一种微管式固体氧化物燃料电池模块

技术领域

本发明涉及一种微管式固体氧化物燃料电池模块。

背景技术

目前，大力推广新能源技术发展，时代需要氢能源新型能源技术快速成长。氢能源技术有多种技术路线，以质子膜燃料电池（PEM）及固体氧化物燃料电池（SOFC）为代表技术路线，将会是未来主要发展方向。固体氧化物燃料电池不需要贵金属，成本较低；其工作温度在600-1000度，因此能量密度高；且对氢燃料纯度敏感度较低，因此应用门槛较低，未来SOFC会成为市场主流；工作时，现有的SOFC电池模块在 600-1000℃下运行，燃料电池材料之间热膨胀不匹配，安装不方便，燃料电池外壁不能与氧气充分接触，不能充分反应，工作效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种微管式固体氧化物燃料电池模块，由于安装块是正方形，堆叠方便，方便燃料电池组串联转向，随意套装，两边风管均匀排布使燃料电池管外壁与氧气充分接触，燃料电池进气管提前预热，气体进入燃料电池组后充分反应，工作效率高。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，其是一种微管式固体氧化物燃料电池模块，其特征在于包括：

保温壳体、SOFC模块、两空气预热管路、集气盖板及发热部件；所述SOFC模块、两空气预热管路及集气盖板位于壳体中，两所述空气预热管路分别紧贴SOFC模块的左右两侧，所述集气盖板位于SOFC模块的上部，在集气盖板上设有通孔，在保温壳体的上侧板上设有排气孔a，所述通孔与排气孔a连通，所述发热部件安装在保温壳体的内壁上。

在本技术方案中，所述发热部件是框型发热丝，所述发热部件分别安装在保温壳体的左右两侧板内壁及后端板的内壁上并居中安装，在所述保温壳体的上端板上设有热电偶安装孔b，所述热电偶安装孔b与排气孔a位于保温壳体的纵向中心线位置。

在本技术方案中，所述SOFC模块与保温壳体内壁有间隙，其中SOFC模块与保温壳体的前后两端板、左右两侧板及上端板之间的间距是20mm±2mm，所述SOFC模块包括SOFC电堆、电堆连接器及电级连接器、阻焰板、进气管及尾气燃烧管；所述SOFC电堆由多个单电池管组成，SOFC电堆数量是多个，SOFC电堆的两端部设有正方形的安装端面，在所述电堆连接器上设有并排两个端口，一SOFC电堆输入端安装端面与另一SOFC电堆输出端的安装端面插装在电堆连接器的对应端口上使两相邻SOFC电堆串联，多个SOFC电堆通过电堆连接器依次串联形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆最后一个SOFC电堆通过旋转90度后的电堆连接器与相邻一级SOFC电堆最前一个SOFC电堆连接且该电堆连接器使多级SOFC电堆并列排布从而形成SOFC电堆阵列，所述阻焰板安装在SOFC电堆阵列的下方，所述保温壳体内部并位于阻焰板的下方为尾气燃烧区c，所述进气管与SOFC电堆阵列的进气口连通并位于尾气燃烧区c，所述尾气燃烧管与SOFC电堆阵列的出气口连通并位于保温壳体的尾气燃烧区c。

在本技术方案中，所述空气预热管路包括空气预热进气管路及空气预热出气管路，所述空气预热进气管路包括进风主管、进风分配管路、进风管组及进风分配腔室；所述进风主管的进气口与外界连通，进风主管的出风口与进风分配管路的进气口连通，所述进风分配管路的出气口与进风分配腔室连通，所述进风管组的进风口与进风分配腔室连通，在所述进风管组的管上均设有均匀排布的气体出风口；所述出风结构包括出风主管、出风分配管路、纵向排列的出风管组及出风分配腔室；所述出风主管的出气口与外界连通，出风主管的进风口与出风分配管组的出气口连通，所述出风分配管组的进气口与出风分配腔室连通，所述出风管组的出风口与出风分配腔室连通，在所述出风管组的管上均设有均匀排布的气体进风口从而使每根燃料电池管均与空气充分接触，在所述SOFC电堆中每行单电池管之间的管间距a是1.2mm±0.1mm，SOFC电堆中每行单电池管之间的行间距b是6mm±0.2mm,两个相邻SOFC电堆之间间距c是12mm±0.2mm，相邻两排SOFC电堆之间的间距d是18mm±0.2mm从而形成空气通道，所述通孔与排气孔a位于空气通道的正上方。

在本技术方案中，所述集气盖板厚10mm±2mm，所述通孔为长条形孔。

本发明与现有技术相比的优点为：堆叠方便，方便燃料电池组串联转向，随意套装，两边风管均匀排布使燃料电池管外壁与氧气充分接触，燃料电池进气管提前预热，气体进入燃料电池组后充分反应，工作效率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是图2的C-C剖视图；

图6是图2的D-D剖视图；

图7是图2的E-E剖视图；

图8是图2的F-F剖视图；

图9的本发明的侧视图；

图10是图8的G-G剖视图；

图11是本发明去除壳体及发热部件后的结构示意图；

图12是图11去除进风结构及出风结构后的结构示意图；

图13是图12后视方位的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明描述中,术语“上”及“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1至图13所示，一种微管式固体氧化物燃料电池模块，包括：

保温壳体1、SOFC模块、两空气预热管路、集气盖板5及发热部件10；所述SOFC模块、两空气预热管路及集气盖板5位于壳体中，两所述空气预热管路分别紧贴SOFC模块的左右两侧，所述集气盖板5位于SOFC模块的上部，在集气盖板5上设有通孔51，在保温壳体1的上侧板上设有排气孔1a，所述通孔51与排气孔1a连通，所述发热部件10安装在保温壳体1的内壁上。

使用时，发热部件10对保温壳体1内部进行加热，使得保温壳体1内部达到反应的标准，两空气预热管路开始工作，空气经过SOFC模块从而使SOFC模块开始化学反应，保温壳体1中的气体通过通孔51后，从排气孔1a排出。

在本实施例中，所述发热部件10是框型发热丝，所述发热部件10分别安装在保温壳体1的左右两侧板内壁及后端板的内壁上并居中安装，在所述保温壳体1的上端板上设有热电偶安装孔1b，所述热电偶安装孔1b与排气孔1a位于保温壳体1的纵向中心线位置。使用时，加热均匀，使用方便。

在本实施例中，所述SOFC模块与保温壳体1内壁有间隙，其中SOFC模块与保温壳体1的前后两端板、左右两侧板及上端板之间的间距是20mm，所述SOFC模块包括SOFC电堆6、电堆连接器7及电级连接器71、阻焰板9、进气管4及尾气燃烧管8；所述SOFC电堆6由多个单电池管组成，SOFC电堆6数量是多个，SOFC电堆6的两端部设有正方形的安装端面61，在所述电堆连接器7上设有并排两个端口，一SOFC电堆6输入端安装端面61与另一SOFC电堆6输出端的安装端面61插装在电堆连接器7的对应端口上使两相邻SOFC电堆6串联，多个SOFC电堆6通过电堆连接器依次串联形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆最后一个SOFC电堆6通过旋转90度后的电堆连接器7与相邻一级SOFC电堆最前一个SOFC电堆6连接且该电堆连接器7使多级SOFC电堆并列排布从而形成SOFC电堆阵列，所述阻焰板9安装在SOFC电堆阵列的下方，所述保温壳体1内部并位于阻焰板9的下方为尾气燃烧区1c，所述进气管4与SOFC电堆阵列的进气口连通并位于尾气燃烧区1c，所述尾气燃烧管8与SOFC电堆阵列的出气口连通并位于保温壳体的尾气燃烧区1c。装配时，由于电堆连接器7及电级连接器71上设有两个正方形的第一插口及第二插口且安装端面61是正方形的，SOFC电堆6通过电堆连接器7串联方便形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆通过电级连接器71串串联转向从而形成多级的SOFC阵列，保温壳体1中的混合气体进入尾气燃烧区1c中，尾气燃烧管8中排出的尾气与混合气体混合并点燃从而对保温壳体1内部进行加热，尾气再利用，环保节能。

在本实施例中，所述空气预热管路包括空气预热进气管路及空气预热出气管路，所述空气预热进气管路包括进风主管21、进风分配管路22、进风管组23及进风分配腔室24；所述进风主管21的进气口与外界连通，进风主管21的出风口与进风分配管路22的进气口连通，所述进风分配管路22的出气口与进风分配腔室24连通，所述进风管组23的进风口与进风分配腔室34连通，在所述进风管组23的管上均设有均匀排布的气体出风口231；所述出风结构包括出风主管31、出风分配管路32、纵向排列的出风管组33及出风分配腔室34；所述出风主管31的出气口与外界连通，出风主管31的进风口与出风分配管组32的出气口连通，所述出风分配管组32的进气口与出风分配腔室34连通，所述出风管组33的出风口与出风分配腔室34连通，在所述出风管组33的管上均设有均匀排布的气体进风口331从而使每根燃料电池管均与空气充分接触，在所述SOFC电堆6中每行单电池管之间的管间距a是1.1mm，SOFC电堆6中每行单电池管之间的行间距b是5.8mm,两个相邻SOFC电堆之间间距c是11.8mm，相邻两排SOFC电堆之间的间距d是17.8mm从而形成空气通道，所述通孔51与排气孔1a位于空气通道的正上方。进空气预热进气管路及空气预热出气管路，配合使SOFC阵列中的每根电池管充分与氧气或空气接触，从而使每根电池管反应充分，能效利用率高。

在本实施例中，所述集气盖板厚8mm，所述通孔51为长条形孔。

实施例二

如图1至图13所示，一种微管式固体氧化物燃料电池模块，包括：

保温壳体1、SOFC模块、两空气预热管路、集气盖板5及发热部件10；所述SOFC模块、两空气预热管路及集气盖板5位于壳体中，两所述空气预热管路分别紧贴SOFC模块的左右两侧，所述集气盖板5位于SOFC模块的上部，在集气盖板5上设有通孔51，在保温壳体1的上侧板上设有排气孔1a，所述通孔51与排气孔1a连通，所述发热部件10安装在保温壳体1的内壁上。

使用时，发热部件10对保温壳体1内部进行加热，使得保温壳体1内部达到反应的标准，两空气预热管路开始工作，空气经过SOFC模块从而使SOFC模块开始化学反应，保温壳体1中的气体通过通孔51后，从排气孔1a排出。

在本实施例中，所述发热部件10是框型发热丝，所述发热部件10分别安装在保温壳体1的左右两侧板内壁及后端板的内壁上并居中安装，在所述保温壳体1的上端板上设有热电偶安装孔1b，所述热电偶安装孔1b与排气孔1a位于保温壳体1的纵向中心线位置。使用时，加热均匀，使用方便。

在本实施例中，所述SOFC模块与保温壳体1内壁有间隙，其中SOFC模块与保温壳体1的前后两端板、左右两侧板及上端板之间的间距是18mm，所述SOFC模块包括SOFC电堆6、电堆连接器7及电级连接器71、阻焰板9、进气管4及尾气燃烧管8；所述SOFC电堆6由多个单电池管组成，SOFC电堆6数量是多个，SOFC电堆6的两端部设有正方形的安装端面61，在所述电堆连接器7上设有并排两个端口，一SOFC电堆6输入端安装端面61与另一SOFC电堆6输出端的安装端面61插装在电堆连接器7的对应端口上使两相邻SOFC电堆6串联，多个SOFC电堆6通过电堆连接器依次串联形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆最后一个SOFC电堆6通过旋转90度后的电堆连接器7与相邻一级SOFC电堆最前一个SOFC电堆6连接且该电堆连接器7使多级SOFC电堆并列排布从而形成SOFC电堆阵列，所述阻焰板9安装在SOFC电堆阵列的下方，所述保温壳体1内部并位于阻焰板9的下方为尾气燃烧区1c，所述进气管4与SOFC电堆阵列的进气口连通并位于尾气燃烧区1c，所述尾气燃烧管8与SOFC电堆阵列的出气口连通并位于保温壳体的尾气燃烧区1c。装配时，由于电堆连接器7及电级连接器71上设有两个正方形的第一插口及第二插口且安装端面61是正方形的，SOFC电堆6通过电堆连接器7串联方便形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆通过电级连接器71串串联转向从而形成多级的SOFC阵列，保温壳体1中的混合气体进入尾气燃烧区1c中，尾气燃烧管8中排出的尾气与混合气体混合并点燃从而对保温壳体1内部进行加热，尾气再利用，环保节能。

在本实施例中，所述空气预热管路包括空气预热进气管路及空气预热出气管路，所述空气预热进气管路包括进风主管21、进风分配管路22、进风管组23及进风分配腔室24；所述进风主管21的进气口与外界连通，进风主管21的出风口与进风分配管路22的进气口连通，所述进风分配管路22的出气口与进风分配腔室24连通，所述进风管组23的进风口与进风分配腔室34连通，在所述进风管组23的管上均设有均匀排布的气体出风口231；所述出风结构包括出风主管31、出风分配管路32、纵向排列的出风管组33及出风分配腔室34；所述出风主管31的出气口与外界连通，出风主管31的进风口与出风分配管组32的出气口连通，所述出风分配管组32的进气口与出风分配腔室34连通，所述出风管组33的出风口与出风分配腔室34连通，在所述出风管组33的管上均设有均匀排布的气体进风口331从而使每根燃料电池管均与空气充分接触，在所述SOFC电堆6中每行单电池管之间的管间距a是1.2mm，SOFC电堆6中每行单电池管之间的行间距b是6mm,两个相邻SOFC电堆之间间距c是12mm，相邻两排SOFC电堆之间的间距d是18mm从而形成空气通道，所述通孔51与排气孔1a位于空气通道的正上方。进空气预热进气管路及空气预热出气管路，配合使SOFC阵列中的每根电池管充分与氧气或空气接触，从而使每根电池管反应充分，能效利用率高。

在本实施例中，所述集气盖板厚10mm，所述通孔51为长条形孔。

实施例三

如图1至图13所示，一种微管式固体氧化物燃料电池模块，包括：

保温壳体1、SOFC模块、两空气预热管路、集气盖板5及发热部件10；所述SOFC模块、两空气预热管路及集气盖板5位于壳体中，两所述空气预热管路分别紧贴SOFC模块的左右两侧，所述集气盖板5位于SOFC模块的上部，在集气盖板5上设有通孔51，在保温壳体1的上侧板上设有排气孔1a，所述通孔51与排气孔1a连通，所述发热部件10安装在保温壳体1的内壁上。

使用时，发热部件10对保温壳体1内部进行加热，使得保温壳体1内部达到反应的标准，两空气预热管路开始工作，空气经过SOFC模块从而使SOFC模块开始化学反应，保温壳体1中的气体通过通孔51后，从排气孔1a排出。

在本实施例中，所述发热部件10是框型发热丝，所述发热部件10分别安装在保温壳体1的左右两侧板内壁及后端板的内壁上并居中安装，在所述保温壳体1的上端板上设有热电偶安装孔1b，所述热电偶安装孔1b与排气孔1a位于保温壳体1的纵向中心线位置。使用时，加热均匀，使用方便。

在本实施例中，所述SOFC模块与保温壳体1内壁有间隙，其中SOFC模块与保温壳体1的前后两端板、左右两侧板及上端板之间的间距是22mm，所述SOFC模块包括SOFC电堆6、电堆连接器7及电级连接器71、阻焰板9、进气管4及尾气燃烧管8；所述SOFC电堆6由多个单电池管组成，SOFC电堆6数量是多个，SOFC电堆6的两端部设有正方形的安装端面61，在所述电堆连接器7上设有并排两个端口，一SOFC电堆6输入端安装端面61与另一SOFC电堆6输出端的安装端面61插装在电堆连接器7的对应端口上使两相邻SOFC电堆6串联，多个SOFC电堆6通过电堆连接器依次串联形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆最后一个SOFC电堆6通过旋转90度后的电堆连接器7与相邻一级SOFC电堆最前一个SOFC电堆6连接且该电堆连接器7使多级SOFC电堆并列排布从而形成SOFC电堆阵列，所述阻焰板9安装在SOFC电堆阵列的下方，所述保温壳体1内部并位于阻焰板9的下方为尾气燃烧区1c，所述进气管4与SOFC电堆阵列的进气口连通并位于尾气燃烧区1c，所述尾气燃烧管8与SOFC电堆阵列的出气口连通并位于保温壳体的尾气燃烧区1c。装配时，由于电堆连接器7及电级连接器71上设有两个正方形的第一插口及第二插口且安装端面61是正方形的，SOFC电堆6通过电堆连接器7串联方便形成一级SOFC电堆，每级SOFC电堆通过电级连接器71串串联转向从而形成多级的SOFC阵列，保温壳体1中的混合气体进入尾气燃烧区1c中，尾气燃烧管8中排出的尾气与混合气体混合并点燃从而对保温壳体1内部进行加热，尾气再利用，环保节能。

在本实施例中，所述空气预热管路包括空气预热进气管路及空气预热出气管路，所述空气预热进气管路包括进风主管21、进风分配管路22、进风管组23及进风分配腔室24；所述进风主管21的进气口与外界连通，进风主管21的出风口与进风分配管路22的进气口连通，所述进风分配管路22的出气口与进风分配腔室24连通，所述进风管组23的进风口与进风分配腔室34连通，在所述进风管组23的管上均设有均匀排布的气体出风口231；所述出风结构包括出风主管31、出风分配管路32、纵向排列的出风管组33及出风分配腔室34；所述出风主管31的出气口与外界连通，出风主管31的进风口与出风分配管组32的出气口连通，所述出风分配管组32的进气口与出风分配腔室34连通，所述出风管组33的出风口与出风分配腔室34连通，在所述出风管组33的管上均设有均匀排布的气体进风口331从而使每根燃料电池管均与空气充分接触，在所述SOFC电堆6中每行单电池管之间的管间距a是1.3mm，SOFC电堆6中每行单电池管之间的行间距b是6.2mm,两个相邻SOFC电堆之间间距c是12.2mm，相邻两排SOFC电堆之间的间距d是18.2mm从而形成空气通道，所述通孔51与排气孔1a位于空气通道的正上方。进空气预热进气管路及空气预热出气管路，配合使SOFC阵列中的每根电池管充分与氧气或空气接触，从而使每根电池管反应充分，能效利用率高。

在本实施例中，所述集气盖板厚12mm，所述通孔51为长条形孔。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。