一种纯氢SOFC发电管路系统的制作方法

一种纯氢sofc发电管路系统
技术领域
1.本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，尤其是一种纯氢sofc发电管路系统。


背景技术：

2.固体氧化物燃料电池(sofc)可以通过电化学反应将燃料的化学能直接转换为电能，产物为水和二氧化碳，具有发电效率高，安全环保的优点，而且燃料选择广泛，余热利用率高，已成为可以改变现代能源发电方式的新一代能源技术。
3.采用纯氢进行发电时，通过燃料电池将化学能直接转化为电能可以有效避免中间转化的损失，发电效率很高，更具有实用性。但是在实际发电过程中，氢气一般需要与多个电堆连接，现有的氢气在多个电堆之间的输送一般为依次串联连接的结构，这样随着氢气的流动，其压力会有一定的衰减，进而后方的电堆氢气压力会小于前方的氢气压力，造成电能转换的不一致性，而且在采用氢气发电过程中，不方便采用加压设备对氢气进行加压以保证不同电堆中所需氢气压力的一致性。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的多个串联连接的电堆之间的氢气压力不一致的问题，本发明提供了一种纯氢sofc发电管路系统，本技术通过设计展开长度相等的螺旋管结构，使氢气在管道内到达第一发电部件和第二发电部件的流动距离尽量保持一致，进而可以保证氢气的压力稳定，提高电能转换的一致性。
5.本发明提供了一种纯氢sofc发电管路系统，其解决技术问题的技术方案包括纯氢储存部件、箱体，所述箱体内至少设有第一发电部件和第二发电部件，所述第一发电部件和第二发电部件在箱体内上下排列分布，所述纯氢储存部件的出气口连接有主管道，所述主管道的一端连接有第一螺旋管和第二螺旋管，所述第一螺旋管的一端与第一发电部件连接，所述第二螺旋管与第二发电部件连接，所述第一螺旋管的展开长度与第二螺旋管的展开长度相等。采用第一螺旋管和第二螺旋管的结构，方便控制管道的弯曲程度以及长度的一致性，进而可以保证管道内的氢气在输送过程中其所流动的路径大致相同，保证了氢气在到达第一发电部件和第二发电部件时的压力的一致性，可以有效提高不同电堆发电过程中的氢气压力的稳定，进而可以有效地提高电能转换的一致性。
6.优选的，所述第一发电部件包括第一进气环形管、第一排气环形管以及第一电堆，所述第一进气环形管以及第一排气环形管为同心圆环结构且第一排气环形管位于第一进气环形管的外部，所述第一电堆的数量设有多个且圆周分布在第一进气环形管的外侧，所述第一电堆的一端与第一进气环形管通过管道连接，所述第一电堆的另一端与第一排气环形管连接。第一发电部件采用内环和外环的结构设计，这样可以减少整体的占用面积，便于布置，在使用过程中，通过第一进气环形管对多个电堆同时供氢，这样到达圆周分布的多个第一电堆的氢气的压力基本一致，而且通过第一排气环形管的设计，可以将多个第一电堆在电能转换过程中产生的尾气进行集中处理，集中排放，可以有效提高整体结构的紧凑型。
7.优选的，所述第一螺旋管的一端位于所述第一进气环形管的中心位置且通过多个圆周均布的第一管道与第一进气环形管连通。第一螺旋管的出气口设置在第一进气环形管的中心位置，这样其通过第一管道与第一进气环形管连接时，其到达第一进气环形管内多个不同位置的距离是一致的(为第一进气环形管的半径)，这样可以有效保证氢气压力的恒定。
8.优选的，所述第一排气环形管上设有排气管，所述排气管的一端伸出所述箱体。通过排气管的设计，可以将多个第一电堆在电能转换过程中产生的尾气集中排放，方便对尾气的处理。
9.优选的，所述第二发电部件包括第二进气环形管、第二排气环形管以及第二电堆，所述第二进气环形管以及第二排气环形管为同心圆环结构且第二排气环形管位于第二进气环形管的外部，所述第二电堆的数量设有多个且圆周分布在第二进气环形管的外侧，所述第二电堆的一端与第二进气环形管通过管道连接，所述第二电堆的另一端与第二排气环形管连接。
10.优选的，所述第二螺旋管的一端位于所述第二进气环形管的中心位置且通过多个圆周均布的第二管道与第二进气环形管连通。
11.优选的，所述第二排气环形管上设有排气管，所述排气管的一端伸出所述箱体。
12.本发明中的第一发电部件和第二发电部件在箱体内上下排列，相当于是一个两层的结构，这样合理地利用箱体的体积，便于在有限的空间内尽可能多地布置电堆(第一电堆和第二电堆)，可以提高发电效率，这样的设计可以减少整体发电设备的占地面积，有效地利用高度方向的空间，而且便于氢气输入管道的布置，便于对管道进行集中设置，提高了整体结构的紧凑性。
13.优选的，所述箱体内设有与发电部件数量相等的安装架，所述安装架与箱体之间为滑动连接，所述安装架包括支撑套筒、支撑框架、电堆放置腔，所述支撑框架安装在支撑套筒的内部且与支撑套筒的内侧壁连接，所述支撑框架上设有所述电堆放置腔。通过设计安装架，便于对第一发电部件和第二发电部件向箱体内安装以及从箱体内取出进行检修，避免在安装或者检修过程中造成的对发电部件自身的管道或者设备造成的损伤。
14.优选的，所述箱体的内侧壁上开设有滑槽，所述支撑套筒的外侧壁上设有嵌装且滑动连接在所述滑槽内的滑块。这样可以对安装架在箱体内的位置进行限定，避免在安装或者检修拉出过程中安装架的晃动。
15.优选的，所述支撑套筒的外侧壁上设有多个圆周局部的吊环。便于进行钩挂提升，方便取出安装架对第一发电部件和第二发电部件进行检修。
16.综上所述，运用本发明的技术方案，至少具有如下的有益效果：
17.1、通过设置了第一螺旋管和第二螺旋管，而且第一螺旋管的展开长度与第二螺旋管的展开长度相等，这样可以保证氢气在输送过程中不同路径的压力保持一致，便于提高不同电堆电能转换的一致性；
18.2、通过设置排气环形管和进气环形管，并使第一螺旋管和第二螺旋管与进气环形管的中心部位连接，可以进一步保证氢气压力的一致性；
19.3、通过将排气环形管和进气环形管(第一或第二)，可以减少每个发电部件的占用面积，便于安装；
20.4、通过设置双层的发电部件的安装结构，可以有效利用箱体的高度方向的空间，提高了整体结构的紧凑性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明整体结构示意图；
23.图2是本发明螺旋管结构示意图；
24.图3是本发明发电部件俯视示意图；
25.图4是本发明箱体内安装架结构主视剖面示意图；
26.图5是本发明箱体内安装架结构俯视示意图。
27.图中：1、纯氢储存部件；2、箱体；3、第一螺旋管；4、第二螺旋管；5、第一进气环形管；6、第一排气环形管；7、第一电堆；8、排气管；9、第二进气环形管；10、第二排气环形管；11、第二电堆；12、安装架；1201、支撑套筒；1202、支撑框架；1203、电堆放置腔；13、吊环。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明提供了一种纯氢sofc发电管路系统，如图1-5所示，包括纯氢储存部件1、箱体2，其中纯氢储存部件1用来储存具有一定压力的氢气，在发电过程中，将纯氢储存部件1内的带有一定压力的氢气通过管道输送至电堆中进行电能转换，其中箱体2用来安装发电部件，本发明中的箱体2内至少设有第一发电部件和第二发电部件，第一发电部件和第二发电部件在箱体2内上下排列分布，这样可以充分利用箱体2的内部空度方向的空间，减少箱体2的占地面积；其中纯氢储存部件1的出气口连接有主管道(一般一个纯氢储存部件1只有一个出气口)，主管道的一端连接有第一螺旋管3和第二螺旋管4，第一螺旋管3和第二螺旋管4连接在主管道上的同一位子，这样主管道内的氢气到达该位置时，会进行分流，使氢气通过不同的管道流向不同的发电部件。其中第一螺旋管3的一端与第一发电部件连接，所述第二螺旋管4与第二发电部件连接，所述第一螺旋管3的展开长度与第二螺旋管4的展开长度相等。采用第一螺旋管3和第二螺旋管4的结构，方便控制管道的弯曲程度以及长度的一致性，进而可以保证管道内的氢气在输送过程中其所流动的路径大致相同，保证了氢气在到达第一发电部件和第二发电部件时的压力的一致性，可以有效提高不同电堆发电过程中的氢气压力的稳定，进而可以有效地提高电能转换的一致性。
30.本发明的第一发电部件的其中一个实施例包括第一进气环形管5、第一排气环形管6以及第一电堆7，所述第一进气环形管5以及第一排气环形管6为同心圆环结构且第一排气环形管6位于第一进气环形管5的外部，所述第一电堆7的数量设有多个且圆周分布在第
一进气环形管5的外侧，所述第一电堆7的一端与第一进气环形管5通过管道连接，所述第一电堆7的另一端与第一排气环形管6连接。第一发电部件采用内环和外环的结构设计，整体形成一个多层的同心圆环结构，这样可以减少整体的占用面积，便于布置，在使用过程中，通过第一进气环形管5对多个电堆同时供氢，这样到达圆周分布的多个第一电堆7的氢气的压力基本一致，而且通过第一排气环形管6的设计，可以将多个第一电堆7在电能转换过程中产生的尾气进行集中处理，集中排放，可以有效提高整体结构的紧凑型。
31.为了进一步保证氢气到达每个第一电堆7时的压力稳定，本发明中的第一螺旋管3的一端位于所述第一进气环形管5的中心位置且通过多个圆周均布的第一管道与第一进气环形管5连通。第一螺旋管3的出气口设置在第一进气环形管5的中心位置，这样其通过第一管道与第一进气环形管5连接时，其到达第一进气环形管5内多个不同位置的距离是一致的(为第一进气环形管5的半径)，这样可以有效保证氢气压力的恒定。
32.为了便于对发电过程中产生的尾气进行同一排放，本发明中的第一排气环形管6上设有排气管8，所述排气管8的一端伸出所述箱体2。通过排气管8的设计，可以将多个第一电堆7在电能转换过程中产生的尾气同一集中在第一排气环形管6内进行输送，方便对尾气的处理。
33.本发明中的第二发电部件的结构与上述提到的第一发电部件的结构类似，其包括第二进气环形管9、第二排气环形管10以及第二电堆11，所述第二进气环形管9以及第二排气环形管10为同心圆环结构且第二排气环形管10位于第二进气环形管9的外部，所述第二电堆11的数量设有多个且圆周分布在第二进气环形管9的外侧，所述第二电堆11的一端与第二进气环形管9通过管道连接，所述第二电堆11的另一端与第二排气环形管10连接。第二螺旋管4的一端位于所述第二进气环形管9的中心位置且通过多个圆周均布的第二管道与第二进气环形管9连通。第二排气环形管10上设有排气管8，所述排气管8的一端伸出所述箱体2。
34.本发明中的第一发电部件和第二发电部件在箱体2内上下排列，相当于是一个两层的结构，这样合理地利用箱体2的体积，便于在有限的空间内尽可能多地布置电堆(第一电堆7和第二电堆11)，可以提高发电效率，这样的设计可以减少整体发电设备的占地面积，有效地利用高度方向的空间，而且便于氢气输入管道的布置，便于对管道进行集中设置，提高了整体结构的紧凑性，其中第二螺旋管4与第二发电部件连接时是穿过第一发电部件的，这样第一螺旋管3和第二螺旋管4整体都设置在第一发电部件和第二发电部件靠近中心的位置，便于管件的安装以及提高氢气。
35.为了便于对发电部件进行安装，本发明中箱体2内设有与发电部件数量相等的安装架12，所述安装架12与箱体2之间为滑动连接，所述安装架12包括支撑套筒1201、支撑框架1202、电堆放置腔1203，所述支撑框架1202安装在支撑套筒1201的内部且与支撑套筒1201的内侧壁连接，所述支撑框架1202上设有所述电堆放置腔1203。通过设计安装架12，便于对第一发电部件和第二发电部件向箱体2内安装以及从箱体2内取出进行检修，避免在安装或者检修过程中造成的对发电部件自身的管道或者设备造成的损伤。
36.为了实现安装架12与箱体2的滑动连接，本发明在箱体2的内侧壁上开设有滑槽，其中支撑套筒1201的外侧壁上设有嵌装且滑动连接在所述滑槽内的滑块。这样可以对安装架12在箱体2内的位置进行限定，避免在安装或者检修拉出过程中安装架12的晃动。
37.为了便于在安装以及检修过程中起吊发电部件，本发明中的支撑套筒1201的外侧壁上设有多个圆周局部的吊环13。便于进行钩挂提升，方便取出安装架12对第一发电部件和第二发电部件进行检修。
38.本发明在具体使用时，发电部件的数量可以根据需要设计为三个或者四个上下排列，在使用时为了保证氢气压力的恒定，只需要将螺旋管的结构进行相应设计即可。
39.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。