一種燃料電池系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及燃料電池領域，尤其涉及一種燃料電池系統。
【背景技術】
[0002]燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。常見的兩種燃料電池為質子交換膜燃料電池(PEMFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)。質子交換膜燃料電池通常使用氫氣之類的氣體作為燃料，其在較低的溫度下就可以將化學能轉化為電能。固體氧化物燃料電池則基于高溫反應過程進行能量轉化，它通常可以使用各種不同高濃度的氣體燃料，比如說一氧化碳、氫氣。
[0003]SOFCs很大的一個優勢在于:產生電能的氣體燃料可以從酒精、汽油、柴油、天然氣、甚至生物質或煤等各種物質中獲得。這些物質可以在一個燃料重整反應裝置中進行氣化，從而可以產生豐富的一氧化碳和氫氣。該燃料重整反應裝置中包含催化劑，該催化劑使得燃料氣體反應產生一氧化碳和氫氣。
[0004]大多SOFC在陶瓷基片上進行制造，為兩維的平板式結構。平板式SOFCs的多個平板堆疊在一起成為一個電池堆。平板式SOFCs的最大的缺陷在于陶瓷基片單元容易破裂。雖然，在一定程度上，可以通過減緩加熱或者冷卻陶瓷基片的時間來減少這種破裂的可能；但是如果這樣的話，產生電能的過程將花費很長的時間，比如若干小時或者若干天。
[0005]為了克服上述熱膨脹導致的破裂問題，管式燃料電池逐漸發展起來。這種管式燃料電池的管子比較小，比如長度為50mm或60mm、外徑為4mm至6mm、內徑為3mm至4mm。管子的基本材料可以是純陶瓷，或者含有較多鎳的類金屬。這種含有較多鎳的類金屬使得氣體或者氣體離子擴散更方便。在管子的內壁和外壁涂有涂層，這些涂層形成了燃料電池的陽極和陰極。
[0006]請參圖1所示的一種管式燃料電池。該管式燃料電池由陽極層、陰極層以及兩極之間的電解質層組成。在陽極層一側通入H2或者其他燃料氣體，在陰極層一側通進02或者包含02的空氣。
[0007]SOFCs工作的時候，需要燃料氣體保持一定的濃度；同樣的，氧氣或者包含氧氣的空氣也需要保持一定的濃度。所以，持續均勻濃度的燃料氣體和氧氣/空氣對于SOFCs的正常工作來講，是非常重要的。
[0008]另外，SOFCs啟動工作需要較高的溫度；通常，該溫度需要超過600攝氏度。一個典型的工作溫度區間為600?850攝氏度。如果低于600攝氏度，該固體氧化物燃料電池將無法正常工作。但是，隨著SOFCs輸出的電能增大，其產生的廢熱能也越多，電池本身的溫度也升高的越多，此時又需要通過某種方式對其進行降溫處理以防止電池過熱。所以，如何設計一種燃料電池系統的結構，使得燃料電池的升溫、降溫都能很好的被處理是需要考慮的問題。
【實用新型內容】
[0009]有鑒于此，本實用新型提供一種燃料電池系統。
[0010]該燃料電池系統包括燃料電池堆，還包括:燃料電池堆收容部、進氣腔、排氣腔；其中，所述燃料電池堆收容部包括第一側壁和第二側壁；所述第一側壁和第二側壁為透氣材質，用以反應的空氣或者氧氣從所述進氣腔進入，穿透第一側壁后和容置在所述收容部中的所述燃料電池堆充分接觸；未反應完的空氣或者氧氣穿透第二側壁進入排氣腔被排出；所述排氣腔中的氣體和進氣腔的至少一部分相鄰設置，且所述相鄰的排氣腔和進氣腔的至少一部分之間設置有可導熱的隔斷界面。
[0011]優選地，該燃料電池系統還包括一個或多個加熱元件，所述加熱元件位于進氣腔和/或收容部的第一側壁中。
[0012]優選地，該收容部用能對氧氣或者空氣進行勻化的材料制成。
[0013]優選地，該收容部為多孔陶瓷泡沫或者多孔金屬泡沫。
[0014]優選地，該收容部還包括頂部和底部；所述第一側壁、第二側壁、頂部和底部圍成的空間形成了反應腔104，所述燃料電池堆對被收容于該反應腔內。
[0015]優選地，該燃料電池系統還包括一廢氣腔，該廢氣腔上設置有止回閥，該止回閥連接一廢氣補燃器，該廢氣補燃器位于所述排氣腔中；未反應完的燃料氣體排入廢氣腔，通過止回閥在廢氣補燃器中進行燃燒，釋放出熱量促進排氣腔中氣體和進氣腔中空氣或氧氣的熱交換。
[0016]優選地，所述廢氣補燃器包括至少一個加熱元件和溫感器件。
[0017]優選地，燃料電池系統還包括設置于進氣腔和燃料電池堆中的溫感器件。
[0018]優選地，所述進氣腔包括第一腔體、第二腔體和第三腔體，該三個腔體形成U形，其中第一腔體和排氣腔相鄰設置。
[0019]優選地，所述燃料電池堆為管式固體氧化物燃料電池堆。
[0020]本實用新型的該燃料電池系統結構能很好的滿足燃料電池工作過程中的熱管理需求。
【附圖說明】
[0021]圖1是現有的一種管式燃料電池示意圖。
[0022]圖2是本實用新型一種燃料電池系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型提供一種燃料電池系統，該燃料電池系統能很好的滿足燃料電池工作過程中的熱管理。下面結合附圖，詳細介紹本實用新型燃料電池系統的形狀和結構。
[0024]請參圖2，圖2給出了燃料電池系統的結構示意圖。該燃料電池系統包括燃料電池堆100，燃料電池堆收容部101、進氣腔102、排氣腔103。
[0025]該燃料電池堆收容部101包括第一側壁1la和第二側壁101b。
[0026]進氣腔包括第一腔體102a、第二腔體102b和第三腔體102c，該三個腔體的剖面形成了“U”字形。空氣或者氧氣從進氣腔的第一腔體102a進入，經過第二腔體102b到達第三腔體102c (請參圖2實線箭頭指示)，然后從第三腔體102c穿透收容部的第一側壁1la (圖中A處所示)后和容置在所述收容部101中的燃料電池堆充分接觸。在燃料電池堆開始工作后，會存在一些未參與燃料電池堆反應的空氣或者氧氣，這部分空氣或者氧氣將穿透收容部101的第二側壁1lb (圖中B處所示)進入排氣腔103被排出(請參圖2虛線箭頭指示)。該第一側壁1la和第二側壁1lb為良好的透氣材料。
[0027]排氣腔103緊靠進氣腔102的第一腔體102a ;上述未參與燃料電池堆反應的空氣或者氧氣通常具有較高的溫度，這部分較高溫度的氣體將和進氣腔第一腔體102a中的空氣或者氧氣在排氣腔和進氣腔之間的隔斷界面107進行熱交換，從而使得進氣腔中將參與電池堆反應的空氣或者氧氣的溫度上升，達到對空氣或者氧氣預熱的效果，這樣使得廢熱能(排氣腔中氣體的熱能)可以得到充分的利用。
[0028]需要說明的是，進氣腔的U形結構設計只是本實用新型實施例的一種實現方式，實際上還可以是其它形狀的結構設計，只要保證進氣腔有一部分和排氣腔在空間上是相鄰的即可；這種相鄰的位置關系是為了兩