[发明专利]一种高温固体氧化物电化学反应装置

说明书

本发明涉及一种高温固体氧化物电化学反应装置。该高温固体氧化物电化学反应装置由固定部件、气体供给部件、集流部件、密封部件、测控温部件和反应腔体部件组成。该装置可实现对高温固体氧化物燃料电池的密封、电流集流、阴阳极气体供给、测温控温等功能，同时为外部气路、外部测温、电化学性能测试、反应气体检测留下接口，可以同时满足纽扣式或管式的固体氧化物燃料电池和固体氧化物电解池的反应需求，通过细致的结构设计，实现拆卸较简便、结构紧凑。

技术领域

本发明涉及一种高温固体氧化物电化学反应装置，属于固体氧化物燃料电池及固体氧化物电解池技术领域。

背景技术

燃料电池可将储存在燃料中的化学能直接转化为电能，不受卡诺循环限制，具有能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低、模块结构性强、比功率高等优点，受到了世界各国的广泛重视。

燃料电池按照电解质类型可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、汃熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）[Larminie J，Dicks A.Fuel cell system explained，John Wiley Sons Ltd.，NewYork，2000.李瑛，王林山.燃料电池.北京：冶金工业出版社.2002；EGG TechnicalServices，Inc. Fuel cell handbook (Seventh edition). Contract No.DE-AM26-99FT40575，2005；Hirschenhofer J H，Stauffer D B，Engleman R R，et al. Fuel cellhand book（Fourth Edition），New York，1998.]。其中，固体氧化物燃料电池工作温度高，不必使用贵金属作为催化剂，使电池成本降低；且燃料适用范围广，不仅可以使用纯H₂作为燃料，还可以使用天然气、重整气、合成气等混合燃料。固体氧化物燃料电池发电技术可用千多种场合，可作为集中式发电系统、分布式发电系统、小型发电设备、移动式电源等[MinhN Q. Solid oxide fuel cell technology-features and applications. SolidState Ionics，2004，174:271-277.]。其废热具有较高能级，可与燃气轮机（GT）相结合组成混合发电系统，使系统发电效率达到60%以上，整体能量利用率则达到70%至80%。[GardnerF J，Day M J，Brandon N P，et al. SOFC technology development at Rolls-Royce，Journal of Power Sources，2000，86(1-2):122-129:Tian Y. Modeling of solid oxidefuel cell-Gas turbine hybrid power plant[Ph.D. Dissertation]，Singapore:Nanyang Technological University.2002: Bessette N F，Wepfer W J. Electrochemicaland thermal simulation of a solid oxide fuel cell. Chemical EngineeringCommunication，1996，147:1-15.]，被公认为最具潜力的发电技术之一。

固体氧化物燃料电池由多孔阳极、阴极以及位于两者之间的致密固体氧化物电解质组成。在高温状态下（500℃-1000℃），多孔阳极、阴极具备气体传质和同时传导氧离子、电子的作用，固体氧化物电解质具有传导氧离子、阻止气体传递的作用。