【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体氧化物燃料电池，尤其涉及一种sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台及测试方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、固体氧化物燃料电池(sofc)是一种高效清洁的高温燃料电池，与其他类型的燃料电池相比其还具有燃料适应性强、使用成本低、噪音低以及能量利用形式多样等优点。由于其工作温度一般在600-1000℃，为了电池能够快速启动和稳定工作，sofc电堆系统需要与一系列热管理设备配合使用，如：燃烧器、空气预热器、换热器、电加热器等等。为了减小sofc系统的安装空间，可以将热管理系统中的燃烧器与空气预热器结合为一体，具体而言采用催化燃烧与气相传热集成的方式，通过向空气预热器的热侧通道壁面涂覆催化剂构建燃烧换热耦合器(che)。
3、燃烧换热耦合器具有催化燃烧和空气预热功能，在空气预热器的热侧通道侧壁外表面涂覆催化燃烧用的催化剂，则通道侧壁外表面成为催化燃烧过程的发生场所，将催化燃烧产生的热量作为sofc电堆的启动热源，同时，催化燃烧产生的热量通过金属材质的通道侧壁直接传导至空气预热器，能够实现热空气的高效生成。结合热管理系统内部的热空气循环，在不断改善耦合器燃烧质量的同时提升了电堆工作温度，保证电池稳定运行。
4、不同规格的sofc电堆需要配备的燃烧换热耦合器的技术参数不同，燃烧换热耦合器的工作状态也会随电堆工况发生变化。目前，缺少用于匹配燃烧耦合
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台及测试方法，能够借助此测试平台分别研究耦合器在各运行方式下的性能用于根据不同工作状态建立sofc系统与燃烧换热耦合器的匹配关系。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、本专利技术第一方面提供了一种sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，燃烧换热耦合器、气体控制装置和数据采集测试装置；
4、燃烧换热耦合器包括：催化燃烧管路和空气预热管路；催化燃烧管路的进气端为热侧入口，催化燃烧管路的出气端为热侧出口；空气预热管路的进气端为冷侧入口，空气预热管路的出气端为冷侧出口；
5、气体控制装置包括：末端分别与混合腔连通的空气管路、aog管路、燃料管路和cog管路，混合腔与热侧入口连通；
6、空气管路上依次设置有第一风机和第一加热器；aog管路上依次设置有aog气源和蒸汽发生器；燃料管路设置有燃料气源；cog管路设置有氮气源。
7、aog气源设置有多个气源，多个气源的种类包括sofc系统的阳极废气的组分种类；多个气源的末端分别与蒸汽发生器连通；
8、数据采集测试装置包括热电偶和气体分析仪，热电偶设置于气体管路中，气体分析仪设置于废气出口；
9、冷侧入口连通第二风机,冷侧出口连通大气环境；
10、点燃式燃烧器与催化燃烧管路的入口连通。
11、可选的，所述空气管路上依次设置有第一风机、第一空气过滤器、第一流量计和加热器，加热器的出口与混合腔连通。
12、可选的，所述aog气源中，各气源分别通过各自的质量流量控制器连通所述蒸汽发生器。
13、可选的，所述aog管路上的所述蒸汽发生器的出口和所述混合腔连通。
14、可选的，所述aog气源中，各气源与各自的质量流量控制器之间分别设置有减压阀。
15、可选的，所述燃料管路上依次设置有所述燃料气源、减压阀和质量流量控制器，所述燃料气源为第二ch4气源。
16、可选的，所述cog管路上依次设置有所述氮气源、减压阀和质量流量控制器。
17、可选的，所述冷侧入口向外连通第二风机，所述第二风机和冷测入口之间设置有第二流量计。
18、可选的，所述热电偶可设置的位置包括：燃烧换热耦合器热侧入口、热侧出口、冷测入口、冷测出口以及热侧通道壁面。
19、可选的，第一风机与第一变频器电连接。
20、可选的，第二风机与第二变频器电连接。
21、可选的，点燃式燃烧器所使用的燃气种类与燃料气源相同。
22、第二方面，上述sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台的测试方法，包括以下过程：
23、s1、关闭冷侧入口和冷侧出口，启动第一加热器，通过空气管路向热侧入口输送热空气，同时通过燃料管路向热侧入口通入燃料气，使所述热空气和所述燃料气通过催化燃烧管路，之后由热侧出口排出，测试燃烧换热耦合器的催化燃烧性能；
24、s2、关闭混合腔和燃烧换热耦合器之间的连接管路，开启冷侧入口和冷侧出口，启动点燃式燃烧器，使点燃式燃烧器的高温尾气进入催化燃烧管路，并通过热侧出口排出，启动第二风机向冷侧入口通入外界空气，测试燃烧换热耦合器的换热性能；
25、s3、开启冷侧入口和冷侧出口，通过燃料管路向热侧入口通入燃料气，启动第一加热器并通过空气管路向热侧入口输送热空气，启动第二风机向冷侧入口输送外界空气，测试燃烧换热耦合器的整体性能；
26、s4、开启冷侧入口和冷侧出口，通过aog管路向热侧入口通入设定成分比例的aog模拟气体，通过燃料管路向热侧入口通入燃料气，通过cog管路向热侧入口通入cog模拟气体；调节aog模拟气体、燃料气和cog模拟气体的混合比例，获得混合气，将混合气通入催化燃烧管路，之后由热侧出口排出，测试燃烧换热耦合器的实际工作性能。
27、可选的，s1中，保持空气管路的空气质量流量不变，通过改变燃料管路中的ch4质量流量来改变实际燃料浓度，并且改变第一加热器温度，观察不同燃料浓度及不同热侧入口空气温度下燃烧换热耦合器的性能；
28、或者，保持空气管路的空气质量流量不变，保持燃料管路中的ch4质量流量不变，使进入热侧入口的燃料气保持设定的浓度，改变第一加热器的温度，观察不同热侧入口空气温度下燃烧换热耦合器启动性能，测试瞬态燃烧性能。
29、可选的，s4中，使燃料气和热空气保持设定的混合比例和流量，在运行设定的试件后，启动第二风机，通过冷测入口输送外界空气，测试整体瞬态燃烧性能。
30、或者，使燃料气和热空气保持设定的混合比例和流量，同时启动第二风机，以s2中的外界空气流量，测试整体瞬态换热性能。
31、本专利技术的有益效果如下：
32、本专利技术提出了一种sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台及测试方法，该测试平台能够实现燃烧换热耦合器在启动工况和稳定工作工况的运行方式，并可以控制耦合器仅作为燃烧器或换热器运行。通过调整测试平台中的不同装置，能够模拟sofc电堆和燃烧换热耦合器的各种运行方式，并测试该运行方式下的性能，为sofc电堆和燃烧换热耦合器之间的匹配工作提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，包括：燃烧换热耦合器、气体控制装置和数据采集测试装置；
2.根据权利要求1所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述空气管路上依次设置有第一风机、第一空气过滤器、第一流量计和加热器，加热器的出口与混合腔连通；
3.根据权利要求1所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，多个气源的种类包括：CH4气源、CO气源、CO2气源和H2气源；
4.根据权利要求1所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述燃料管路上依次设置有所述燃料气源、减压阀和质量流量控制器；
5.根据权利要求1所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述COG管路上依次设置有所述氮气源、减压阀和质量流量控制器。
6.根据权利要求1所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述冷侧入口向外连通第二风机，所述第二风机和冷测入口之间设置有第二流量计；
7.根据权利要求1所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在
8.一种如权利要求1-7任一所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台的测试方法，其特征在于，包括以下过程：
9.根据权利要求8所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台的测试方法，其特征在于，S1中，保持空气管路的空气质量流量不变，通过改变燃料管路中的CH4质量流量来改变实际燃料浓度，并且改变第一加热器温度，观察不同燃料浓度及不同热侧入口空气温度下燃烧换热耦合器的性能；
10.根据权利要求8所述的SOFC系统的燃烧换热耦合器测试平台的测试方法，其特征在于，S4中，使燃料气和热空气保持设定的混合比例和流量，在运行设定的试件后，启动第二风机，通过冷测入口输送外界空气，测试整体瞬态燃烧性能；
...【技术特征摘要】
1.一种sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，包括：燃烧换热耦合器、气体控制装置和数据采集测试装置；
2.根据权利要求1所述的sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述空气管路上依次设置有第一风机、第一空气过滤器、第一流量计和加热器，加热器的出口与混合腔连通；
3.根据权利要求1所述的sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，多个气源的种类包括：ch4气源、co气源、co2气源和h2气源；
4.根据权利要求1所述的sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述燃料管路上依次设置有所述燃料气源、减压阀和质量流量控制器；
5.根据权利要求1所述的sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述cog管路上依次设置有所述氮气源、减压阀和质量流量控制器。
6.根据权利要求1所述的sofc系统的燃烧换热耦合器测试平台，其特征在于，所述冷侧入口向外连通第二风...
【专利技术属性】
技术研发人员：白书战，韩宇浩，李思远，李国祥，王桂华，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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