【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种便携式固体燃料电池及其运行方法。
技术介绍
1、sofc 不仅能以氢气作燃料气，而且还适用于石油液化气、天然气及煤气等多种气体（目前已知的页岩气储量中国居世界第一），甚至一些液态烃类（甲烷、丙烷等）也可以作为燃料。在矿物资源日趋贫乏和保护生态环境日益受到重视的今天，sofc已备受关注并成为国内外竞相研究开发的热门技术。
2、根据燃料电池应用要求 (如能量密度、安全等 )的不同，燃料电池系统可以选择包括氢气在内的各种燃料（如甲醇等）。 虽然直接甲醇燃料电 池也在研究之列 , 但将一次燃料经燃料重 整 过程转换 为氢气供燃料电池所用仍为人们研究 的重点。最初只是在低功率（如< 100 w）的燃料电池上采用微尺度重整器制氢，在大功率燃料电池的应用方面，借鉴工业填料床反应器模型，研究实验室规模下 燃料重整制氢反应器。但发现重整过程受“冷点”或“热点”的影响，且对启停和变工况响应较慢，满足不了燃料电池系统所要求的运行条件，原因是反应器填料床中传热传质速率受到限制，不能及时平衡反应所需热量和组分，反应在低于 其本征动力学速率下进行。
3、如以甲烷水蒸气重整为例，甲烷蒸汽重整( steamreforming of methane) 是目前技术较为成熟、 工业应用最多的方法，其化学反应式为：
4、ch4 + h2o →co + 3h2，δh = + 206 kj /mol
5、δh 为化学反应焓变，“+” 为吸热反应，“-” 为放热反应。这个反应为强吸热反应，要求提供额外的
6、蒸汽重整是从碳氢燃料中得到氢气最常用的方法，重整合成气产物氢气含量高，是固体氧化物燃料电池一种比较理想的燃料供应方式。由于丙烷和丁烷的容易液化，方便携带。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种便携式固体燃料电池，其具有以气态碳氢燃料为电池燃料电，采用直接气态碳氢燃料燃烧加热燃料电池堆，无需电加热，在燃料电池启动时通过碳氢燃料燃烧加热的方式启动燃料电池，使电源系统升至工作温度；同时气态碳氢燃料通过电堆内部的重整反应器将碳氢燃料重整为合成气，供固体氧化物燃料电池发电，其发电尾气通过燃烧为燃料电池提供热源，维持燃料电池工作温度，整个固体氧化物燃料电池电源系统结构紧凑，体积小，方便携带等特点
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案的第一种技术方案是这样实现的，其是一种便携式固体燃料电池，其特征在于包括：
3、保温壳体、预烧混合腔、热空气汇合室、尾气混合室、高温热空气管、夹层流道、尾气流道组、阴极空气室、阳极燃料分配室、燃烧室及燃气尾气通道；所述预烧混合腔、热空气汇合室、尾气混合室、高温热空气管、夹层流道、尾气流道组、阴极空气室、燃料分配室、燃烧室及燃气尾气通道均位于保温壳体中，所述尾气混合室、预烧混合腔、燃烧室、燃气尾气通道、夹层流道及尾气流道组依次连通，所述尾气流道组与外界连通，所述热空气汇合室、高温热空气管及阴极空气室依次连通，且预烧混合腔还与阴极空气室连通，所述阴极空气室与保温壳体之间有间隙，所述夹层流道是该间隙；
4、空气管、进水管、燃烧燃料管、热交换器、碳氢燃料管、重整反应器、燃料电池及重整进料流道；所述热交换器安装在燃烧室中，所述空气管的进口与外界连通，空气管的出口与热交换器的进气口连通，热交换器的出气口与热空气汇合室连通，所述重整器及燃料电池安装在阴极空气室中，所述重整进料流道位于位于高温热空气管中，所述进水管及碳氢燃料管的出口通过重整进料流道与重整反应器的进口连通，重整反应器的出口与阳极燃料分配室连通，所述阳极燃料分配室的出口与燃料电池的进口连通，燃料电池的出口与尾气混合室连通，所述燃烧燃料管的出口与预烧混合腔连通；以及点火器、温度传感器及电源输出端子；所述电源输出端子的输入端分别与燃料电池的正极及负极电连接，电源输出端子的输出端伸出保温壳体，所述点火器的点火端位于燃烧室中，所述温度传感器的检测端位于阴极空气室中。
5、在本技术方案中，还包括连通管，所述阴极空气室及尾气混合室分别通过连通管与连通管预烧混合腔连通。
6、在本技术方案中，所述尾气流道组包括第一尾气流道、第二尾气流道及尾气出口；所述第一尾气流道、第二尾气流道及尾气出口依次连通，所述夹层流道与第一尾气流道的进气口连通。
7、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案的第一种技术方案是这样实现的，其是一种便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于包括：
8、步骤一
9、启动燃烧加热气路，电源系统启动时，启动燃料通过燃烧燃料管进入预烧混合腔中，燃料在预烧混合腔与阴极空气室处传来的的空气混合，混合后进入燃烧室中，燃烧室处的气体通过点火器点燃并燃烧，从而对热交换器加热；
10、步骤二
11、空气通过空气管进入热交换器中从而对空气进行预热，预热后的空气依次经过热空气汇合室和高温热空气管后，进入阴极空气室中，阴极空气室处的气体为为燃料电池电池提供氧气，燃料电池进行发电，发电后，残余空气经过尾气混合室进入预烧混合腔中，最后进入燃烧室燃烧；
12、水及碳氢燃料分别通过进水管及碳氢燃料管进入重整进料流道中，水在重整进料流道内气化与碳氢燃料混合后进入重整反应器中，重整反应器内发生水蒸气催化重整反应从而将水及碳氢燃料变成合成气，合成气经过阳极燃料分配室进入到燃料电池中发电，发完电残余的阳极燃料尾气依次经过尾气混合室、预烧混合腔及燃烧室中，最后在燃烧室燃烧。
13、燃烧室所形成的燃烧尾气经过燃气尾气通道进入尾气流道组排出，然后通过燃烧尾气通道b进入夹层空间b，最后由尾气出口排出。
14、在本技术方案中，还包括连通管，所述阴极空气室及尾气混合室分别通过连通管与连通管预烧混合腔连通。
15、在本技术方案中，所述尾气流道组包括第一尾气流道、第二尾气流道及尾气出口。
16、在本技术方案中，所述高温热空气管的出口阴极空气室的中部或中下部，所述高温热空气管的热空气使燃料电池及重整反应器加热至650℃-800℃。
17、在本技术方案中，所述夹层流道环绕在阴极空气室四周从而与阴极空气室热交换。
18、在本技术方案中，所述温度传感器的探头位于阴极空气室一侧面中间，且探头伸入到阴极空气室中间位置。
19、本专利技术与现有技术相比的优点为：以气态碳氢燃料为电池燃料电，采用直接气态碳氢燃料燃烧加热燃料电池堆，无需电加热，在燃料电池启动时通过碳氢燃料燃烧加热的方式启动燃料电池，使电源系统升至工作温度；同时气态碳氢燃料通过电堆内部的重整反应器将碳氢燃料重整为合成气，供固体氧化物燃料电池发电，其发电尾气通过燃烧为燃料电池提供热源，维持燃料电池工作温度，整个固体氧化物燃料电池电源系统结构紧凑，体积小本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种便携式固体燃料电池，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的便携式固体燃料电池，其特征在于还包括连通管（26），所述阴极空气室（17）及尾气混合室（10）分别通过连通管（26）与连通管预烧混合腔（7）连通。
3.根据权利要求1所述的便携式固体燃料电池，其特征在于所述尾气流道组包括第一尾气流道（16）、第二尾气流道（15）及尾气出口（21）；所述第一尾气流道（16）、第二尾气流道（15）及尾气出口（21）依次连通，所述夹层流道（14）与第一尾气流道（16）的进气口连通。
4.根据权利要求1所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于包括：
5.根据权利要求4所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于还包括连通管（26），所述阴极空气室（17）及尾气混合室（10）分别通过连通管（26）与连通管预烧混合腔（7）连通。
6.根据权利要求4所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于所述尾气流道组包括第一尾气流道（16）、第二尾气流道（15）及尾气出口（21）；所述第一尾气流道（16）、第二尾气流道（15）及尾气出口（
7.根据权利要求4所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于所述高温热空气管（12）的出口阴极空气室（17）的中部或中下部，所述高温热空气管（12）的热空气使燃料电池（25）及重整反应器（13）加热至650℃-800℃。
8.根据权利要求4所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于所述夹层流道（14）环绕在阴极空气室（17）四周从而与阴极空气室（17）热交换。
9.根据权利要求4所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于所述温度传感器（5）的探头位于阴极空气室（17）一侧面中间，且探头伸入到（13）阴极空气室（17）中间位置。
...【技术特征摘要】
1.一种便携式固体燃料电池，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的便携式固体燃料电池，其特征在于还包括连通管（26），所述阴极空气室（17）及尾气混合室（10）分别通过连通管（26）与连通管预烧混合腔（7）连通。
3.根据权利要求1所述的便携式固体燃料电池，其特征在于所述尾气流道组包括第一尾气流道（16）、第二尾气流道（15）及尾气出口（21）；所述第一尾气流道（16）、第二尾气流道（15）及尾气出口（21）依次连通，所述夹层流道（14）与第一尾气流道（16）的进气口连通。
4.根据权利要求1所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于包括：
5.根据权利要求4所述的便携式固体燃料电池运行方法，其特征在于还包括连通管（26），所述阴极空气室（17）及尾气混合室（10）分别通过连通管（26）与连通管预烧混合腔（7）连通。
6.根据权利要求4所述的便携...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨华政，梁波，蔡思，招志江，
申请(专利权)人：佛山索弗克氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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