一种强化阳极传质的碳燃料电池装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种强化阳极传质的碳燃料电池装置，包括不锈钢支架，所述不锈钢支架的顶部活动安装有搅拌装置，且不锈钢支架的内侧底部固定安装有加热炉，所述加热炉的顶部内侧活动安装有放电组件，所述搅拌装置包括驱动电机、变径联轴器、搅拌棒和搅拌叶，所述驱动电机的底部与变径联轴器的顶部活动安装。本发明专利技术的强化阳极传质的碳燃料电池装置，用该种电池结构除了可以进行电池的长时间放电性能实验，还可进行阳极强化传质装置性能测试实验以及连续进料装置性能测试，并且用此种电池结构进行实验，能够使固体碳燃料与银丝及YSZ电解质管的接触面积更大，强化了阴极银丝和阳极银丝的集流效果，从而增加了电池装置的放电效率。从而增加了电池装置的放电效率。从而增加了电池装置的放电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种强化阳极传质的碳燃料电池装置


[0001]本专利技术涉及碳燃料电池
，具体为一种强化阳极传质的碳燃料电池装置。

技术介绍

[0002]由于人类社会科技的进步，能源危机和环境恶化等字眼不断冲击着人类的眼球。随着石油、煤炭等化石能源的不断减少和环境污染的程度不断地加重，寻找可再生能源，建立能源的高效利用机制，寻求能源清洁转化技术方法成为当今社会科学研究的一大热点。
[0003]最近几年，燃料电池技术被认可成为21世纪最有发展前途的发电技术。燃料电池是通过不经过燃烧的电化学反应将化学能转化为电能，与传统的火力发电相比，燃料电池技术发展前景广阔。碳燃料电池具有能量转化率高、洁净、燃料来源范围广等特点，是唯一兼备无污染、效率高、适用范围广、无噪音和具有连续工作和模块化特点的动力装置，被认为是21世纪最具有发展前景的高效清洁发电技术，是继火力发电、水力发电和核能发电之后的新型发电技术。
[0004]但心有技术中，已经研发出来的能够运行的各种燃料电池，在电池运行放电时都会随着电化学反应的进行，而出现反应物的消耗、电池内部的热量产生、传递及耗散、温度分布不均匀等现象，从而导致燃料电池在正常运行时会出现一系列的热量传递、质量传递的问题，即传热过程和传质过程受阻。由于传热过程和传质过程受到阻碍以及装置系统的耗能等影响，使得目前燃料电池总的能量转换效率多在45％
‑
60％，并且有研究发现燃料电池内部的传质过程受阻也会使燃料电池的性能在正常运行时出现极化现象，而传质极化则会导致膜电极性能的下降，甚至还会使电池装置的寿命受损。而对于直接碳燃料电池来说，阴极则是与氧化剂相接触，因此电池在运行时，其传质过程多发生在阳极端，所以对于强化燃料电池内部的传质过程也逐渐成为燃料电池研究领域的一个研究重点。
[0005]所以我们提出了一种强化阳极传质的碳燃料电池装置，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种强化阳极传质的碳燃料电池装置，以解决上述
技术介绍
提出的已经研发出来的能够运行的各种燃料电池，在电池运行放电时都会随着电化学反应的进行，而出现反应物的消耗、电池内部的热量产生、传递及耗散、温度分布不均匀等现象，从而导致燃料电池在正常运行时会出现一系列的热量传递、质量传递的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种强化阳极传质的碳燃料电池装置，包括不锈钢支架，所述不锈钢支架的顶部活动安装有搅拌装置，且不锈钢支架的内侧底部固定安装有加热炉，所述加热炉的顶部内侧活动安装有放电组件，所述搅拌装置包括驱动电机、变径联轴器、搅拌棒和搅拌叶，所述驱动电机的底部与变径联轴器的顶部活动安装，且变径联轴器的底部与搅拌棒的顶部活动安装，所述搅拌棒的底部与搅拌叶的顶部固定安装，且搅拌叶的底部外侧缠绕连接有铜条；
[0008]所述放电组件包括刚玉坩埚、刚玉坩埚盖、电解质管、阴极银丝、氮气管和氧气管，所述刚玉坩埚的顶部与刚玉坩埚盖的底部活动安装，所述刚玉坩埚的底部填充有固体碳燃料，且刚玉坩埚的内部一侧与电解质管的底部外侧活动安装，所述电解质管的外侧缠绕连接有阳极银丝，且电解质管和阳极银丝的底部均与固体碳燃料的一侧活动插接，所述刚玉坩埚的内部另一侧与搅拌棒的底部活动插接，所述搅拌棒和电解质管之间插接有参比电极，且参比电极的底部与刚玉坩埚的顶部内侧插接，所述电解质管的内部一侧与阴极银丝的底部活动插接，且电解质管的内部另一侧与氧气管的底端相连通，所述刚玉坩埚的顶部与氮气管的底端相连通。
[0009]优选的，所述固体碳燃料还可填充于电解质管的内部底端，且固体碳燃料的内部与阴极银丝的底部相接触。
[0010]优选的，所述不锈钢支架包括底板、铁壳件和四个立杆，所述底板的四个顶角顶部分别与四个立杆的底部焊接，且四个立杆的顶部之间活动卡接有顶板，所述底板的内侧顶部与铁壳件的底部固定安装。
[0011]优选的，所述顶板的一侧与驱动电机的底部固定卡接，所述铁壳件的内侧与加热炉的外侧固定安装。
[0012]优选的，所述搅拌棒和搅拌叶均为实心材质。
[0013]优选的，所述刚玉坩埚盖的外侧分别贯穿开设有试管孔、电极孔和导管孔。
[0014]优选的，所述电解质管的外侧与试管孔的内侧活动插接，所述参比电极的外侧与电极孔的外侧活动插接，所述氮气管的内侧与导管孔的外侧活动插接。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]本专利技术的强化阳极传质的碳燃料电池装置，用该种电池结构除了可以进行电池的长时间放电性能实验，还可进行阳极强化传质装置性能测试实验以及连续进料装置性能测试，并且用此种电池结构进行实验，能够使固体碳燃料与银丝及YSZ电解质管的接触面积更大，强化了阴极银丝和阳极银丝的集流效果，从而增加了电池装置的放电效率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一种强化阳极传质的碳燃料电池装置的立体图；
[0018]图2为本专利技术一种强化阳极传质的碳燃料电池装置放电组件的固体碳燃料位于刚玉坩埚内的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术一种强化阳极传质的碳燃料电池装置放电组件的固体碳燃料位于电解质管内的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术一种强化阳极传质的碳燃料电池装置刚玉坩埚盖的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术一种强化阳极传质的碳燃料电池装置搅拌装置的结构示意图；
[0022]图6为本专利技术一种强化阳极传质的碳燃料电池装置的俯视结构示意图；
[0023]图7为本专利技术在0.8V、0.6V、0.5V电压下恒电位放电2.5h电池性能变化图；
[0024]图8为本专利技术从70℃升高到800℃是开路电压的变化情况示意图；
[0025]图9为本专利技术在放电2h后的开路电压的变化示意图；
[0026]图10为本专利技术在800℃恒温状态下阳极参比电极电压变化示意图；
[0027]图11为本专利技术开启搅拌装置与不开启搅拌装置的平行实验数据结果对比图；
[0028]图12为本专利技术运行2.5min、5min、30min、2h后开启搅拌装置后电流随时间的变化示意图；
[0029]图13为本专利技术长时间放电后在不同温度下以50mV/s扫描E
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I图；
[0030]图14为本专利技术长时间放电后在不同温度下50mV/s扫描速率P
‑
I图；
[0031]图15为本专利技术长时间放电后在间歇搅拌后不同温度的开路电压图。
[0032]图中：
[0033]1、不锈钢支架；2、搅拌装置；4、加热炉；3、放电组件；20、驱动电机；21、变径联轴器；22、搅拌棒；23、搅拌叶；24、铜条；30、刚玉坩埚；31、刚玉坩埚盖；32、电解质管；33、阳极银丝；34、阴极银丝；35、参比电极；36、氮气管；37、氧气管；39、固体碳燃料；10、底板；12、铁壳件；11、立杆；14、顶板；310、试管孔；311、电极孔；31本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化阳极传质的碳燃料电池装置，包括不锈钢支架(1)，其特征在于：所述不锈钢支架(1)的顶部活动安装有搅拌装置(2)，且不锈钢支架(1)的内侧底部固定安装有加热炉(4)，所述加热炉(4)的顶部内侧活动安装有放电组件(3)，所述搅拌装置(2)包括驱动电机(20)、变径联轴器(21)、搅拌棒(22)和搅拌叶(23)，所述驱动电机(20)的底部与变径联轴器(21)的顶部活动安装，且变径联轴器(21)的底部与搅拌棒(22)的顶部活动安装，所述搅拌棒(22)的底部与搅拌叶(23)的顶部固定安装，且搅拌叶(23)的底部外侧缠绕连接有铜条(24)；所述放电组件(3)包括刚玉坩埚(30)、刚玉坩埚盖(31)、电解质管(32)、阴极银丝(34)、氮气管(36)和氧气管(37)，所述刚玉坩埚(30)的顶部与刚玉坩埚盖(31)的底部活动安装，所述刚玉坩埚(30)的底部填充有固体碳燃料(39)，且刚玉坩埚(30)的内部一侧与电解质管(32)的底部外侧活动安装，所述电解质管(32)的外侧缠绕连接有阳极银丝(33)，且电解质管(32)和阳极银丝(33)的底部均与固体碳燃料(39)的一侧活动插接，所述刚玉坩埚(30)的内部另一侧与搅拌棒(22)的底部活动插接，所述搅拌棒(22)和电解质管(32)之间插接有参比电极(35)，且参比电极(35)的底部与刚玉坩埚(30)的顶部内侧插接，所述电解质管(32)的内部一侧与阴极银丝(34)的底部活动插接，且电解质管(32)的内部另一侧与氧气管(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：于金帅，孙春峰，耿东森，赵晓萌，邱苹，胡赟，陈伊凡，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心，
类型：发明
国别省市：