[实用新型]一种固态氧化物燃料电池系统及其水蒸气发生装置

说明书

本实用新型涉及一种固态氧化物燃料电池系统及其水蒸气发生装置，其中，水蒸气发生装置包括进水管、壳体和设于壳体内的换热装置；换热装置的外壁与壳体的内壁之间形成换热腔，进水管与换热腔连通，用于向换热腔内通入液体水，液体水在换热腔内能够与换热装置发生换热并形成水蒸气；壳体还设有用于将换热腔内的水蒸气排出至重整装置的水蒸气排出口；进水管朝向壳体的一侧顶壁设有汽水分离格栅。能够提升液态水蒸发的连续性及均匀性，以保证固态氧化物燃料电池系统的稳定性及可靠性。

技术领域

本实用新型燃料电池技术领域，具体涉及一种固态氧化物燃料电池系统及其水蒸气发生装置。

背景技术

现有的固态氧化物燃料电池系统用燃料蒸汽混合装置是基于锅炉原理的换热器式设计，蒸汽发生装置内部设计有板式或管壳式换热器，液态水通过进水装置进入到换热器内部或是表面，被换热器内部高温热源或是通过电、燃料加热的方式被加热至沸腾成为水蒸气，沸腾后的水蒸气与碳燃料混合后通过燃气出口进入重整装置进行重整反应。

基于锅炉原理的沸腾换热器虽然结构简单，但是由于沸腾换热的不可控原理，导致在液态水沸腾过程中蒸汽产量与蒸汽压力存在周期性波动。水蒸气产量和压力的周期性波动对后续的燃料蒸汽混合均匀性，水蒸气重整反应连续性，及电堆内电化学反应连续性产生了极大的影响。因此，提升液态水蒸发的连续性及均匀性对提升系统稳定性及可靠性有着重要的作用。

因此，如何提供一种蒸汽发生装置，能够提升液态水蒸发的连续性及均匀性，以保证固态氧化物燃料电池系统的稳定性及可靠性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种固态氧化物燃料电池系统及其水蒸气发生装置，能够提升液态水蒸发的连续性及均匀性，以保证固态氧化物燃料电池系统的稳定性及可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种固态氧化物燃料电池系统的水蒸气发生装置，其包括进水管、壳体和设于所述壳体内的换热装置；所述换热装置的外壁与所述壳体的内壁之间形成换热腔，所述进水管与所述换热腔连通，用于向所述换热腔内通入液体水，所述液体水在所述换热腔内能够与所述换热装置发生换热并形成水蒸气；所述壳体还设有用于将所述换热腔内的水蒸气排出至重整装置的水蒸气排出口；所述进水管朝向所述壳体的一侧顶壁设有汽水分离格栅。

进水管朝向换热腔的一侧顶壁设有汽水分离格栅，且该汽水分离格栅位于壳体外，由于该水蒸气发生装置所处的工作环境温度较高(约100℃～200℃)，因此，进水管内的水在从进水口通入换热腔内之前可能与外部环境发生热交换，从而使得进水管内的液体水产生一部分水蒸气，而这部分在进水管内产生的水蒸气在经过汽水分离格栅时将从汽水分离格栅分离出进水管外，使得由进水管内的液体水在进入换热腔内之前保持液体状态，避免由于气体进入换热腔内使得换热腔内的气流不稳定导致水蒸气排出口处的压力波动，从而使得该水蒸气发生装置能够持续稳定地为重整装置提供水蒸气。

而在重整反应过程中，控制碳燃料与水蒸气的比例，提高水蒸气的分散性及提高水蒸气与碳燃料的混合均匀性对提升系统效率，增加电堆耐久性有着至关重要的作用。因此，通过本实施例所提供的蒸汽发生装置持续稳定地为重整装置提供水蒸气，可保证重整装置内的重整反应以及电堆内的电化学反应的稳定性及可靠性。

可选地，还包括水箱和循环蒸汽管，所述水箱用于为所述进水管供水，所述循环蒸汽管连接于所述水箱和所述汽水分离格栅之间。

可选地，还包括第一温度传感器和通断阀，所述第一温度传感器设于所述进水管朝向所述壳体的一侧；所述通断阀设于所述循环蒸汽管，所述通断阀在所述第一温度传感器所检测的温度达到预设温度值时开启，并在所述第一温度传感器所检测的温度低于所述预设温度值时关闭。

可选地，所述进水管的侧壁还设有隔热层。

可选地，所述隔热层为设于所述进水管的外壁的隔热腔，所述隔热腔内充满空气、氩气或二氧化碳。