一种可逆固体氧化物电池双模系统的制作方法

本发明属于电池系统领域，更具体地，涉及一种可逆固体氧化物电池双模系统。

背景技术：

1、可逆固体氧化物电池作为一种可逆的电化学能量转换装置，可以实现燃料化学能及电能间的直接高效转化，具有能量转换效率高、环境友好、硫化物和氮化物的排放低、无噪音污染等突出优点。被广泛应用于各个领域中，实现较好的提供电能和储能作用。

2、可逆固体氧化物电池(rsoc)可以以固体氧化物燃料电池(sofc)和固体氧化物电解池(soec)两种工作模式运行。在固体氧化物燃料电池工作模式下，向阳极通入氢气、阴极通入氧气后可实现燃料化学能到电能的高效转换(发电效率50％～60％)，在固体氧化物电解池工作模式下，阳极通入氧气，阴极通入水，在提供外部电能后，可以实现将电能转化为氢气和氧气的化学能。

3、现有相关技术中存在以下问题：在固体氧化物燃料电池工作模式下，发电过程需要消耗大量的燃料，成本较高，且固体氧化物燃料电池和固体氧化物电解池两种工作模式会产生大量热能，现有可逆固体氧化物电池的使用中没有对热能实现较好的回收利用，造成了能源的浪费。

技术实现思路

1、为了提高可逆固体氧化物电池使用中产生的热能的利用率，同时降低燃料消耗的成本，本发明提供一种可逆固体氧化物电池双模系统。

2、本发明提供的一种可逆固体氧化物电池双模系统采用如下的技术方案：

3、一种可逆固体氧化物电池双模系统，包括，

4、可逆固体氧化物电池单元，所述可逆固体氧化物电池单元通过阳极输入端接收燃料和阴极输入端接收氧气，在固体氧化物燃料电池模式下释放电能并在阳极输出端产生水和二氧化碳；所述可逆固体氧化物电池单元接收电能和热能以及通过阴极输入端接收水、阳极输入端接收氧气后，在固体氧化物电解池模式下阳极输出端输出氧气，阴极输出端输出氢气；

5、储水瓶，所述储水瓶与所述可逆固体氧化物电池单元的阴极输入端连接以提供固体氧化物电解池模式所需的水，所述储水瓶的进水口与所述可逆固体氧化物电池单元阳极输出端连接以接收固体氧化物燃料电池模式产生的水；

6、储氧瓶，所述储氧瓶的出气口与所述可逆固体氧化物电池单元在固体氧化物燃料电池模式下的阴极输入端和固体氧化物电解池模式下的阳极输入端连接，以提供固体氧化物燃料电池模式和固体氧化物电解池模式所需的氧气，所述储氧瓶的进气口与所述可逆固体氧化物电池单元的阳极输出端连接以接收固体氧化物电解池模式产生的氧气；

7、燃料合成单元，所述燃料合成单元包括燃料合成装置，所述燃料合成装置的输入端与所述可逆固体氧化物电池单元的阴极输出端连接以接收固体氧化物电解池模式产生的氢气和二氧化碳构成的合成气，并将合成的燃料供固体氧化物燃料电池模式使用；

8、热能回收装置，所述热能回收装置的输入端与所述可逆固体氧化物电池单元连接以接收固体氧化物燃料电池模式产生的热能，所述热能回收装置的输出端与所述可逆固体氧化物电池单元连接以提供固体氧化物电解池模式所需的热能。

9、通过采用上述技术方案，可逆固体氧化物电池单元在固体氧化物燃料电池模式和固体氧化物电解池模式两种模式下工作，在固体氧化物燃料电池模式下将燃料的化学能转化为电能，通过储水瓶对固体氧化物燃料电池模式产生的水进行储存并提供给固体氧化物电解池模式下进行分解；通过储氧瓶对固体氧化物电解池模式产生的氧气进行储存，以提供于固体氧化物燃料电池模式和固体氧化物电解池模式使用，同时固体氧化物电解池模式产生的氢气和二氧化碳构成的合成气，在燃料合成装置中合成燃料，以提供固体氧化物燃料电池模式使用，减少了燃料使用的成本，同时通过热能回收装置对固体氧化物燃料电池模式产生的热能进行回收储存，并用于固体氧化物电解池模式下，节约了能源。

10、作为进一步优选的，所述热能回收装置的输入端与所述燃料合成装置连接以接收燃料合成装置合成燃料时产生的热能。

11、通过采用上述技术方案，燃料合成装置在合成染料时产生热能，通过热能回收装置对该热能进行回收，进一步实现热能的回收利用，减少了能源的浪费。

12、作为进一步优选的，所述燃料合成单元还包括燃料储放瓶，所述燃料储放瓶连接于所述燃料合成装置和所述可逆固体氧化物电池单元之间，所述燃料储放瓶用于储放燃料合成装置合成的燃料和为可逆固体氧化物电池单元提供固体氧化物燃料电池模式所需的燃料。

13、通过采用上述技术方案，燃料合成装置合成的燃料通过燃料储放瓶进行储放，能够为可逆固体氧化物电池单元提供固体氧化物燃料电池模式所需的燃料，同时剩余的燃料能够取出使用，不仅降低了该电池的使用成本，且为工业生产带来极大的效益。

14、作为进一步优选的，该系统还包括光伏装置，所述光伏装置的输出端与所述可逆固体氧化物电池单元连接以提供固体氧化物电解池模式所需的电能。

15、通过采用上述技术方案，在白天时，可通过光伏装置利用太阳能，为固体氧化物电解池模式提供电能，从而能够减少电能损耗，降低了该电池系统的使用成本。

16、作为进一步优选的，该系统还包括锂电池，所述锂电池的输入端与所述光伏装置的输出端连接以储存电能。

17、通过采用上述技术方案，通过锂电池对光伏装置产生的剩余电力进行储存，以便于在夜晚时供电网使用，节约了能源。

18、作为进一步优选的，该系统还包括转换器，所述转换器的输入端与所述锂电池以及所述可逆固体氧化物电池单元连接以对释放的电能进行转换。

19、通过采用上述技术方案，通过转换器对锂电池和可逆固体氧化物电池单元释放的电能的电压进行调节，使电能能够较好进入电网中使用。

20、作为进一步优选的，所述转换器包括dc模块和ac模块。

21、通过采用上述技术方案，dc模块和ac模块对锂电池和可逆固体氧化物电池单元输入的电流进行调节，使其进入电网中形成交流电或直流电，提高使用效果。

22、作为进一步优选的，所述燃料合成装置具体为甲醇合成装置。

23、通过采用上述技术方案，氢气和二氧化碳构成的合成气进入甲醇合成装置中合成甲醇，甲醇能够较好的作为固体氧化物燃料电池模式的反应原料，同时通过甲醇合成装置实现了化工产品的制备。

24、作为进一步优选的，该系统还包括空气压缩机和第一换热器，所述储氧瓶内的氧气依次经过空气压缩机和第一换热器到达所述可逆固体氧化物电池单元在固体氧化物燃料电池模式下的阴极输入端和固体氧化物电解池模式下的阳极输入端。

25、通过采用上述技术方案，储氧瓶内的氧气通过空气压缩机进入第一换热器提升气体温度，随后通入可逆固体氧化物电池单元的阴极或阳极，提高可逆固体氧化物电池单元在固体氧化物燃料电池模式和固体氧化物电解池模式下反应的效率。

26、作为进一步优选的，该系统还包括水泵和第二换热器，所述储水瓶内的水依次经过水泵和第二换热器到达所述可逆固体氧化物电池单元在固体氧化物电解池模式下的阴极输入端。

27、通过采用上述技术方案，储水瓶中的水通过水泵进入第二换热器内提升温度，随后通入可逆固体氧化物电池单元的阴极，以提高电解水的效率。

28、综上所述，本发明至少包括以下有益技术效果：

29、1.通过采用上述技术方案，可逆固体氧化物电池单元在固体氧化物燃料电池模式和固体氧化物电解池模式两种模式下工作，在固体氧化物燃料电池模式下将燃料的化学能转化为电能，通过储水瓶对固体氧化物燃料电池模式产生的水进行储存并提供给固体氧化物电解池模式下进行分解；通过储氧瓶对固体氧化物电解池模式产生的氧气进行储存，以提供于固体氧化物燃料电池模式和固体氧化物电解池模式使用，同时固体氧化物电解池模式产生的氢气和二氧化碳构成的合成气，在燃料合成装置中合成燃料，以提供固体氧化物燃料电池模式使用，减少了燃料使用的成本，同时通过热能回收装置对固体氧化物燃料电池模式产生的热能进行回收储存，并用于固体氧化物电解池模式下，节约了能源；

30、2.可通过光伏装置利用可再生能源太阳能，为固体氧化物电解池模式提供电能，从而能够减少电能损耗，降低了该电池系统的使用成本，同时通过锂电池对光伏装置产生的剩余电力进行储存，实现电能的补充，以便于在夜晚使供电网使用，进一步节约能源；

31、3.燃料合成装置合成的燃料通过燃料储放瓶进行储放，能够为可逆固体氧化物电池单元提供固体氧化物燃料电池模式所需的燃料，同时剩余的燃料能够取出使用，实现化工产品的制备，不仅降低了该电池的使用成本，且为工业生产带来极大的效益。