[实用新型]一种固体氧化物燃料电池与流化床集成的发电装置

说明书

本实用新型提供一种固体氧化物燃料电池与流化床集成的发电装置，包括流化床气化炉，流化床气化炉内沿纵向同轴设置有若干管式固体氧化物燃料电池单体；相邻两管式固体氧化物燃料电池单体之间通过连接管首尾连通形成一燃料电池组。本实用新型利用流化床反应器气化固体碳燃料，解决了加料问题、固体燃料与电极接触受限以及碳燃料自身反应活性较低的问题；并且，燃料电池和碳气化反应的直接集成，使燃料电池电化学反应产生的CO₂，可以直接气化碳颗粒，促进了碳气化反应的进行；SOFC自身工作产生的热量可以直接供给碳气化本身的吸热过程，减少了能量损失，实现了更高的能量转化率。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术，具体为一种固体氧化物燃料电池与流化床集成的发电装置。

背景技术

燃料电池技术相对于传统的火力发电方式，是一种能够直接将燃料中化学能转化为电能的发电方式，不受卡诺循环的限制，具有效率高、清洁、噪音小等优点。固体氧化物燃料电池(SOFC)是典型的高温燃料电池(600- 1000℃)，高温的工作环境相比其他燃料电池具有催化剂成本低、燃料种类兼容性强、燃料能量转化率高等优点。直接碳固体氧化物燃料电池(DC- SOFC)直接使用固体含碳燃料，总反应C(s)+O₂(g)→CO₂(g)，其理论效率可以达到100％。固体含碳燃料相比氢气、天然气等气体燃料，可以使用煤炭、生物质、固废等作燃料，燃料来源更加广泛，并且能量密度高、更加安全、易于存储和运输。

然而，对于传统的直接碳固体氧化物燃料电池，需要使固体燃料与阳极接触距离足够近才能使电化学反应发生，并且随着碳的消耗这种接触较难持续。碳燃料本身的反应活性相比气体也比较低，并且连续运行过程中，固体燃料的送料问题也亟需解决。因此这些因素限制了直接碳固体氧化物燃料电池的工作性能。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种固体氧化物燃料电池与流化床集成的发电装置，有效的解决了固体燃料与电极接触受限以及碳燃料自身反应活性较低的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种固体氧化物燃料电池与流化床集成的发电装置，包括流化床气化炉，流化床气化炉内沿纵向同轴设置有若干管式固体氧化物燃料电池单体；

相邻两管式固体氧化物燃料电池单体之间通过连接管首尾连通形成一燃料电池组；管式固体氧化物燃料电池单体由外至内依次为多孔阳极、固体氧化物电解质和多孔阴极；

位于流化床气化炉最底部的管式固体氧化物燃料电池单体的底部开口为阴极进气口，位于流化床气化炉最顶部的管式固体氧化物燃料电池单体的顶部开口为阴极出气口；

流化床气化炉底部设置有气化炉进气口，顶部设置有气化炉出气口，且气化炉进气口上方设置有布风板。

优选的，流化床气化炉内均匀设置多组燃料电池组。

优选的，还设置有尾气循环装置，流化床气化炉顶部的气化炉出气口与流化床气化炉底部的气化炉进气口通过尾气循环装置连接。

优选的，每一组燃料电池组中相邻两管式固体氧化物燃料电池单体之间通过集流导线串联连接。

优选的，位于流化床气化炉最底部的管式固体氧化物燃料电池单体的底部连接有出气管，出气管伸出流化床气化炉。

进一步的，出气管经布风板穿出流化床气化炉。

进一步的，出气管与布风板连接处用耐高温胶密封。

优选的，位于流化床气化炉最顶部的管式固体氧化物燃料电池单体的顶部连接有进气管，进气管伸出流化床气化炉。

进一步的，进气管与流化床气化炉连接处用耐高温胶密封。

优选的，连接管的内径与管式固体氧化物燃料电池单体的内径相等。