氢能专利库

本发明涉及一种SOEC制氢系统及其运行方法，包括SOEC电堆、风机、空气预热器、空气再热器、去离子水泵、冷凝器、蒸汽发生器、蒸汽过热器、空气电加热器、高压瓶装H2、高压瓶装空气、高压瓶装保护气、直流电源、电磁阀、伴热带；该系统用一台电加热器实现了电堆入口空气再热、蒸汽过热以及高温的蒸汽产生，电堆出口的高温空气与室温空气换热实现了余热回收、提高了系统热效率，电堆出口的高温氢气在冷凝器中实现了冷凝脱水、余热回收；系统工艺架构简单、易于调控、系统制造成本低、综合电耗低。

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池的热区气体处理单元。用于电堆的气体处理，包括的燃烧管内横置有混合器，混合器下端形成一燃烧腔，混合器上端设有接入电堆并且下端连通燃烧腔的阳极废气输送管和阴极废气输送管，点火器置于燃烧腔内；预热管和换热器套合于燃烧管上，预热管外上设有去离子水输送管、燃料输送管和混合气输送管，混合气输送管与重整器连通，重整器下端的重整输送管穿过换热器并接入电堆，空气管穿过换热器后接入电堆。本发明通过在燃烧腔中将阳极废气输送管与阴极废气输送管所输送的废气燃烧产生热量，预热燃料及去离子水汽化，经过混合后的燃料及汽化去离子水，进入重整器后由换热器加热并进入电堆，实现热量的回收利用。

本发明涉及一种用于固体氧化物燃料电池发电系统的快速密封接头包括连接组件以及密封组件。连接组件包括连接管以及螺纹压盖，连接管的一端与发电系统连通，另一端与螺纹压盖可拆卸连接。密封组件包括支撑块、弹性块以及压紧块。支撑块与压紧块之间设有弹性块，支撑块与弹性块嵌入连接管，压紧块远离弹性块的一面与螺纹压盖贴合。支撑块、弹性块以及压紧块的周向上均设有多个供热电偶穿过的通孔。支撑块上设有用于安装压力传感器的引压管，引压管贯穿密封组件以及连接组件。

本发明涉及一种可逆的固体氧化物燃料电池‑电解池系统(Reversible Solid Oxide Fuel Cell and Electrolysis Cell，简称rSOC)系统及其运行方法，该系统主要包括rSOC电堆模组、燃料预热器、重整器、脱硫器、换热式蒸汽发生器、去离子水泵、空气预热器、风机、燃烧器、循环风机、截止阀、伴热带、电源、控制系统、管道、保温材料、传感器等。该系统采用rSOC电堆模组燃料尾气循环工艺，通过调整管道上不同位置的截止阀的开关，实现系统在SOFC模式和SOEC模式下的自由切换，充分利用了系统中的各个部件，最大限度的简化了rSOC系统的工艺架构，在SOFC模式和SOEC模式下均实现了能量的梯级利用，降低了系统能耗；系统架构简单、稳定可靠、能耗低、可操作性强。

本发明涉及一种固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell，简称“SOEC”)制氢系统及其运行方法，包括SOEC电堆模组、去离子水泵、去离子水预热器、换热式蒸汽发生器、引射器、原料气预热器、氢气预热器、风机、空气预热器、燃烧器、截止阀、伴热带、电源、控制系统、管道、温度传感器等；该系统设置了燃烧器、换热式蒸汽发生器、换热器，利用天然气燃烧产生的热量通过换热的方式为SOEC制氢系统所需的高温原料气、高温空气提供了热量，同时回收了SOEC电堆模组出口高温气体的热量，有效降低了SOEC制氢系统的电耗；此外，含有氢气的高温原料气采用换热的方式而不是电加热的方式进行升温，有效提高了制氢系统的安全性；系统耗电量小、稳定可靠、可操作性强。

本申请公开了基于混合燃料的SOFC发电与电解制氢联合系统及控制方法，包括SOFC发电系统，电解水制氢系统和余热回收装置，通过电解水制氢系统中电解槽进行电解水生产氢气和氧气，氢气混合天然气得到掺氢混合气体，氧气混合空气得到掺氧混合气体，掺氢混合气体和掺氧混合气体分别提供给SOFC发电系统的第一管路和第二管路，进而将掺氢混合气体和掺氧混合气体输入到SOFC电堆进行发电，另一方面，利用SOFC发电系统排出尾气的热能以加热热水循环系统中的水，并将热水补充到电解槽中，节省电解水系统能源消耗，有效地利用热能品位低的尾气，提高能源资源的利用率，有效扩大了SOFC发电的应用场景。

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池和热泵耦合蒸汽供应系统,用于为生产过程供应蒸汽，生产过程的前端连接有外部蒸汽供应管道，生产过程的后端连接有高温废水排出管道，包括热泵模块、SOFC模块、液液换热器、气液换热器、高温废水排水泵与冷水进水泵，热泵模块包括蒸发器、冷媒压缩机、冷凝器和冷媒节流阀，蒸发器、冷媒压缩机、冷凝器与冷媒节流阀依次串联，形成冷媒回路，蒸发器的水侧进水口与高温废水排出管道的出水口连接，高温废水排出管道连接有高温废水排水泵，蒸发器的水侧出水口与液液换热器的热流体进水口连接。本发明能够对工厂的高温废水进行余热利用，用来产生蒸汽，降低工厂的蒸汽采购量，减少了工厂的运行成本。

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池系统动态电流变载控制方法，包括电堆状态专家数据库、动态电流变载计算算法、电流比较器和信号采集模块，信号采集模块采集多组不同状态下的电堆温度数据、电堆气体压力数据、电堆电压数据和电堆电流数据组成电堆状态专家数据库，电堆温度数据、电堆气体压力数据、电堆电压数据和电堆电流数据为对应关系，动态电流变载计算算法包括电堆当前电流、电堆目标电流和电流变载步长，当前电流数据由信号采集模块采集，电堆目标电流和电流变载步长均为预设值，计算时采集当前状态下的电堆温度数据、电堆气体压力数据和电堆电压数据，从而确定对应的允许输出最大电流，再通过电流比较器将允许输出最大电流与电堆当前电流进行比较。

本发明涉及一种燃料电池热泵干燥系统，包括SOFC模块、热泵模块、第一混风器、全热交换器、第二混风器和干燥室，SOFC模块与热泵模块电连接，热泵模块包括蒸发器和冷凝器，第一混风器的两个进风口分别与全热交换器的第一出风口以及室外空气连通，第一混风器的出风口与蒸发器的进风口连通，第二混风器的三个进风口分别与干燥室的出风口、SOFC模块的尾气出口以及室外空气连通，第二混风器的出风口与全热交换器的第一进风口连通，全热交换器的第二进风口和第二出风口分别与室外空气和干燥室的进风口连通，冷凝器安装在干燥室内；本发明不需要电网对电部件供电，减轻电网的负担，还能保证蒸发器不结霜，避免干燥时间延长。

本发明提出一种固体氧化物燃料电池测试平台及测试方法，属于固体氧化物燃料电池技术领域；其技术方案要点是：包括燃气供应模块、电堆安装模块、空气供应模块、电气模块、尾气处理和换热模块、保温材料测试模组和电堆连接组件，电堆连接组件用于连通多个电堆；本发明设有电堆连接组件，能够连通多个电堆来进行电堆的测试，使得测试平台的电堆检测效率提高，其次，还设有保温材料测试模组，对电堆以外的零部件能够起到测试的效果，进而增强了测试平台的实用性。

本发明涉及一种菲涅尔聚光集热的固体氧化物燃料电池发电系统，包括依次连接的燃料供给系统、三号换热器、二号换热器、菲涅尔聚光集热器、重整器、固体氧化物燃料电池，固体氧化物燃料电池还依次连接有一号换热器、四号换热器、风机、空气源；燃烧室依次连通一号换热器、二号换热器、三号换热器、四号换热器，利用了固体氧化物燃料电池及燃烧室排出高温尾气中的能量，用于预热参与反应的燃料气和空气，实现能量的梯级利用；设有菲涅尔聚光集热器并利用可再生能源太阳能为燃料气进行预热，避免重整器因温度不高而导致重整反应不充分，提高了固体氧化物燃料电池发电效率，实现了节能。

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种高效单流道燃料电池堆，第一阳极流道和第二阳极流道呈交错分布，且第一阳极流道和第二阳极流道中气体流动方向相反；第一阴极流道和第二阴极流道呈交错分布，且第一阴极流道和第二阴极流道中气体流动方向相反；相邻的阳极流道中气体流动方向与阴极流道中气体流动方向相反。本方案采用了单流道对流模式，即相邻的两个流道中的气体的流动方向是相反的，这就使得电池的两侧间隔分布有多个进气口和出气口，并且相邻的燃料流道和空气流道中气体的流向也是相反的，可以最大限度地减小电堆内部的温差，提高电堆的一致性和性能，减少热应力，从而提高电堆寿命。

本发明公开了一种高温固体氧化物燃料电池电堆用夹具，包括电堆、支撑模块、夹具保温模块和电堆夹具模块，夹具保温模块安装在支撑模块上，电堆夹具模块包括施压机构和调整机构，可根据场地平整度不同随时调整调整机构的水平度，保证电堆始终处于水平；施压机构可以对电堆施加所需的压紧力，可以防止电堆材料因高温热膨胀带来的燃料气泄露；夹具保温模块使得电堆处于一个接近均匀的温度场中，减少了因温度分布不均对电堆带来的影响。

本发明公开了用于固体氧化物燃料电池电堆模组的气流分配装置，包括：包括气流入口盖板、气流分配板和气流出口盖板；气流入口盖板，包括至少一个气流入口通道和盖板本体；气流入口通道用于引入气流，盖板本体用于与气流分配板配合；气流分配板，包括分配板本体；在本体上镂空加工气流分配通道，气流分配通道包括至少一个主通道和若干支流通道；主通道与气流入口盖板的气流入口通道连接，供气体从气流入口盖板的气流入口通道通过后进入其中，流通道与主通道连接，使气流均匀分散至各支流通道的末端，本发明可为一个或多个SOFC电堆模组提供流量均匀的气流，具有集成度高、气流分配均匀、加工和安装方便、成本较低的优点。

本发明适用于燃料电池系统领域，提供了一种用于固体氧化物燃料电池系统的电堆外壳密封结构，包括电堆主体，所述电堆主体沿Y方向的外侧顶部包覆电堆外壳，其中，所述电堆外壳和所述电堆主体之间通过密封条连接；所述密封条将所述电堆主体与所述电堆外壳之间的区域分为第一区域和第二区域；所述电堆外壳在所述电堆主体的一侧形成阴极气体入口，以及所述电堆外壳在所述电堆主体的另一侧形成阴极气体出口，阴极空气沿阴极气体入口进入电堆主体，进入的空气会同时进入第一区域，出口的空气通过阴极气体出口排出，阴极空气会进入第二区域，使得电堆密封材料内部分别与第一区域、第二区域形成压差。本发明可以满足高温下密封材料的密封能力。

本发明涉及一种用于固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel cell，简称“SOFC”)系统的重整器设计及其运行方法，包括壳体、保温层、燃料入口管、空气入口管及其阀门、燃料出口管、高温气体入口管、高温气体出口管、高温气体盘管、甲烷催化部分氧化(Catalytic Partial Oxidatio，简称“CPOX”)催化剂、甲烷水蒸气重整(Steam Reforming，简称“SR”)催化剂、入口栅栏、出口栅栏、中间栅栏；还包括CPOX催化剂的填料口、SR催化剂的填料口，本发明用于SOFC系统可以省去水处理系统、蒸汽发生器等，简化了工艺流程、提升了系统可靠性。

本发明涉及一种多功能固体氧化物燃料电池电堆测试系统，包括空气供应系统、氮气系统、两段式电堆加热炉、电子负载和控制系统；还包括依次连通的阳极多气源供气子系统、混气管路和直通管路。设置有阳极多气源供气子系统，通过控制系统调控可调配出不同组分的燃料气，将其供给SOFC电堆，可精确测量原料气组分对SOFC电堆工作性能的影响；同时，采用被分隔为上部和下部两部分的两段式电堆加热炉，具备下部气体加热功能、上部电堆保温功能，空气和原料气经加热炉加热后进入SOFC电堆，电堆受高温气体逐渐加热，电堆内温度场均匀分布，最大程度上模拟了SOFC电堆的实际工作环境，有助于精确测量SOFC电堆的工作性能。

本发明涉及一种MW级固体氧化物燃料电池发电系统的热区结构，包括隔热壳体、两段式空气预热器、脱硫器、蒸汽发生器、预转化器、重整器、燃烧器及相应的气体管道。该热区结构的燃料处理量大、热区空间小，内部装置布置紧凑，同时实现了燃料的处理、空气的预热、尾气的处理和余热利用，可满足以天然气、甲烷、沼气等为燃料的MW级固体氧化物燃料电池发电系统的需求；采用阳极尾气再循环工艺，提高了燃料利用率、降低了水碳比，有助于提高SOFC发电系统的电效率和热效率；采用两段式空气预热器充分利用烟气的空气预热器高温段和空气预热器低温段，有效降低排烟温度、保证SOFC电堆阴极入口空气达到适宜温度。

本发明提供一种净零排放的固体氧化物燃料电池系统，包括鼓风机、自动空气调节阀、LNG冷能空分机、重整器、空气加热器、SOFC电堆、阳极尾气燃烧器；鼓风机的输出端分别与空气加热器和自动空气调节阀连通，空气加热器的输出端与阴极连通，自动空气调节阀的输出端与LNG冷能空分机连通，LNG冷能空分机包括纯氧输出端和气化输出端，气化输出端连通于重整器，重整器的输出端连通于阳极；LNG冷能空分机将液化天然气转换为气态天然气的同时，利用天然气气化时的冷能，将自动空气调节阀输入的空气分离为氮气和纯氧，纯氧输入阳极尾气燃烧器中与阳极中未参与电化学反应的重整气体一同燃烧，阳极尾气燃烧器的燃烧尾气仅存在H2O和CO2,方便CO2的提取和利用。

本发明提供了一种固体氧化物燃料电池热电联供系统及其运行方法，包括SOFC电堆、燃料供给系统、空气供给系统、阳极尾气循环系统、尾气燃烧系统；该系统采用了阳极尾气循环，搭配燃料预热器，降低了阳极再循环气体的温度，降低了阳极尾气循环泵的选材要求，同时提高了系统发电效率，还省去了水处理系统和水蒸气发生器，避免了给水故障导致的降负荷、停机，提高系统可靠性的同时提高了系统电效率和热效率，省去了燃料预转化反应前的预热器、降低了系统复杂程度和体积。