

10.如权利要求8所述的预热方法，其特征在于，将发电区(3)中排放出的多余高温氧化性气体引入燃料气体和氧化气体预热区(1)中，使氧化性气体和氧化气体预热区(1)中的燃料气体燃烧进一步提高燃料和氧化性气体预热区(1)的温度。