有空隙。
[0023]燃料预热器5为盘管式结构。
[0024]如图2所示，电堆11为一体化结构，其包括多个电池重复单元15、负极端板16、正极端板17、隔热板10和燃料分配板12，负极端板16与正极端板17安装在底座18上，之间设有多个电池重复单元15，在多个电池重复单元15底端设有燃料分配板12，燃料分配板12与底座18之间形成气体通道19，多个电池重复单元15上方设有隔热板10，底座18与燃料分配板12、负极端板16和正极端板17的接触处通过密封体20进行绝缘。
[0025]空气预热器7采用板翘结构，气阻小。
[0026]空气分配管14顶端通过鼓风机或气泵相连，流动气阻小，利用鼓风机或者气泵即可进气。
[0027]燃烧器9中采用莫来石、氧化铝和堇青石组成的多孔陶瓷作为载体，担载MgO-AL2O3系列的燃烧催化剂，重整器中采用镍基和钴基系列的重整催化剂。
[0028]脱硫器6中采用过渡金属氧化物的中温脱硫剂。
[0029]本发明的有益效果是:
结构紧凑，散热少，热效率高；
采用积木式结构，组装容易；
电堆与其它系统部件之间的距离非常短，既节约能量又节约管道材料；
绝大多数部件采用金属件，加工容易，成本可控，能够实现标准化和批量化；同时金属导热性好，可缩小其它系统部件体积；
采用鼓风机或者气泵进气，成本低，能耗小；
蒸汽发生器兼具尾气冷却器的功能，废热能量得到有效利用，同时废气符合排放的温度标准，降低高温灼伤风险；
体积小，占地少，适合于家庭用热电联供等对于设置空间有很高要求目的。
[0030]本发明的启动和工作流程:
如图3所示，当系统启动时，鼓风机开始工作，天然气开始通气，空气和天然气二者在电堆出口的燃烧催化剂附近被点燃，产生热能。该热能依次预热空气和燃料气。经预热后的空气和燃料气进入重整器和电堆，将重整器和电堆升温。整个过程持续进行，直到电堆和各系统部件均达到预定工作温度。
[0031]最先达到工作温度的是脱硫器(400度);其开始工作后，进入重整器和电堆的燃料气体已经过脱硫，不会对重整器和电堆造成危害；其次达到工作温度的是重整器(600度)，其开始工作后，进入电堆的气体氢气含量显著增加，甲烷含量显著减少，不会危害阳极。在重整器工作之前的短时间高温内，电堆可能少量积碳，但温度升高后会逐渐使积碳得到转化。最后达到工作温度的是电堆(750度)，此时其它系统部件完全正常工作，电堆可以进入工作状态。
[0032]随着工作电流的增加，电堆本身和各系统部件的温度可能发生变化，因此采用针对气体流量和空燃比的跟踪控制是必要的。对于电堆和各系统的温度也需要进行跟踪和监控。因此，控制系统是该紧凑型燃料电池系统正常工作的必要保证。
[0033]为了在冷态给鼓风机和控制系统供电，本系统需要配置必要的储能电池，当燃料电池系统工作时，给该储能电池充电。
[0034]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
【主权项】
1.一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:由上至下依次包括燃料预热器、空气预热器、电堆和重整器，在电堆的上方位于空气预热器的下方设有燃烧器，在燃料预热器、空气预热器、电堆和重整器的外部包裹有保温材料，所述电堆一侧设有空气分配管，所述空气分配管末端靠近电堆出口处，且穿过空气预热器，所述燃料预热器内部安装有脱硫器，所述燃料预热器与天然气进气管相连，燃烧的废热通过烟囱进行排放，所述烟囱根部安装有蒸汽发生器。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述燃料预热器为盘管式结构。3.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述电堆为一体化结构，其包括多个电池重复单元、负极端板、正极端板、隔热板和燃料分配板，所述负极端板与正极端板安装在底座上，之间设有多个电池重复单元，在多个电池重复单元底端设有燃料分配板，所述燃料分配板与底座之间形成气体通道，多个电池重复单元上方设有隔热板。4.根据权利要求3所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述底座与燃料分配板、负极端板和正极端板的接触处通过密封体进行绝缘。5.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述空气预热器采用板翘结构。6.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述空气分配管顶端通过鼓风机或气泵相连。7.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述燃烧器中采用莫来石、氧化铝和堇青石组成的多孔陶瓷作为载体，担载MgO-AL2O3系列的燃烧催化剂，所述重整器中采用镍基和钴基系列的重整催化剂。8.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述脱硫器中采用过渡金属氧化物的中温脱硫剂。9.根据权利要求1所述的一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，其特征在于:所述蒸汽发生器安装于保温材料外部。
【专利摘要】本发明公开了一种紧凑型固体氧化物燃料电池系统，由上至下依次包括燃料预热器、空气预热器、电堆和重整器，在电堆的上方位于空气预热器的下方设有燃烧器，电堆一侧设有空气分配管，空气分配管末端靠近电堆出口处，且穿过空气预热器，燃料预热器内部安装有脱硫器，燃料预热器与天然气进气管相连，燃烧的废热通过烟囱进行排放，烟囱根部安装有蒸汽发生器。本发明的有益效果是：电堆与其它系统部件之间的距离非常短，既节约能量又节约管道材料；加工容易，成本可控，能够实现标准化和批量化；同时金属导热性好；采用鼓风机或者气泵进气，成本低，能耗小；蒸汽发生器兼具尾气冷却器的功能，废热能量得到有效利用；占地少，适合于家庭用热电联供。
【IPC分类】H01M8/12, H01M8/04, H01M8/02
【公开号】CN104979570
【申请号】CN201510351230
【发明人】曾凡蓉
【申请人】昆山艾可芬能源科技有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月24日