少一根呼气支管道(5)，所述吸气主管道连接至少一根吸气支管道(4)，至少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，至少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； 所述每组电池单元包括阳极板仓(7)和阴极板仓(8)，所述阳极板仓和阴极板仓包括大板仓室和小板仓室，所述阳极板仓的小板仓室底端设置有阳极电解液连通口(16)，所述阴极板仓小板仓室底端设置有阴极电解液连通口(17); 所述阳极板仓(7)和阴极板仓(8)之间通过连接的方式进行电解液流通且阳极板仓(7)和阴极板仓⑶之间绝缘； 所述阳极进气管(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； 所述阴极进气管(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； 所述阳极板仓内设有碳燃料，所述阴极板仓内设有氧气； 所述阳极板仓与阳极进气管、阳极排气管连接处密封，所述阴极板仓与阴极进气管、阴极排气管连接处密封。
2.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆，其特征在于:所述呼吸装置为涡轮增压机或者活塞气缸或罗茨增压机，呼吸装置的呼吸频率为2-2000HZ。
3.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆，其特征在于:所述阳极板仓和/或阴极板仓的小板仓室设置为螺旋式管道(15)。
4.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆，其特征在于:所述阳极板仓和/或阴极板仓的大板仓室和/或小板仓室内设置有电极填料(18)。
5.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆，其特征在于:所述阳极板仓(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/或连接管道绝缘，所述阳极板仓、阴极板仓和电解液仓内均注入电解液(14)，所述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)与电解液仓连接；或所述阳极板仓(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。
6.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆，其特征在于:所述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)。
7.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆，其特征在于:所述电池单元为1-600组。
8.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法:其特征在于:在每组电池单元内保持阳极板仓、阴极板仓和电解液仓或阳极板仓、阴极板仓中熔融KOH和/或NaOH温度为400-650°C的条件下，向阳极板仓中送入碳燃料，同时向阴极板仓中送入含有氧气和/或空气和H2O的混合气体，在阳极板仓和阴极板仓中发生燃料电池反应；开启呼吸装置，阳极板仓中产生的和剩余的气体通过排气管道进入呼吸装置，呼吸装置增压后将气体送入阳极板仓和阴极板仓，然后向阳极板仓通入碳燃料，阴极板仓通入氧气和/或空气，阳极板仓和/或阴极板仓通入H2O,在阳极板仓和阴极板仓中发生燃料电池反应，阳极板仓排出气体循环呼吸利用，与外电路形成持续的电流环路。
9.根据权利要求8所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法:其特征在于:包括以下具体步骤: (1)预处理 向每组电池单元的阳极板仓、阴极板仓和电解液仓或阳极板仓、阴极板仓内加入电解液KOH和/或NaOH的原料，加热电解液原料形成熔融的KOH和/或NaOH，并维持该电解液温度为400-650°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； (2)电池单元内启动反应 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； (3)气体呼吸循环 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。
10.根据权利要求1所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法:其特征在于:在每组电池单元内保持阳极板仓、阴极板仓和电解液仓或阳极板仓、阴极板仓中熔融K2COjP /或Na 20)3和/或Li 2C03温度为750_1000°C的条件下，向阳极板仓中送入碳燃料，同时向阴极板仓中送入含有氧气和/或空气，在阳极板仓和阴极板仓中发生燃料电池反应；开启呼吸装置，阳极板仓中产生的和剩余的气体通过排气管道进入呼吸装置，呼吸装置增压后将气体送入阳极板仓和阴极板仓，然后向阳极板仓通入碳燃料，阴极板仓通入氧气和/或空气，在阳极板仓和阴极板仓中发生燃料电池反应，阳极板仓排出气体循环呼吸利用，与外电路形成持续的电流环路。
11.根据权利要求10所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法:其特征在于:包括以下具体步骤: (1)预处理 向每组电池单元的阳极板仓、阴极板仓和电解液仓或阳极板仓、阴极板仓内加入电解液K2CO3和/或Na 2C03和/或Li 2C03原料，加热电解液原料形成熔融的K 2C03和/或Na 2C03和/或Li2CO3,并维持该电解液温度为750-1000°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； (2)电池单元内启动反应 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⑶广，获得电子，CO/—扩散到电解液中，进入阳极板仓，CO广与碳燃料反应生成CO 2，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； (3)气体呼吸循环 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C02、C0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。
12.根据权利要求1、8、9、10或11任一所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法，其特征在于:所述碳燃料是石墨、焦炭、炭黑、煤、活性炭、生物质炭或石油焦的一种或几种，其颗粒的粒径为10-200目。
13.根据权利要求8或9任一所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法，其特征在于:所述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0.1?10:1。
14.根据权利要求10或11任一所述的并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆的发电方法，其特征在于:所述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0.1?10:1。
【专利摘要】并联呼吸型板仓连接式固体碳燃料电池堆及其发电方法，属于燃料电池技术领域。该电池堆将多组电池单元并联连接在一起，然后由呼吸装置提供阳极进气、阴极进气和阳极出气的正负压力，加速电池内电解液的交换速度，充分利用呼吸装置，每组电池单元包括阳极板仓和阴极板仓，阳极板仓和阴极板仓之间通过连接的方式进行电解液流通且阳极板仓和阴极板仓之间绝缘；设置阳极板仓和阴极板仓之间绝缘且通过电解液仓或带有连通口的绝缘板连接，减少或省去了大容积的电解液仓，降低成本，安全系数更高，阳极板仓或/和阴极板仓采用螺旋式管道设计，延长燃料通道，同时燃料浓度和电极表面积相匹配，提高电极效率和燃料效率，结构简单、容易制造、成本较低。
【IPC分类】H01M8-24, H01M4-86, H01M8-04
【公开号】CN104733765
【申请号】CN201510100919
【发明人】岳锌, 陈芳, 徐京诚, 毛莉, 赵纪军, 张鹤年
【申请人】扬州雷鸥电业有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月9日