并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆及其发电方法_3

文档序号:8414396阅读:来源:国知局
极板仓和阴极板仓分别通过阳极电解液连通口 16和阴极电解液连通口 17与电解液仓连接;
[0078]阳极进气管10上端连接呼气支气管5,阳极进气管10连接有燃料输送装置19,阳极进气管下端伸入到阳极板仓内且开口浸入到电解液中,阳极排气管111上端与吸气支气管4相连,其下端伸入到阳极板仓内且开口未浸入电解液中,阳极接线板11与阳极板仓连接共同构成阳极集流板;
[0079]阴极进气管13上部连接呼气支气管5和气体输送装置20,阴极进气管下端伸入到阴极板仓内且开口浸入到电解液中,阴极排气管121下端伸入到阴极板仓内且开口未浸入电解液中,阴极接线板12与阴极板仓连接共同构成阴极集流板;
[0080]阳极板仓内设有碳燃料,阴极板仓内设有氧气;
[0081]阳极板仓与阳极进气管、阳极排气管连接处密封,阴极板仓与阴极进气管、阴极排气管连接处密封。
[0082]呼吸装置为罗茨增压机,呼吸装置的呼吸频率为500Hz。
[0083]单板仓的小板仓室设置为螺旋式管道15。
[0084]单板仓的大板仓室内设置有电极填料18。
[0085]呼气支气管与燃料输送装置之间的阳极进气管上设置阳极控制阀21 ;所述与阴极进气管连接的呼气支气管上设置阴极控制阀22。
[0086]实施例2
[0087]该实施例与实施例I基本结构相同,不同的技术参数如下:
[0088](I)阳极板仓7和阴极板仓8之间的连接方式为通过带有连通口的绝缘板连接,阳极板仓和阴极板仓分别通过阳极电解液连通口 16和阴极电解液连通口 17与带有连通口的绝缘板连接,如附图4所示。
[0089](2) 一组电池单元并联连接于呼吸装置之上,呼吸装置的高压端连接呼气主管道2,呼吸装置的低压端连接吸气主管道3,呼气主管道连接一根呼气支管道5,吸气主管道连接一根吸气支管道4,一组电池单元的阳极进气管10和阴极进气管13上端均连接于呼气支管道5之上,一组电池单元的阳极排气管111上端连接于吸气支管道4之上;
[0090](3)呼吸装置为涡轮增压机,呼吸装置的呼吸频率为2000Hz。
[0091](4)单板仓的大板仓室和小板仓室内设置有电极填料18。
[0092]实施例3
[0093]该实施例与实施例I基本结构相同,不同的技术参数如下:
[0094](I)阳极板仓7和阴极板仓8之间的连接方式为通过电解液仓连接,电解液仓和连接管道绝缘
[0095](2)六百组电池单元并联连接于呼吸装置之上,呼吸装置的高压端连接呼气主管道2,呼吸装置的低压端连接吸气主管道3,呼气主管道连接十根呼气支管道5,吸气主管道连接十根吸气支管道4,六十组电池单元的阳极进气管10和阴极进气管13上端均连接于呼气支管道5之上,六十组电池单元的阳极排气管111上端连接于吸气支管道4之上。
[0096](3)呼吸装置为活塞气缸,呼吸装置的呼吸频率为2Hz。
[0097](4)单板仓的大板仓室和小板仓室内设置有电极填料18。
[0098]实施例4
[0099]该实施例采用实施例I所述的并联呼吸型双板仓固体碳燃料电池堆进行发电的方法:包括以下具体步骤:
[0100](I)预处理
[0101]向每组电池单元的阳极板仓、阴极板仓和电解液仓内加入电解液KOH和NaOH的原料,加热电解液原料形成熔融的KOH和NaOH,并维持该电解液温度为400 V,使该电解液浸入阴极进气管和阳极进气管,且未浸入阳极排气管和阴极排气管;
[0102](2)电池单元内启动反应
[0103]在每组电池单元中,通过气体输送装置向阴极进气管送入含有氧气或/和空气和H2O的混合气体,利用载气通过燃料输送装置向阳极进气管送入碳燃料,所述载气为C02、N2、H2O, Ar、He的一种或几种气体,在阴极板仓内,氧气和H2O反应生成0H_,获得电子,0H_扩散到电解液中,进入阳极板仓,0H_与碳燃料反应生成CO 2和H2O,副反应生成CO,失去电子,电子通过阳极集流板到外电路,再经阴极集流板完成电流环路;
[0104](3)气体呼吸循环
[0105]继续向阴极进气管中送入氧气或/和空气,继续向阳极进气管中送入碳燃料,同时向阴极进气管和/或阳极进气管中送入h20,开启呼吸装置、阳极控制阀和阴极控制阀,设置呼吸装置呼气时,阳极控制阀和阴极控制阀打开,设置呼吸装置吸气时,阳极控制阀和阴极控制阀闭合,停止送入载气,阳极板仓中反应后的气体C02、CO、H2O和剩余的气体随吸气支管道及吸气主管道进入呼吸装置,该气体又被呼吸装置通过呼气主管道和呼吸支管道送入阳极进气管和阴极进气管,送入阳极进气管的气体作为载气输送碳燃料和H2O或碳燃料进入阳极板仓;送入阴极进气管的气体中,H2O在阴极板仓参与反应,CO与通过气体输送装置20进入阴极板仓的氧气反应生成C02,0)2及其他剩余的气体经阴极出气管排出;气体循环呼吸,阳极板仓和阴极板仓中的反应持续进行,与外电路形成持续的电流环路。
[0106]碳燃料为石墨、焦炭、炭黑和石油焦,其颗粒的粒径为110目。
[0107]加入到阳极板仓和阴极板仓中的氧气和/或空气和H2O的气体中氧气和H2O的摩尔比为2:1。
[0108]实施例5
[0109]该实施例与实施例4基本工艺流程相同,不同的技术参数如下:
[0110](I)向每组电池单元的阳极板仓、阴极板仓和电解液仓内加入电解液KOH的原料,加热电解液原料形成熔融的Κ0Η,并维持该电解液温度为500°C。
[0111](2)碳燃料为石墨和炭黑,其颗粒的粒径为10目。
[0112](3)加入到阳极板仓和阴极板仓中的氧气和/或空气和H2O的气体中氧气和H2O的摩尔比为O. 1:1。
[0113]实施例6
[0114]该实施例与实施例4基本工艺流程相同,不同的技术参数如下:
[0115](I)向每组电池单元的阳极板仓、阴极板仓和电解液仓内加入电解液NaOH的原料,加热电解液原料形成熔融的NaOH,并维持该电解液温度为650°C。
[0116](2)碳燃料为煤、活性炭和生物质炭,其颗粒的粒径为200目。
[0117](3)加入到阳极板仓和阴极板仓中的氧气和/或空气和H2O的气体中氧气和H2O的摩尔比为10:1。
[0118]实施例7
[0119]该实施例采用实施例2所述的并联呼吸型双板仓固体碳燃料电池堆进行发电的方法:包括以下具体步骤:
[0120](I)预处理
[0121 ] 向每组电池单元的阳极板仓和阴极板仓内加入电解液Li2CO3原料,加热电解液原料形成熔融的Li2CO3,并维持该电解液温度为750°C,使该电解液浸入阴极进气管和阳极进气管,且未浸入阳极排气管和阴极排气管;
[0122](2)电池单元内启动反应
[0123]在每组电池单元中,通过气体输送装置向阴极进气管送入含氧气和/或空气和二氧化碳的混合气体,利用载气通过燃料输送装置向阳极进气管送入碳燃料,所述载气为C02、N2、Ar、He的一种或几种气体,在阴极板仓内,氧气和二氧化碳反应生成C032_,获得电子,C032_扩散到电解液中,进入阳极板仓,CO 32_与碳燃料反应生成CO2,副反应生成CO,失去电子,电子通过阳极集流板到外电路,再经阴极集流板完成电流环路;
[0124](3)气体呼吸循环
[0125]停止向阴极进气管中送入二氧化碳,继续向阴极进气管中送入氧气或空气,继续向阳极进气管中送入碳燃料,开启呼吸装置、阳极控制阀和阴极控制阀,设置呼吸装置呼气时,阳极控制阀和阴极控制阀的打开,设置呼吸装置吸气时,阳极控制阀和阴极控制阀闭合,停止送入载气,阳极板仓中反应后的气体co2、CO和剩余的气体随吸气支管道及吸气主管道进入呼吸装置,该气体又被呼吸装置通过呼气主管道和呼吸支管道送入阳极进气管和阴极进气管,送入阳极进气管的气体作为载气输送碳燃料进入阳极板仓;送入阴极进气管的气体中,CO与通过气体输送装置20进入阴极板仓的氧气反应生成C02,CO2及其他剩余的气体经阴极出气管排出,气体循环呼吸,阳极板仓和阴极板仓中的反应持续进行,与外电路形成持续的电流环路。
[0126]碳燃料是焦炭、炭黑和煤,其颗粒的粒径为200目。
[0127]向阴极进气管送入含氧气和/或空气和二氧化碳的混合气体中氧气和二氧化碳的摩尔比为1:1。
[0128]实施例8
[0129]该实施例与实施例7基本工艺流程相同,不同的技术参数如下:
[0130](I)向每组电池单元的阳极板仓和阴极板仓内加入电解液K2C0#P Na2CO3原料,加热电解液原料形成熔融的K2COdP Na 2C03,并维持该电解液温度为880°C。
[0131](2)碳燃料为煤、石墨、石油焦和生物质炭,其颗粒的粒径为10目。
[0132](3)向阴极进气管送入含氧气和/或空气和二氧化碳的混合气体中氧气和二氧化碳的摩尔比为O. 1:1ο
[0133]实施例9
[0134]该实施例与实施例7基本工艺流程相同,不同的技术参数如下:
[0135](I)向每组电池单元的阳极板仓和阴极板仓内加入电解液Li2C03、K2C0#P Na 2C03原料,加热电解液原料形成熔融的Li2C03、K2COdP Na 2C03,并维持该电解液温度为1000°C。
[0136](2)碳燃料为煤和生物质炭,其颗粒的粒径为130目。
[0137](3)向阴极进气管送入含氧气和/或空气和二氧化碳的混合气体中氧气和二氧化碳的摩尔比为10:1ο
【主权项】
1.并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆,包括呼吸装置(I)、电池单元¢),其特征在于:一组电池单元连接于呼吸装置之上或至少两组电池单元并联连接于呼吸装置之上,所述呼吸装置的高压端连接呼气主管道(2),呼吸装置的低压端连接吸气主管道(3),所述呼气主管道连接至
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