[实用新型]一种基于太阳能的中温燃料电池碳循环发电装置

说明书

本实用新型公开了一种基于太阳能的中温燃料电池碳循环发电装置，包括太阳能吸收转换装置、碳反应室、混合气体分离装置和固体氧化物燃料电池；碳反应室在充入二氧化碳后利用热能生成一氧化碳，碳反应室的排气口与混合气体分离装置连接，混合气体分离装置将碳反应室排入的一氧化碳和二氧化碳分离，分离出的一氧化碳送入固体氧化物燃料电池阳极，分离出的二氧化碳通过两个支路输出，支路I与碳反应室连接，支路II与固体氧化物燃料电池阳极连接，支路II上设有电控阀门；固体氧化物燃料电池利用一氧化碳生成二氧化碳和电能，生成的二氧化碳送入碳反应室中；还包括控制器，电控阀门通过电缆与控制器连接，控制器通过电压传感器采集固体氧化物燃料电池两端的电压。

技术领域

本实用新型涉及一种新能源发电装置，尤其涉及一种基于太阳能的中温燃料电池碳循环发电装置。

背景技术

燃料电池是清洁、高效的发电装置，在燃料电池系统中，固体氧化物燃料电池具有固态结构、无需贵金属催化剂、燃料选择范围宽等优点，近年来受到广泛的关注。然而，固体氧化物燃料电池至今没有商业化，最重要的因素是系统操作温度高，从而导致电极与电解质接触面之间易发生化学反应，且高温给密封工艺带来诸多问题。因此，近年来，许多研究集中在降低固体氧化物燃料电池的操作温度。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于太阳能的中温燃料电池碳循环发电装置，该发电装置从燃料电池技术出发，以碳为原料，形成碳循环闭合回路，且系统中所需要的热能为太阳能的热利用，从而得到一种清洁、环保的发电装置。

实用新型内容：为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于太阳能的中温燃料电池碳循环发电装置，包括太阳能吸收转换装置、碳反应室、混合气体分离装置和固体氧化物燃料电池；太阳能吸收转换装置分别通过换热器将热能供给碳反应室、混合气体分离装置和固体氧化物燃料电池；碳反应室在充入二氧化碳后利用热能生成一氧化碳，碳反应室的排气口与混合气体分离装置连接，混合气体分离装置将碳反应室排入的一氧化碳和二氧化碳分离，分离出的一氧化碳通过一氧化碳输送管道送入固体氧化物燃料电池中，分离出的二氧化碳通过二氧化碳输送管道排出，二氧化碳输送管道分成两个支路，支路I与碳反应室连接，支路II与固体氧化物燃料电池阳极连接，支路II上设有电控阀门；固体氧化物燃料电池利用一氧化碳生成二氧化碳和电能，生成的二氧化碳送入碳反应室中，生成的电能供给外部负载；还包括控制器，电控阀门通过电缆与控制器连接，固体氧化物燃料电池的阴极和阳极分别与电压传感器连接，电压传感器通过电缆与控制器连接。

其中，太阳能吸收转换装置包括太阳能反射镜组、太阳能集热器、太阳能换热器和储热器，太阳能反射镜组将太阳光线经过反射，聚焦在太阳能集热器上，太阳能集热器中的热能通过太阳能换热器储存在储热器中。

其中，换热器包括分离换热器、燃料电池堆换热器和碳反应室换热器，储热器的热能输出端分别与分离换热器、燃料电池堆换热器和碳反应室换热器的热能输入端连接，分离换热器的热能输出端与混合气体分离装置连接，燃料电池堆换热器的热能输出端与固体氧化物燃料电池连接，碳反应室换热器的热能输出端与碳反应室连接。

其中，所述碳反应室内含有固态煤炭，煤炭的填充量为碳反应室空腔体积的3/4以上。

其中，所述混合气体分离装置包括熔融碳酸盐燃料电池以及位于熔融碳酸盐燃料电池阳极极板出气口处的汽水分离器；其中，所述熔融碳酸盐燃料电池与固体氧化物燃料电池并联给外部负载供电，即熔融碳酸盐燃料电池的阴极通过电线与固体氧化物燃料电池的负极并联，熔融碳酸盐燃料电池的阳极通过电线与固体氧化物燃料电池的正极并联。汽水分离器用于分离CO₂、H₂O以及未发生反应的H₂，未发生反应的H₂通过气路通过阳极极板进气口返回熔融碳酸盐燃料电池阳极再利用。