一种固体氧化物燃料电池系统换热器的制作方法

本技术涉及热交换，具体而言，涉及一种固体氧化物燃料电池系统换热器。

背景技术：

1、固体氧化物燃料电池是一种能将燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的全固态发电装置，固体氧化物燃料电池工作温度为600-1000℃，远高于室温，大量低温气体进入会降低燃料电池的工作效率，因此需要通过换热器对进入燃料电池的气体进行预热。

2、目前固体氧化物燃料电池中常见的换热器为热管式换热器、直接接触式换热器和板式换热器等，但这些换热器由于本身结构存在的局限性，大多数在使用时一次只能对一种气体进行换热，工作效率低，适用性差，能量利用效率不高等缺陷。此外，市面上的板式换热器通常由多片部件组成，拆卸与组装的工作繁琐复杂，而且换热片在拆卸过程中也容易损坏，给使用者带来极大不便。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种固体氧化物燃料电池系统换热器，实现了同时可以对两种气体进行换热，提高了换热器的工作效率，平行间隔排列的冷源流道和热源流道热传递效率高，热量利用率高。

2、为达到上述目的，本实用新型提供一种固体氧化物燃料电池系统换热器，包括第一进气导流件、第二进气导流件、第一出气导流件、第二出气导流件、导流器、进热源导流件和出热源导流件，所述导流器包括多块平行排列的流道板，相邻所述流道板之间形成间隔设置的冷源流道和热源流道，所述冷源流道分成第一冷源流道和第二冷源流道，所述第一冷源流道位于所述第二冷源流道的左侧，所述第一冷源流道具有第一冷源进口和第一冷源出口，所述第二冷源流道具有第二冷源进口和第二冷源出口，所述第一进气导流件覆盖全部所述第一冷源进口，所述第一进气导流件的出气口与全部所述第一冷源进口连通，所述第二进气导流件覆盖全部所述第二冷源进口，所述第二进气导流件的出气口与全部所述第二冷源进口连通，所述第一出气导流件覆盖全部所述第一冷源出口，所述第一出气导流件的进气口与全部所述第一冷源出口连通，所述第二出气导流件覆盖全部所述第二冷源出口，所述第二出气导流件的进气口与全部所述第二冷源出口连通，所述热源流道具有热源进口和热源出口，所述进热源导流件位于导流器的下方且与全部所述热源进口连通，所述出热源导流件位于导流器的上方且与全部所述热源出口连通。

3、本实用新型提供的固体氧化物燃料电池系统换热器通过流道板上的流道设计，可以同时将第一进气导流件和第二进气导流件与各自流道板上的冷源流道相连通，使换热器能够同时对两种气体进行换热，提高了换热器的换热效率，导流器中的冷源流道和热源流道交替间隔排列，换热效率更高。

4、进一步地，所述导流器包括两块密封板，两块所述密封板分别设置在所述流道板排列方向的两侧，所述密封板封闭住位于所述导流器两侧的所述冷源流道和/或所述热源流道。

5、进一步地，所述热源进口和所述热源出口分别位于所述流道板长度方向的两侧，所述第一冷源进口和所述第二冷源进口靠近所述热源进口，所述第一冷源出口和所述第二冷源出口靠近所述热源出口。冷源流道和热源流道平行间隔排列，各自流道内的冷源气体与热源气体为同向并行流动，通过控制具体流速参数达到同速同向的效果，同向同速并行间隔排列的流道结构使冷源气体与热源气体在流道内能够进行充分的换热，换热效率高，热量利用率高。

6、进一步地，所述流道板包括板体、冷源围堰和热源围堰，所述冷源围堰和所述热源围堰分别设置在所述板体两侧，相邻所述流道板对称设置，使排列时相邻所述流道板的所述冷源围堰或所述热源围堰相互贴合，所述冷源围堰围成所述冷源流道的边缘，所述热源围堰围成所述热源流道的边缘。

7、进一步地，所述热源围堰包括两条热源导流片，两条所述热源导流片分别覆盖所述板体长度方向的两侧边缘。热源导流片按此方式排列，所形成的热源流道为直流道，热源气体从热源进口进入热源流道后从热源出口流出。

8、进一步地，所述冷源围堰包括四条冷源导流片，其中三条所述冷源导流片首尾相接覆盖所述板体宽度方向的两侧边缘和长度方向的一侧边缘，另一条所述冷源导流片设置在所述板体长度方向的另一侧边缘，且两端与设置在所述板体宽度方向边缘的所述冷源导流片之间具有间隙，一端的所述间隙作为第一冷源进口或第二冷源进口，另一端的所述间隙作为第一冷源出口或第二冷源出口，所述第一冷源进口、所述第一冷源出口、所述第二冷源进口和所述第二冷源出口均位于所述流道板宽度方向的一侧。冷源导流片按此方式排列，相应的第一进气导流件、第二进气导流件、第一出气导流件和第二出气导流件全部都位于导流器的同侧，用导流片在板体上所围成交替间隔排列的冷源流道和热源流道，相信邻流道之间气流的热交换接触面积大，换热效率更高。

9、进一步地，所述冷源围堰包括四条冷源导流片，四条所述冷源导流片中两两首尾相接覆盖所述板体宽度方向的两侧边缘，所述板体长度方向的两侧边缘只有部分被覆盖，且与设置在所述板体宽度方向边缘的所述冷源导流片之间具有间隙，一端的所述间隙作为第一冷源进口或第二冷源进口，另一端的所述间隙作为第一冷源出口或第二冷源出口，所述第一冷源进口和所述第二冷源进口均位于所述流道板的宽度方向的一侧，所述第一冷源出口和所述第二冷源出口均位于所述流道板宽度方向的另一侧。冷源导流片按此方式排列，相应的第一进气导流件和第一出气导流件都位于导流器的一侧，而第二进气导流件和第二出气导流件都位于导流器的另一侧。

10、进一步地，所述板体的材质为不锈钢，厚度为0.5～5mm。不锈钢材料具有耐高温，耐酸、碱腐蚀的优良性能，是作为板体的理想材料，板体的厚度太薄会使换热器不够牢固，而板体的厚度太厚会增加换热器的重量，且影响层与层之间的换热效率。

11、进一步地，所述热源导流片的材质为不锈钢，厚度为0.5～5mm。

12、进一步地，所述冷源导流片的材质为不锈钢，厚度为0.5～5mm。

13、不锈钢材料也是作为热源导流片和冷源导流片的理想材料，按照相邻流道板的冷源围堰或热源围堰相互贴合的方式排列流道板，导流片的厚度会影响所形成的流道的大小，厚度太小的导流片形成的流道小，使能够进入流道的进气量小，降低换热效率；在增加导流片厚度时会增大流道大小，但同时也会相应的增加换热器的大小，所以太厚的导流片也会降低换热器的工作效率。

14、相较于其他现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

15、(1)本实用新型提供的固体氧化物燃料电池系统换热器通过流道板上的流道设计，使换热器能够同时对两种气体进行换热，提高了换热器的换热效率，导流器中的冷源流道和热源流道交替间隔排列，换热效率更高。

16、(2)本实用新型中的冷源流道和热源流道平行间隔排列，通过控制具体流速参数，使各自流道内的冷源气体与热源气体达到同速同向的效果，冷源气体与热源气体在流道内能够进行充分的换热，换热效率高，热量利用率高。此外，用导流片在板体上所围成的流道热交换接触面积大，换热效率更高。

技术特征：

1.一种固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，包括第一进气导流件(1)、第二进气导流件(2)、第一出气导流件(3)、第二出气导流件(4)、导流器(5)、进热源导流件(7)和出热源导流件(8)，所述导流器(5)包括多块平行排列的流道板，相邻所述流道板之间形成间隔设置的冷源流道(510)和热源流道(530)，所述冷源流道(510)分成第一冷源流道(511)和第二冷源流道(521)，所述第一冷源流道(511)位于所述第二冷源流道(521)的左侧，所述第一冷源流道(511)具有第一冷源进口(512)和第一冷源出口(513)，所述第二冷源流道(521)具有第二冷源进口(522)和第二冷源出口(523)，所述第一进气导流件(1)覆盖全部所述第一冷源进口(512)，所述第一进气导流件(1)的出气口与全部所述第一冷源进口(512)连通，所述第二进气导流件(2)覆盖全部所述第二冷源进口(522)，所述第二进气导流件(2)的出气口与全部所述第二冷源进口(522)连通，所述第一出气导流件(3)覆盖全部所述第一冷源出口(513)，所述第一出气导流件(3)的进气口与全部所述第一冷源出口(513)连通，所述第二出气导流件(4)覆盖全部所述第二冷源出口(523)，所述第二出气导流件(4)的进气口与全部所述第二冷源出口(523)连通，所述热源流道(530)具有热源进口(532)和热源出口(533)，所述进热源导流件(7)位于导流器(5)的下方且与全部所述热源进口(532)连通，所述出热源导流件(8)位于导流器(5)的上方且与全部所述热源出口(533)连通。

2.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述导流器(5)包括两块密封板(6)，两块所述密封板(6)分别设置在所述流道板排列方向的两侧，所述密封板(6)封闭住位于所述导流器(5)两侧的所述冷源流道(510)和/或所述热源流道(530)。

3.如权利要求1-2任一所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述热源进口(532)和所述热源出口(533)分别位于所述流道板长度方向的两侧，所述第一冷源进口(512)和所述第二冷源进口(522)靠近所述热源进口(532)，所述第一冷源出口(513)和所述第二冷源出口(523)靠近所述热源出口(533)。

4.如权利要求3所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述流道板包括板体(501)、冷源围堰(502)和热源围堰(503)，所述冷源围堰(502)和所述热源围堰(503)分别设置在所述板体两侧，相邻所述流道板对称设置，使排列时相邻所述流道板的所述冷源围堰(502)或所述热源围堰(503)相互贴合，所述冷源围堰(502)成所述冷源流道(510)的边缘，所述热源围堰(503)围成所述热源流道(530)的边缘。

5.如权利要求4所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述热源围堰(503)包括两条热源导流片(505)，两条所述热源导流片(505)分别覆盖所述板体(501)长度方向的两侧边缘。

6.如权利要求4所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述冷源围堰(502)包括四条冷源导流片(504)，其中三条所述冷源导流片(504)首尾相接覆盖所述板体(501)宽度方向的两侧边缘和长度方向的一侧边缘，另一条所述冷源导流片(504)设置在所述板体(501)长度方向的另一侧边缘，且两端与设置在所述板体(501)宽度方向边缘的所述冷源导流片(504)之间具有间隙，一端的所述间隙作为第一冷源进口(512)或第二冷源进口(522)，另一端的所述间隙作为第一冷源出口(513)或第二冷源出口(523)，所述第一冷源进口(512)、所述第一冷源出口(513)、所述第二冷源进口(522)和所述第二冷源出口(523)均位于所述流道板宽度方向的一侧。

7.如权利要求4所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述冷源围堰(502)包括四条冷源导流片(504)，四条所述冷源导流片(504)中两两首尾相接覆盖所述板体(501)宽度方向的两侧边缘，所述板体(501)长度方向的两侧边缘只有部分被覆盖，且与设置在所述板体(501)宽度方向边缘的所述冷源导流片(504)之间具有间隙，一端的所述间隙作为第一冷源进口(512)或第二冷源进口(522)，另一端的所述间隙作为第一冷源出口(513)或第二冷源出口(523)，所述第一冷源进口(512)和所述第二冷源进口(522)均位于所述流道板的宽度方向的一侧，所述第一冷源出口(513)和所述第二冷源出口(523)均位于所述流道板宽度方向的另一侧。

8.如权利要求4所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述板体(501)的材质为不锈钢，厚度为0.5～5mm。

9.如权利要求5所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述热源导流片(505)的材质为不锈钢，厚度为0.5～5mm。

10.如权利要求6-7任一所述的固体氧化物燃料电池系统换热器，其特征在于，所述冷源导流片(504)的材质为不锈钢，厚度为0.5～5mm。

技术总结
本技术提供一种固体氧化物燃料电池系统换热器，包括第一进气导流件、第二进气导流件、第一出气导流件、第二出气导流件、导流器、进热源导流件和出热源导流件，导流器包括多块平行排列的流道板，每块流道板两侧分别形成间隔排列的冷源流道和热源流道，第一进气导流件和第一出气导流件分别与第一冷源流道的进口和出口连通，第二进气导流件与第二出气导流件分别与第二冷源流道的进口和出口连通，进热源导流件和出热源导流件分别与全部热源进口和全部热源出口连通。本技术提供的固体氧化物燃料电池系统换热器，能够同时对两种气体进行换热，提高了换热器的换热效率，形成的流道气流热交换接触面积大，换热效率高。

技术研发人员：官万兵,杨钧,王建新,牛金奇,李国强
受保护的技术使用者：浙江氢邦科技有限公司
技术研发日：20220907
技术公布日：2024/1/12