[发明专利]以合成气为原料的熔融碳酸盐燃料电池试验模型及设计方法

说明书

一种以合成气为原料的熔融碳酸盐燃料电池试验模型及设计方法，包括阳极气体混合器、阴极气体混合器、阳极气体加热器、阳极气体重整器、阳极反应器、阴极气体加热器、阴极反应器以及分离器，阳极气体混合器与阳极气体加热器连通，阳极气体加热器与阳极气体重整器连通，阳极气体重整器与阳极反应器连通，阴极气体混合器与阴极气体加热器连通，阴极气体加热器与阴极反应器连通，阳极反应器和阴极反应器与分离器连接。本发明能够准确的构建熔融碳酸盐燃料电池模型，能够实现对熔融碳酸盐燃料电池的使用的准确模拟试验，从而能够得到精准的数据，能够根据模拟试验的数据来进行熔融碳酸盐燃料电池设计，确保设计出的熔融碳酸盐燃料电池的长期稳定使用。

技术领域

本发明属于熔融碳酸盐燃料电池性能试验领域，具体地说是一种以合成气为原料的熔融碳酸盐燃料电池试验模型。

背景技术

燃料电池发电技术作为一种清洁高效的新型发电技术，可以将储存在化石燃料中的化学能直接转化为电能，有效避免了传统发电技术在发电过程中由于卡诺热机理论所带来的能量损失，很大程度上提高了发电效率。

目前主流的燃料电池分为低温燃料电池和高温燃料电池，低温燃料电池主要包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)等，高温燃料电池主要包括熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等。高温燃料电池具有不依赖贵金属催化剂，不依赖氢气作为燃料，电极催化剂不会发生CO中毒等优点，因此，具有广阔的发展前景。

熔融碳酸盐燃料电池作为一种高温燃料电池，建立模型进行模拟计算可以在设计燃料电池、获取有效设计参数、运行参数等方面具有重要意义。但在模拟时，熔融碳酸盐燃料电池模型如何能准确且有效的的建立，从而使得模拟结果更加准确，是一直在研究的问题。

发明内容

本发明提供一种以合成气为原料的熔融碳酸盐燃料电池试验模型及设计方法，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种以合成气为原料的熔融碳酸盐燃料电池试验模型，包括阳极气体混合器、阴极气体混合器、阳极气体加热器、阳极气体重整器、阳极反应器、阴极气体加热器、阴极反应器以及分离器，所述的阳极气体混合器与阳极气体加热器连通，所述的阳极气体加热器与阳极气体重整器连通，所述的阳极气体重整器与阳极反应器连通，所述的阴极气体混合器与阴极气体加热器连通，所述的阴极气体加热器与阴极反应器连通，所述的阳极反应器和阴极反应器与分离器连接；

阳极气体混合器的两个输入端分别连接氢气输入管道、一氧化碳输入管道和水蒸气输入管道；

阴极气体混合器的两个输入端分别连接空气输入管道和二氧化碳输入管道。

进一步的，所述的熔融碳酸盐燃料电池试验模型按照如下操作进行试验操作：

阴极运行操作：向阴极气体混合器中注入空气和二氧化碳，充分混合，空气和二氧化碳的混合气体送入阴极气体加热器内进行预加热并进行保温，预热后的空气和二氧化碳的混合气体送入阴极反应器内进行阴极反应生成熔融碳酸根离子，熔融碳酸根离子通过分离器分离出阴极废气并排出，熔融碳酸根离子送入阳极反应器；

阳极运行操作：向所述的阳极气体混合器内注入氢气、一氧化碳和水蒸气，充分混合，氢气、一氧化碳和水蒸气的混合气体送入阳极气体加热器内进行预加热并进行保温，预热完成后的氢气、一氧化碳和水蒸气的混合气体送入阳极气体重整器内进行重整操作，从而完成一氧化碳和水蒸气生成二氧化碳和氢气的重整反应，重整之后的气体送入阳极反应器与阴极反应器产生的熔融碳酸根离子反应并将产生的阳极废气排出。

进一步的，所述的氢气、一氧化碳和水蒸气的体积比为2.8:1:1.2。

进一步的，所述的氢气、一氧化碳和水蒸气在阳极气体加热器内的加热温度在400-650℃。