專利名稱：一種平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直接碳燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，。
背景技術(shù)：
能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，是人類社會(huì)發(fā)展所必需的推動(dòng)力。我國(guó)是世界上少數(shù)以煤為主要能源的國(guó)家，約占一次能源總量的70%以上，且在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)以煤炭為主的能源現(xiàn)狀難以改變。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)燃煤發(fā)電利用效率較低，能源浪費(fèi)和環(huán)境污染狀況嚴(yán)重。因此，探索清潔、高效的煤炭利用方式勢(shì)在必行。目前，燃料電池是世界上清潔能源技術(shù)研究熱點(diǎn)之一，它將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、潔凈無(wú)污染、噪聲低、模塊結(jié)構(gòu)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，有望成為未來(lái)能源供應(yīng)系統(tǒng)的重要組成部分。其中，固體氧化物直接碳燃料電池(Solid Oxide Direct Carbon Fuel Cell, SO-DCFC)采用固體碳作為燃料，將其中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于理論效率更高；固體碳燃料體積小、熱值高，有望通過(guò)對(duì)儲(chǔ)量豐富的煤炭進(jìn)行簡(jiǎn)單加工處理而得到，燃料來(lái)源廣泛；高溫下電解質(zhì)為固態(tài)，避免了液體電解質(zhì)的腐蝕與泄露；有利于二氧化碳的富集與減排。因此，如果固體氧化物直接碳燃料電池能夠?qū)崿F(xiàn)以煤為燃料的商業(yè)化應(yīng)用，將革命性地改變傳統(tǒng)能源利用方式，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)化石能源利用和燃料電池技術(shù)的完美結(jié)合，有力緩解我國(guó)油氣資源緊張現(xiàn)狀，提高能源利用效率，減輕CO2減排壓力。因此，固體氧化物直接碳燃料電池發(fā)電技術(shù)的研究對(duì)能源技術(shù)進(jìn)步和國(guó)家能源安全具有重要意義。直接碳燃料電池的歷史可以追述到19世紀(jì)末。1965年，Zahradnik等人最早提出將煤氣化單元和高溫固體氧化物燃料電池相結(jié)合的系統(tǒng)。1988年，Nakagawa等人將木炭置于固體氧化物燃料電池陽(yáng)極腔體中，驗(yàn)證了這一過(guò)程。2003年，Chuang等人在單電池實(shí)驗(yàn)中采用固體氧化物電解質(zhì)，將碳燃料顆粒放置于陽(yáng)極表面，獲得較好的電池性能。2007年， Gur等人提出采用管式固體氧化物燃料電池的流化床直接碳燃料電池設(shè)計(jì)，以加快反應(yīng)器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，改進(jìn)電池性能。2009年，王紹榮等人在傳統(tǒng)陽(yáng)極支撐型管式固體氧化物燃料電池中裝滿商業(yè)炭黑，制備了一種直接碳燃料電池。受電池材料與技術(shù)發(fā)展限制，目前國(guó)內(nèi)外固體氧化物直接碳燃料電池研究多停留在單電池設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究階段，燃料電池堆設(shè)計(jì)較少。同時(shí)，與傳統(tǒng)使用氣體燃料的燃料電池不同，直接碳燃料電池在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中面臨著固體碳燃料的連續(xù)給料問(wèn)題，給燃料電池堆的設(shè)計(jì)帶來(lái)進(jìn)一步困難。固體氧化物燃料電池根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)的不同常分為管式和平板式兩種類型。其中， 管式電池易于分割陰陽(yáng)極腔體、密封簡(jiǎn)單，可通過(guò)對(duì)氣體燃料電池堆結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單改造而得到直接碳燃料電池堆，因此，已有直接碳燃料電池堆設(shè)計(jì)思路中多采用管式固體氧化物燃料電池。而使用氣體燃料的平板式燃料電池堆中陰、陽(yáng)極腔體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流道冗長(zhǎng)，無(wú)法滿足固體燃料的給料需求，目前尚未有相關(guān)報(bào)道。但是，與管式燃料電池相比，平板式燃料電池技術(shù)相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究最為廣泛。因此，平板式固體氧化物直接碳燃料電池堆的設(shè)計(jì)對(duì)該技術(shù)發(fā)展就有重要意義。此外，在直接碳燃料電池堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，期望進(jìn)一步改善陽(yáng)極碳燃料傳質(zhì)過(guò)程、增大碳燃料反應(yīng)速率，以進(jìn)一步提高電池堆的性能，這一點(diǎn)可通過(guò)借鑒化工領(lǐng)域中較為成熟的鼓泡床技術(shù)實(shí)現(xiàn)。鼓泡床技術(shù)是在反應(yīng)器底部安裝布風(fēng)板，當(dāng)氣體以一定速度流過(guò)布風(fēng)板時(shí)，布風(fēng)板上固體顆粒床料進(jìn)入流化狀態(tài)，氣體以鼓泡方式通過(guò)床料，床料劇烈運(yùn)動(dòng)，可加速反應(yīng)發(fā)生和傳熱傳質(zhì)過(guò)程。由于鼓泡床的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，使得該技術(shù)在化工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決直接碳燃料電池采用平板式單體電池組堆的困難，以及固體碳燃料的連續(xù)給料問(wèn)題；加強(qiáng)電池堆內(nèi)部傳熱傳質(zhì)過(guò)程，提高電池堆整體性能；同時(shí)要求設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，確保電池密封和集流，便于組成大規(guī)模電池組的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括下端帶有陽(yáng)極載氣入口、上端帶有陽(yáng)極載氣出口的鼓泡床，在鼓泡床四周壁面上規(guī)則開(kāi)設(shè)的與平板式燃料電池單體尺寸相匹配的矩形孔，平板式燃料電池單體安裝于鼓泡床壁面開(kāi)孔處，平板式燃料電池單體的陽(yáng)極面向鼓泡床內(nèi)部，陰極面向鼓泡床外部，各壁面平板式燃料電池單體的陰極、陽(yáng)極依次與集流導(dǎo)線相連，在各壁面平板式燃料電池單體連接后鼓泡床四個(gè)壁面的平板式燃料電池單體再經(jīng)集流導(dǎo)線串聯(lián)組成電池堆引出電池堆正、負(fù)極輸出導(dǎo)線，在鼓泡床的下端設(shè)置有布風(fēng)板，布風(fēng)板的上端鋪設(shè)有固體碳燃料。本發(fā)明的平板式燃料電池單體與鼓泡床壁面相結(jié)合處采用高溫陶瓷膠密封。所述的平板式燃料電池單體的陽(yáng)極、陰極表面分別印有網(wǎng)格狀集流銀漿，集流導(dǎo)線通過(guò)焊接點(diǎn)與陰極、陽(yáng)極表面的網(wǎng)格狀集流銀漿緊密接觸。所述的集流導(dǎo)線通過(guò)壁面導(dǎo)線孔穿過(guò)鼓泡床壁面，并用密封膠密封，鼓泡床各壁面垂直方向上的平板式燃料電池單體串聯(lián)連接，串聯(lián)后的各列平板式燃料電池單體在水平方向上并聯(lián)。所述的陽(yáng)極載氣出口通過(guò)載氣再循環(huán)與陽(yáng)極載氣入口相連通。所述的陽(yáng)極載氣為CO2、H2O, N2混合而成，其中H2O占0 % 30 %、CO2占0 % 100%, N2 占 0% 100% ；所述固體碳燃料為石墨、炭黑、焦炭或煤。所述的平板式燃料電池單體由陽(yáng)極、陰極以及設(shè)置在陽(yáng)極與陰極之間的電解質(zhì)組成。所述平板式燃料電池單體包括陽(yáng)極支撐型、電解質(zhì)支撐型或陰極支撐型平板式燃料電池單體；所述的陽(yáng)極支撐型平板式燃料電池單體的陽(yáng)極最厚，起支撐作用，陰極和電解質(zhì)相對(duì)較?。魂?yáng)極與電解質(zhì)具有相同面積，陰極面積略小于陽(yáng)極和電解質(zhì)，其中電解質(zhì)與鼓泡床壁面緊密接觸；所述的電解質(zhì)支撐型平板式燃料電池單體的電解質(zhì)最厚，起支撐作用，陰極和陽(yáng)極相對(duì)較??；電解質(zhì)具有較大的面積，而陰極和陽(yáng)極面積略小于電解質(zhì)，電解質(zhì)與鼓泡床壁
5面緊密接觸；所述的陰極支撐型平板式燃料電池單體的陰極最厚，起支撐作用，陽(yáng)極和電解質(zhì)相對(duì)較??；陰極與電解質(zhì)具有相同面積，而陽(yáng)極面積略小于陰極和電解質(zhì)，電解質(zhì)與鼓泡床壁面緊密接觸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使所有電池單體陽(yáng)極公用同一腔體，解決直接碳燃料電池采用平板式單體電池組堆的困難；鼓泡床內(nèi)固體碳燃料始終處于鼓泡流態(tài)化，加強(qiáng)電池堆內(nèi)部傳熱傳質(zhì)過(guò)程，提高電池堆整體性能，特別是解決了固體碳燃料的連續(xù)給料問(wèn)題；同時(shí)電池堆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低、易于實(shí)現(xiàn)，便于組成大規(guī)模電池組。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明壁面?zhèn)纫暯Y(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明壁面外側(cè)(陰極側(cè))結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明壁面內(nèi)側(cè)(陽(yáng)極側(cè))結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是實(shí)施例1中陽(yáng)極支撐型平板式燃料電池單體及其連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是實(shí)施例2中電解質(zhì)支撐型平板式燃料電池單體及其連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是實(shí)施例3中陰極支撐型平板式燃料電池單體及其連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1-4，本發(fā)明包括下端帶有陽(yáng)極載氣入口 5、上端帶有陽(yáng)極載氣出口 10的鼓泡床1，在鼓泡床1四周壁面上規(guī)則開(kāi)設(shè)的與平板式燃料電池單體2尺寸相匹配的矩形孔， 平板式燃料電池單體2由陽(yáng)極14、陰極12以及設(shè)置在陽(yáng)極14與陰極12之間的電解質(zhì)17 組成，平板式燃料電池單體2安裝于鼓泡床1壁面開(kāi)孔處，平板式燃料電池單體2的陽(yáng)極14 面向鼓泡床內(nèi)部，陰極12面向鼓泡床外部，平板式燃料電池單體2與鼓泡床壁面11相結(jié)合處采用高溫陶瓷膠18密封，平板式燃料電池單體2的陽(yáng)極14、陰極12表面分別印有網(wǎng)格狀集流銀漿16，集流導(dǎo)線3通過(guò)焊接點(diǎn)15與陰極12、陽(yáng)極14表面的網(wǎng)格狀集流銀漿16緊密接觸，所述的集流導(dǎo)線3通過(guò)壁面導(dǎo)線孔13穿過(guò)鼓泡床壁面11，并用密封膠19密封，鼓泡床1各壁面垂直方向上的平板式燃料電池單體2串聯(lián)連接，串聯(lián)后的各列平板式燃料電池單體2在水平方向上并聯(lián)，在各壁面平板式燃料電池單體2連接后鼓泡床1四個(gè)壁面的平板式燃料電池單體2再經(jīng)集流導(dǎo)線3串聯(lián)組成電池堆引出電池堆正、負(fù)極8、7輸出導(dǎo)線，在鼓泡床1的下端設(shè)置有布風(fēng)板4，布風(fēng)板4的上端鋪設(shè)有石墨、炭黑、焦炭或煤固體碳燃料 9，陽(yáng)極載氣入口 5通過(guò)布風(fēng)板4將陽(yáng)極載氣送入鼓泡床1內(nèi)，吹動(dòng)固體碳燃料9顆粒，使鼓泡床1內(nèi)的固體碳燃料9處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)，反應(yīng)后的陽(yáng)極載氣經(jīng)陽(yáng)極載氣出口 10從鼓泡床1頂部流出，或通過(guò)載氣再循環(huán)6加以回收、循環(huán)利用。所述的陽(yáng)極載氣為C02、H20、N2 混合而成，其中H2O占0% 30%、(X)2占0% 100%、N2占0% 100% ；該平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆工作溫度范圍為600°C 1000°C。工作時(shí)，通過(guò)布風(fēng)板4的陽(yáng)極載氣吹動(dòng)固體碳燃料9顆粒，使其處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)。此時(shí)，電池堆內(nèi)部(平板式固體氧化物直接碳燃料電池堆陽(yáng)極側(cè))發(fā)生碳燃料氣化反應(yīng)和氣體電化學(xué)反應(yīng)，形成一定陽(yáng)極氣氛(含固體碳顆粒、一氧化碳、氫氣等燃料)，同時(shí)鼓泡流態(tài)化也強(qiáng)化了固體碳燃料與電池陽(yáng)極的接觸和氣體的傳質(zhì)過(guò)程。電池堆外部(平板式固體氧化物直接碳燃料電池堆陰極側(cè))直接接觸空氣，保證陰極氣氛。當(dāng)電池堆接有外部負(fù)載時(shí)，電池堆外部(陰極側(cè))氧氣從外電路得到電子生成02_，02_在濃度差和電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)下穿過(guò)電解質(zhì)層到達(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)極與固體碳顆粒、一氧化碳、氫氣等燃料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)， 同時(shí)向外電路放出電子，電子形成完整回路。以下是發(fā)明人給出的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明做各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1，參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例由48片陽(yáng)極支撐型平板式燃料電池單體2組成，電池單體尺寸約IOcmX IOcm ；采用粒徑5mm 50 μ m的石墨作為固體碳燃料；陽(yáng)極載氣組分為純CO2,反應(yīng)后出口陽(yáng)極載氣70%用于循環(huán)再利用；電池堆工作溫度為800°C。鼓泡床四周壁面均開(kāi)有3X4個(gè)(水平X垂直)約IOcmX IOcm的矩形孔，陽(yáng)極支撐型平板式燃料電池單體2分別安裝于鼓泡床壁面開(kāi)孔處。平板式燃料電池單體2由陽(yáng)極 14、電解質(zhì)17、陰極12三層結(jié)構(gòu)組成。其中，陽(yáng)極14最厚，起支撐作用，以保證電池單體機(jī)械強(qiáng)度；陰極12和電解質(zhì)17相對(duì)較?。魂?yáng)極14與電解質(zhì)17具有相同面積，而陰極12面積略小于陽(yáng)極14和電解質(zhì)17，以便于加工和密封。采用絲網(wǎng)印刷法在陰極12和陽(yáng)極14表面分別印制網(wǎng)格狀集流銀漿16，集流導(dǎo)線3通過(guò)焊接點(diǎn)15與陰極12、陽(yáng)極14表面的網(wǎng)格狀集流銀漿16緊密接觸，用于協(xié)助電流收集。將陽(yáng)極14面向鼓泡床1內(nèi)部、陰極12面向鼓泡床1外部，從內(nèi)側(cè)安裝于鼓泡床壁面11開(kāi)孔處并對(duì)結(jié)合處進(jìn)行密封，將平板式燃料電池單體2的電解質(zhì)17與鼓泡床壁面11緊密接觸，采用高溫陶瓷膠18進(jìn)行密封，密封過(guò)程中確保面積較小的陰極12不與鼓泡床壁面11發(fā)生接觸。由于電解質(zhì)17無(wú)法傳導(dǎo)電子，而陰極12和陽(yáng)極14均不與鼓泡床壁面11接觸，實(shí)現(xiàn)了電池單體與鼓泡床壁面11的絕緣。通過(guò)集流導(dǎo)線3將各壁面垂直方向上燃料電池單體串聯(lián)，串聯(lián)后的各列平板式燃料電池單體 2在水平方向上并聯(lián)。在平板式燃料電池單體2串、并聯(lián)過(guò)程中，集流導(dǎo)線3通過(guò)壁面導(dǎo)線孔13穿過(guò)鼓泡床壁面11，并用密封膠19進(jìn)行密封、絕緣。在各壁面燃料電池單體連接后， 再通過(guò)集流導(dǎo)線將鼓泡床四個(gè)壁面的電池進(jìn)行串聯(lián)組成電池堆，引出電池堆正、負(fù)極輸出導(dǎo)線。布風(fēng)板安裝在鼓泡床底部，將石墨燃料鋪在鼓泡床內(nèi)布風(fēng)板上，入口陽(yáng)極載氣通過(guò)布風(fēng)板送入鼓泡床內(nèi)，吹動(dòng)石墨顆粒，使鼓泡床內(nèi)的石墨燃料處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)。反應(yīng)后出口陽(yáng)極載氣從鼓泡床頂部流出，70%用于循環(huán)再利用。本實(shí)施例能夠保證平板式燃料電池單體2開(kāi)路電壓在0. 9V以上。實(shí)施例2，參見(jiàn)圖6，本實(shí)施例由64片電解質(zhì)支撐型平板式燃料電池單體2組成， 電池單體尺寸約8cmX8cm ；采用粒徑5mm 100 μ m的炭黑作為固體碳燃料；陽(yáng)極載氣組分為70% C02+30% H2O,反應(yīng)后出口陽(yáng)極載氣50%用于循環(huán)再利用；電池堆工作溫度為 900 "C。鼓泡床四周壁面均開(kāi)有4X4個(gè)(水平X垂直)約8cmX8cm的矩形孔，電解質(zhì)支撐型平板式燃料電池單體2分別安裝于鼓泡床壁面開(kāi)孔處。其中電解質(zhì)17最厚，起支撐作用，陰極12和陽(yáng)極14相對(duì)較薄；電解質(zhì)17具有較大的面積，而陰極12和陽(yáng)極14面積略小于電解質(zhì)17，電解質(zhì)17與鼓泡床壁面11緊密接觸；其它連接關(guān)系同實(shí)施例1。本實(shí)施例能夠保證平板式燃料電池單體2開(kāi)路電壓在0. 9V以上。實(shí)施例3，參見(jiàn)圖7，本實(shí)施例由100片陰極支撐型平板式燃料電池單體2組成，電池單體尺寸約9cmX9cm ；采用粒徑5mm 200 μ m的煤作為固體碳燃料；陽(yáng)極載氣組分為 50% C02+30% H20+20% N2，反應(yīng)后出口陽(yáng)極載氣直接排空；電池堆工作溫度為1000°C。鼓泡床四周壁面均開(kāi)有5X5個(gè)(水平X垂直)約9cmX9cm的矩形孔，陰極支撐型平板式燃料電池單體2分別安裝于鼓泡床壁面開(kāi)孔處。其中陰極12最厚，起支撐作用， 陽(yáng)極14和電解質(zhì)17相對(duì)較?。魂帢O12與電解質(zhì)17具有相同面積，而陽(yáng)極14面積略小于陰極12和電解質(zhì)17，電解質(zhì)17與鼓泡床壁面11緊密接觸。其它連接關(guān)系同實(shí)施例1。本實(shí)施例能夠保證平板式燃料電池單體2開(kāi)路電壓在0. 9V以上。
權(quán)利要求
1.一種平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于包括下端帶有陽(yáng)極載氣入口(5)、上端帶有陽(yáng)極載氣出口(10)的鼓泡床(1)，在鼓泡床(1)四周壁面上規(guī)則開(kāi)設(shè)的與平板式燃料電池單體(2)尺寸相匹配的矩形孔，平板式燃料電池單體(2)安裝于鼓泡床⑴壁面開(kāi)孔處，平板式燃料電池單體⑵的陽(yáng)極(14)面向鼓泡床內(nèi)部，陰極(12) 面向鼓泡床外部，各壁面平板式燃料電池單體O)的陰極(12)、陽(yáng)極(14)依次與集流導(dǎo)線 (3)相連，在各壁面平板式燃料電池單體( 連接后鼓泡床(1)四個(gè)壁面的平板式燃料電池單體(2)再經(jīng)集流導(dǎo)線(3)串聯(lián)組成電池堆引出電池堆正、負(fù)極(8、7)輸出導(dǎo)線，在鼓泡床 (1)的下端設(shè)置有布風(fēng)板G)，布風(fēng)板的上端鋪設(shè)有固體碳燃料(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述的平板式燃料電池單體⑵與鼓泡床壁面(11)相結(jié)合處采用高溫陶瓷膠(18)密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述的平板式燃料電池單體O)的陽(yáng)極(14)、陰極(1 表面分別印有網(wǎng)格狀集流銀漿 (16)，集流導(dǎo)線(3)通過(guò)焊接點(diǎn)(1 與陰極(12)、陽(yáng)極(14)表面的網(wǎng)格狀集流銀漿(16) 緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述的集流導(dǎo)線⑶通過(guò)壁面導(dǎo)線孔(13)穿過(guò)鼓泡床壁面(11)，并用密封膠(19)密封，鼓泡床(1)各壁面垂直方向上的平板式燃料電池單體O)串聯(lián)連接，串聯(lián)后的各列平板式燃料電池單體( 在水平方向上并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述的陽(yáng)極載氣出口(10)通過(guò)載氣再循環(huán)(6)與陽(yáng)極載氣入口( 相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述的陽(yáng)極載氣為C02、H20、N2混合而成，其中H2O占0% 30%、(X)2占0% 100%、N2占 0% 100% ；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述固體碳燃料(9)為石墨、炭黑、焦炭或煤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于 所述的平板式燃料電池單體⑵由陽(yáng)極(14)、陰極(12)以及設(shè)置在陽(yáng)極(14)與陰極(12) 之間的電解質(zhì)(17)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，其特征在于所述平板式燃料電池單體( 包括陽(yáng)極支撐型、電解質(zhì)支撐型或陰極支撐型平板式燃料電池單體；所述的陽(yáng)極支撐型平板式燃料電池單體⑵的陽(yáng)極(14)最厚，起支撐作用，陰極(12) 和電解質(zhì)(17)相對(duì)較?。魂?yáng)極(14)與電解質(zhì)(17)具有相同面積，陰極(12)面積略小于陽(yáng)極(14)和電解質(zhì)(17)，其中電解質(zhì)(17)與鼓泡床壁面(11)緊密接觸；所述的電解質(zhì)支撐型平板式燃料電池單體O)的電解質(zhì)(17)最厚，起支撐作用，陰極 (12)和陽(yáng)極(14)相對(duì)較?。浑娊赓|(zhì)(17)具有較大的面積，而陰極(12)和陽(yáng)極(14)面積略小于電解質(zhì)(17)，電解質(zhì)(17)與鼓泡床壁面(11)緊密接觸；所述的陰極支撐型平板式燃料電池單體⑵的陰極(12)最厚，起支撐作用，陽(yáng)極(14) 和電解質(zhì)(17)相對(duì)較??；陰極(12)與電解質(zhì)(17)具有相同面積，而陽(yáng)極(14)面積略小于陰極(12)和電解質(zhì)(17)，電解質(zhì)(17)與鼓泡床壁面(11)緊密接觸。
全文摘要
一種平板式鼓泡床固體氧化物直接碳燃料電池堆，屬于直接碳燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，包括鼓泡床、平板式燃料電池單體、布風(fēng)板、固體碳燃料等部件。平板式燃料電池單體安裝于鼓泡床四周壁面，陽(yáng)極向內(nèi)、陰極向外；燃料電池單體通過(guò)集流導(dǎo)線構(gòu)成串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，保證電池堆所需工作電壓、電流；布風(fēng)板安裝在鼓泡床底部，固體碳燃料鋪在布風(fēng)板上，入口陽(yáng)極載氣通過(guò)布風(fēng)板送入鼓泡床內(nèi)，吹動(dòng)固體碳燃料顆粒，使其處于鼓泡流態(tài)化狀態(tài)；電池堆可采用陽(yáng)極支撐、電解質(zhì)支撐或陰極支撐型平板式燃料電池單體，其工作溫度為600℃～1000℃。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊合理，解決了平板式電池單體組堆的困難，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了固體碳燃料的連續(xù)給料，設(shè)備要求低、易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H01M2/26GK102170009SQ20111007712
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者徐越, 李晨, 王保民, 程健, 許世森 申請(qǐng)人:中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司