[发明专利]一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统

权利要求书

1.一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统包括受热装置(1)和受电装置(2)，其特征在于还包括平板式固体氧化物燃料电池堆(3)、火焰产生装置(4)、空气泵(5)、左中空不锈钢管(6)、右中空不锈钢管(7)、银丝(8)和不锈钢金属网(9)；受热装置(1)承载在火焰产生装置(4)上，平板式固体氧化物燃料电池堆(3)的左、右分别连接左中空不锈钢管(6)和右中空不锈钢管(7)，并且采用中空不锈钢管(6)和右中空不锈钢管(7)将平板式固体氧化物燃料电池堆(3)固定在火焰产生装置(4)和受热装置(1)之间，平板式固体氧化物燃料电池堆(3)的阴极采用银丝(8)与受电装置(2)的阳极相连，平板式固体氧化物燃料电池堆(3)的阳极采用不锈钢金属网(9)与受电装置(2)的阴极相连，且右中空不锈钢管(7)的另一端与空气泵(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的火焰产生装置(4)包括喷火嘴(4-1)和承载支架(4-2)，受热装置(1)承载在承载支架(4-2)上，而平板式固体氧化物燃料电池堆(3)采用左中空不锈钢管(6)和右中空不锈钢管(7)固定在喷火嘴(4-1)和受热装置(1)之间。

3.根据权利要求2所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的平板式固体氧化物燃料电池堆(3)包括数个平板式固体氧化物燃料电池(3-1)和中空不锈钢承载壳体(3-2)，在中空不锈钢承载壳体(3-2)的前、后、上、下面均布数个孔洞，数个平板式固体氧化物燃料电池(3-1)以阴极在内、阳极在外的方式镶嵌在中空不锈钢承载壳体(3-2)前、后、上、下面的孔洞上，而中空不锈钢承载壳体(3-2)的左侧和右侧各存在一个小孔，分别与左中空不锈钢管(6)和右中空不锈钢管(7)连通。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的数个平板式固体氧化物燃料电池(3-1)是串联或并联在一起的，且数个平板式固体氧化物燃料电池(3-1)的阴极连接的银丝(8)穿过右中空不锈钢管(7)与受电装置(2)的阳极相连。

5.一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统包括受热装置(1)和受电装置(2)，其特征在于还包括数个管式固体氧化物燃料电池(3)、支撑架(4)、火焰产生装置(5)、银丝(6)和不锈钢金属网(7)；受热装置(1)承载在火焰产生装置(5)上，采用支撑架(4)将数个管式固体氧化物燃料电池(3)固定在火焰产生装置(5)和受热装置(1)之间，数个管式固体氧化物燃料电池(3)的阴极采用银丝(6)串联或并联在一起，然后与受电装置(2)的阳极相连，数个管式固体氧化物燃料电池(3)的阳极采用不锈钢金属网(7)串联或并联在一起，然后与受电装置(2)的阴极相连。

6.根据权利要求5所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的火焰产生装置(5)包括喷火嘴(5-1)和承载支架(5-2)，受热装置(1)承载在承载支架(5-2)上，而数个管式固体氧化物燃料电池(3)采用支撑架(4)固定在喷火嘴(5-1)和受热装置(1)之间。

7.根据权利要求6所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的数个管式固体氧化物燃料电池(3)为两端通透的中空管式固体氧化物燃料电池或一端封闭的中空管式固体氧化物燃料电池，而且数个管式固体氧化物燃料电池(3)采用支撑架(4)以25°～75°的角度固定在喷火嘴(5-1)和受热装置(1)之间。

8.根据权利要求5、6或7所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的喷火嘴(5-1)包括喷火盘(5-1-1)和喷火孔(5-1-2)，数个管式固体氧化物燃料电池(3)采用支撑架(4)以25°～75°的角度固定在喷火孔(5-1-2)处。

9.根据权利要求8所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统的喷火嘴(5-1)包括喷火盘(5-1-1)、喷火孔(5-1-2)和空气孔(5-1-3)，所述的数个管式固体氧化物燃料电池(3)呈倒锥形固定在空气孔(5-1-3)处。

10.根据权利要求9所述的一种火焰式固体氧化物燃料电池热电联供系统，其特征在于所述的管式固体氧化物燃料电池(3)的具体制备过程如下：

单口封闭的半中空管式固体氧化物燃料电池：一、制备阳极材料La_1-xSr_xCr_1-yM_yO_3-δ：依照化学式La_1-xSr_xCr_1-yM_yO_3-δ，按La元素、Sr元素、Cr元素与M元素摩尔比为1-x∶x∶1-y∶y的比例称取硝酸盐类原料，然后采用溶胶-凝胶法制备粒径在0.1μm～10μm之间的La_1-xSr_xCr_1-yM_yO_3-δ粉体，最后在900℃～1300℃烧结1h～20h即得到阳极材料La_1-xSr_xCr_1-yM_yO_3-δ；二、制备阴极材料La_xSr_1-xMO_3-δ：依照化学式La_xSr_1-xMO_3-δ，按La元素、Sr元素与M元素摩尔比为1-x∶x∶1的比例称取硝酸盐类原料，然后采用溶胶-凝胶法制备粒径在0.1μm～10μm之间的La_1-xSr_xMO_3-δ粉体，最后在900℃～1300℃烧结1h～20h即得到阴极材料La_1-xSr_xMO_3-δ；三、浆料制备：①将阳极材料La_1-xSr_xCr_1-yM_yO_3-δ在行星式球磨机中球磨2～30小时，得到阳极粉体，然后将阳极粉体与粘结剂按质量比为(4～9)∶6混合均匀，即得到阳极浆料；②将阴极材料La_1-xSr_xMO_3-δ在行星式球磨机中球磨2～30小时，得到阴极粉体，然后将阴极粉体与粘结剂按质量比为(4～9)∶6混合均匀，即得到阴极浆料；③将YSZ粉在行星式球磨机中球磨2～30小时，得到YSZ粉体，然后将YSZ粉体与粘结剂按质量比为(4～9)∶6混合均匀，即得到电解质浆料；四、成型：①选取一根表面粗糙度为0.5μm～50μm的玻璃棒，并在表面沾一层蜡油，冷却至室温后竖直放入阴极浆料中，然后取出并冷却至室温，再次竖直放入阴极浆料中，重复该操作数次至在玻璃棒表面附着厚度为10μm～500μm的阴极浆料为止，达到想要的厚度为止，即得到附着阴极浆料的玻璃棒；②将步骤四①制备附着阴极浆料的玻璃棒竖直放入电解质浆料中，取出后冷却至室温，然后再次竖直放入电解质浆料中，重复该操作三次，最后一次取出后冷却至室温，然后采用酒精灯烘烤至石蜡层熔化，并取出玻璃棒，最后在1300℃～1400℃下煅烧2h～5h，即得到附着阴极浆料和电解质浆料的中空管；③将步骤四②附着阴极浆料和电解质浆料的中空管竖直放入阳极浆料中，然后取出并冷却至室温，再次竖直放入阳极浆料中，重复该操作数次至附着厚度为1μm～50μm的阳极浆料为止，在室温下晾干至恒重后，然后在1000℃～1100℃下煅烧2h～4h，即得到一端封闭的中空管式固体氧化物燃料电池；步骤一中所述的La_1-xSr_xCr_1-yM_yO_3-δ中x为：0.1≤x≤0.5，y为：0.1≤y≤0.5，δ为：-0.01≤δ≤0.01，M为Mn、Cu、Co、Fe、Zn、Ti、Nb、Ni、Mo、Ru或Mg；步骤一所述的硝酸盐类原料分别为La(NO₃)₃、Sr(NO₃)₂、Cr(NO₃)₃和Mⁿ⁺(NO₃)_n，所述的n为M的价态；步骤二中所述的La_1-xSr_xMO_3-δ中x为：0.1≤x≤0.5，δ为：-0.01≤δ≤0.01，M为Mn、Co、Zn、Mo、Cu、Fe、Ti、Ni、V、Ru或Mg；步骤二所述的硝酸盐类原料分别为La(NO₃)₃、Sr(NO₃)₂和Mⁿ⁺(NO₃)_n，所述的n为M的价态；步骤三中所述的YSZ粉为粒径为10nm～100nm的8mol％Y₂O₃稳定ZrO₂；

两端通透的中空管式固体氧化物燃料电池：采用切割机将上述制备的一端封闭的中空管式固体氧化物燃料电池的封闭一端切掉一段，至两端通透，即得到两端通透的中空管式固体氧化物燃料电池。