CN115275242B

CN115275242B - 一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置

Info

Publication number: CN115275242B
Application number: CN202210991342.9A
Authority: CN
Inventors: 刘江; 谷晓凤; 颜晓敏; 周明扬; 邹高昌
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2022-08-17
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2024-06-07
Anticipated expiration: 2042-08-17
Also published as: CN115275242A

Abstract

本发明涉及一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置。该装置包括槽道、燃料电池、燃料槽、固体燃料和隔离层。其结构为：槽道内排列多个盛满固体燃料的燃料槽，燃料槽相互之间使用隔离层分开。槽道的中部位于燃料电池的工作温区，槽道的入口端和出口端位于常温区，在工作温区和常温区之间是温度渐变的保温区。电池运行时，将碳的化学能转化为电能。待该燃料槽中的燃料消耗到不足以维持燃料电池正常运行时，在槽道的入口端加载新的盛满燃料的燃料槽，并将燃料槽向出口端方向推进，使槽道入口端方向的紧邻燃料电池的盛满燃料的燃料槽位于燃料电池正下方，而燃料消耗过的燃料槽被推向出口端方向，逐渐被冷却。

Description

一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术，特别是涉及到直接碳固体氧化物燃料电池技术，具体是一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)由一层致密的电解质及其两侧的多孔电极构成，通过连续向阳极提供燃料、向阴极提供氧化剂(一般为空气或氧气)，就能得到源源不断的电能输出。在各种燃料电池中，SOFC具有效率高、全固态结构、使用燃料范围广等突出优点。SOFC不仅可使用气体燃料(氢气、水煤气、天然气等)，还可直接使用固体碳燃料。直接使用固体碳燃料的SOFC又称为直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)。DC-SOFC能够运行的热力学基础是：过量的碳与氧在高温下的热力学平衡产物主要是CO，而CO可直接作为SOFC的燃料。DC-SOFC启动时，一般不需要对置于阳极的碳燃料采用气体吹扫，因此启动前残留在阳极室的空气随电池温度升高，与碳开始反应，待温度升到电池工作温度(一般为800℃)时，阳极室已有生成的CO，使电池具备了运行的条件。DC-SOFC的具体工作原理是：氧气在阴极从外电路获得电子，被还原成氧离子

1/2O₂+2e^-＝O^2- (1)

这些氧离子通过电解质(电解质为氧离子导体)到达阳极，与阳极室的CO发生电化学氧化反应，生成CO₂并向外电路输送电子

O^2-+CO＝CO₂+2e^- (2)

所生成的CO₂扩散到碳燃料上，发生逆向Boudouard反应，生成更多的CO

CO₂+C＝2CO (3)

所生成的CO扩散到阳极，维持反应(2)的进行。总之，DC-SOFC通过反应(2)和(3)的相互耦合，消耗碳燃料并对外发电。

DC-SOFC可直接将碳的化学能转换成电能，理论效率可达100％，尾气是高浓度CO₂，有利于碳的捕集和封存利用，是一种潜在的利用煤和生物质等富含碳的燃料实现高效清洁发电的技术。

传统的使用气体燃料的SOFC，可通过燃料气容器(例如钢瓶)的内部压力，实现燃料向电池的连续提供。但使用固体碳燃料的DC-SOFC，不能像提供气体一样连续提供碳燃料，因此，目前的DC-SOFC都是将碳燃料一次性地置于阳极室。阳极室的容量限制了一次性盛放的碳燃料的量，使得电池的运行时间有限，待所盛放的燃料消耗尽，电池就需要停止工作，降温到室温，重新加载燃料，这严重限制了DC-SOFC的应用，同时还造成效率损失。实际上，DC-SOFC的燃料连续提供问题一直是限制这一新的发电技术向实际应用发展的重要因素之一。

发明内容

本发明的目的在于解决上述DC-SOFC的燃料连续提供问题，提出一种连续提供燃料的方法，具体涉及到一种向DC-SOFC连续提供富含碳的固体燃料的装置。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，包括槽道、燃料电池、燃料槽、固体燃料和隔离层。所述槽道为两端开口的管廊结构，由耐高温耐氧化材料(石英、陶瓷等)制成，其特点是至少有一个平面，在平面的中间部位开一电池窗口，用于燃料电池的封装，该窗口的尺寸与拟安装燃料电池的尺寸匹配。所述槽道是一种廊道结构，沿着其长度方向，能同时容纳多个燃料槽；所述槽道至少有一个平面，在平面的中部位置开有一电池窗口，所述窗口用于安装燃料电池。所述燃料槽具有凹槽结构，用于盛放固体燃料，其截面形状与所述槽道的截面形状相似，尺寸略小，可在槽道中自由滑行；所述固体燃料为富含碳的固体燃料；所述隔离层位于相邻的燃料槽之间；所述隔离层采用耐高温柔性材料制成，其特点是具有保温性，透气性可调；所述连续提供固体燃料的装置，是将多个盛满固体燃料的燃料槽沿槽道的长度方向进行排列，燃料槽的敞口与槽道装有燃料电池的平面平行，其中一个燃料槽的敞口正对燃料电池的阳极；各燃料槽之间用隔离层隔开，各燃料槽与其相邻的隔离层直接接触；燃料电池运行时，槽道中部的燃料电池处于电池工作温区，槽道的入口端和出口端处于常温区，在工作温区和常温区之间是温度沿工作温区向常温区方向逐渐降低的保温区；燃料电池在工作温区运行，消耗与其正相对的燃料槽中的固体燃料并发电；待燃料消耗完毕，从槽道入口端加入新的盛满燃料的燃料槽，并从入口端施加一向出口端的推力，使槽道中所有的燃料槽向出口端推进，直到与燃料电池相邻的盛满燃料的燃料槽正对燃料电池的阳极，使电池继续运行；如此反复操作，就实现了固体燃料的连续提供，使直接碳固体氧化物燃料电池可连续运行，待燃料消耗掉的燃料槽被推到出口端，将其移走，清空，再盛放燃料，反复利用。

所述燃料电池是由致密电解质及其两侧的多孔阳极和阴极组成的三层结构，该燃料电池被封接在上述槽道的电池窗口上，其阳极面向槽道内部；所述燃料电池为平板结构的SOFC，由多孔阳极、致密电解质和多孔阴极构成，该平板SOFC的边缘与槽道窗口边缘相接，采用高温封接材料(例如密封玻璃)将电池封装在槽道窗口，所封接的电池的阳极面向槽道内测。所述燃料槽是用于盛放富含碳的固体燃料的容器，其特点是截面与槽道的截面形状相似，截面尺寸比槽道截面稍小，以便在槽道内自由滑行；该燃料槽的敞口平行于槽道中带电池窗口的平面，也由耐高温耐氧化材料制成；该燃料槽的长度远小于槽道的长度，使得多个燃料槽可以同时置于槽道中。所述隔离层是采用耐高温柔性材料制成，这些耐高温柔性材料可以是陶瓷棉、陶瓷毡等，隔离层的形状和尺寸与槽道的截面吻合，可通过对耐高温柔性材料进行压制和裁剪制成，其厚度以可在槽道中自行挡住槽道截面为准。

所述连续提供燃料的装置，组装时，将多个盛满固体燃料的燃料槽同时置于安装有燃料电池的槽道中，其中一个燃料槽的敞口正对燃料电池的阳极。各燃料槽之间用隔离层隔开，紧密排列。该装置运行时，槽道处于三个温区，中间部分的燃料电池处于电池工作温区(一般为800℃)，该温区的温度可由外部热源提供，也可由电池工作时自身产生的热量维持。所述燃料电池在工作温区运行，消耗碳燃料并对外发电，待碳燃料被消耗到不能维持电池正常运行时，对槽道中排列的燃料槽施加一个向出口端方向的推力，使燃料槽向出口方向移动，直到入口方向紧邻电池的盛满燃料的燃料槽被推到电池阳极的正下方，燃料电池通过阳极上的CO电化学氧化反应和燃料上的逆向Boudouard反应的耦合实现将碳的化学能转化为电能，维持电池的正常运行，该燃料槽在到达电池工作温区之前已在保温区进行了预热，保证了电池燃料的平稳过渡，同时，刚用完的燃料槽被推到出口侧的紧邻电池工作温区的保温区，缓慢逐渐降温，避免燃料槽受到大的热冲击。

进一步地，所述槽道截面为多种形状；所述形状为矩形或半圆形。

进一步地，所述槽道由耐高温、耐氧化材料制成，所述耐高温、耐氧化的材料是石英或刚玉等陶瓷材料。

进一步地，所述燃料电池为平板型结构，采用通用的材料和工艺加以制备；所述燃料电池中的电解质采用钇稳定化的氧化锆YSZ。阳极可采用具有较好的离子导电性和电子导电性、以及对碳燃料有一定催化作用的材料，阳极可采用镍和YSZ复合的金属陶瓷材料、银和GDC(钆掺杂的氧化铈)复合的金属陶瓷材料、铜基复合金属陶瓷材料以及钙钛矿基阳极材料等。阴极可采用较高的离子电子导电率、以及对氧分子具有较高电催化活性的材料，阴极可采用银和GDC复合的金属陶瓷材料、掺杂锰酸镧或钴酸镧与YSZ的复合材料；制备工艺采用流延法制备阳极和电解质，采用丝网印刷法制备阴极。

进一步地，所述燃料槽具有凹槽结构，其截面形状与槽道的形状相似，尺寸略小，敞口与槽道的安装燃料电池的平面平行。

进一步地，所述固体燃料为富含碳的固体，所述固体燃料为经过精制的纯碳、活性炭、生物质炭或煤炭，或加载促进逆向Bouduard反应的催化剂，所述催化剂为过渡金属氧化物，碱金属、碱土金属的氧化物或碳酸盐。

进一步地，所述隔离层为具有与槽道截面相似的形状，其厚度足以使其在槽道中形成阻挡隔离层；所述隔离层采用耐高温柔性材料制成，所述耐高温柔性材料为陶瓷棉、陶瓷毡或石棉；其透气性可通过选择合适的厚度和采用适当的压力对其进行压制进行调整。

进一步地，所述装置其总体尺寸主要由槽道尺寸决定，根据需要，可以是实验室的厘米级，也可以扩大到实际应用中的米级。一般情况下，槽道的长度应大于燃料槽长度的6倍；燃料槽的高度和宽度应是槽道内部高度和宽度的0.9到0.99倍；而所制备的柔性隔离层的高度和宽度应是槽道内部高度和宽度的1-1.05倍。

本发明中，当新的燃料槽被推到电池工作区时，处于槽道常温区的入口端部位就空出一个燃料槽的位置，此时，可将新的盛满燃料的燃料槽和隔离层装入槽道中。经过一段时间的运行，开始有用过的燃料槽被推出槽道常温区的出口端。可将被推出的燃料槽移走，将其中剩下的残渣(主要含催化剂、灰分和没有消耗掉的碳)倒出集中处理，空出的燃料槽可反复利用。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)通过在槽道的中部安装燃料电池、在槽道内放置盛放燃料的燃料槽，实现含碳固体燃料的连续提供，实现DC-SOFC的连续运行。装置结构简单，容易实现。

(2)巧妙地利用了高温燃料电池必然涉及到的三个温区，即电池工作温区、保温区和常温区。通过在槽道中同时排列一系列燃料槽，使电池工作温区的燃料槽中的燃料提供电池所用，同时，槽道入口侧端的待用燃料槽可随接近电池工作温区的距离变小被逐渐预热加温，保证燃料槽替换过程中温度波动小，使电池稳定运行；而使用过的燃料槽可随离出口端的距离逐渐冷却到室温。槽道入口和出口端位于常温区，有利于燃料槽的加入和移出操作。

(3)隔离层的使用可对槽道内部起到适当的保温作用，同时对槽道内的气体形成气阻，有利于燃料电池对燃料的充分氧化，起到提高电池性能和电转换效率的作用。

(4)该连续提供固体燃料的方法无需任何气体作为载气。常温下可通过多种方式实现向槽道加载燃料槽和从槽道中卸载燃料槽。

附图说明

图1是本发明一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供固体燃料的装置剖视图。

图2-1是该槽道的剖视图；

图2-2是该槽道的俯视图；

图2-3为两种可能的槽道左视图(截面形状)。

图3-1为固体氧化物燃料电池的剖视图；

图3-2为固体氧化物燃料电池的俯视图。

图4-1为燃料槽的剖视图；

图4-2为可能的两种结构的燃料槽的左视图。

图5-1为隔离层的剖视图；

图5-2为两种可能的隔离层的左视图。

图中示出：1、槽道；2、燃料电池；3、燃料槽；4、固体燃料；5、隔离层；6、电池窗口；7、高温封接剂；8、入口端；9、出口端；10、残渣。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施方式表示的范围。

实施例1

如图1所示，本发明提出的一种可向DC-SOFC连续提供富含碳的固体燃料的装置，包括槽道1、燃料电池2、燃料槽3、固体燃料4和隔离层5。槽道1是两端开口的管廊结构，其上方是一个平面，该平面的中间位置留有一电池窗口6，用于安装燃料电池2。燃料电池2的尺寸比电池窗口6稍大，采用高温封接剂7将燃料电池2封装在槽道1的电池窗口6上，同时将窗口6密封。燃料电池2的阳极面向槽道1内部。燃料槽3是一种凹槽结构的容器，其敞口与槽道1的装有燃料电池的平面平行，其截面与槽道1的截面形状相似，尺寸稍小，以便能在槽道1中自由移动。该装置运行时，槽道1内排列多个盛有富含碳的固体燃料4的跟燃料槽3完全一样的燃料槽3-f1、3-f2、……，燃料槽相互之间采用隔离层5隔开，该隔离层5跟槽道1内壁接触，但可在槽道1中随燃料槽自由移动。槽道1的中部位于燃料电池的工作温区(一般为800℃)，电池运行时，一盛有固体燃料4的燃料槽3位于燃料电池2的正下方，燃料电池2通过阳极上的CO电化学氧化反应和燃料上的逆向Boudouard反应的耦合实现将碳的化学能转化为电能。待该燃料槽3中的燃料4接近耗尽，在槽道1的入口端8加载新的盛满燃料的燃料槽，并将燃料槽向出口端9方向推进一个燃料槽的距离，使入口端方向紧邻燃料电池2的盛满燃料的燃料槽位于燃料电池2的正下方，供电池正常运行。用过的燃料槽3-e1、3-e2、……中剩下残渣10，盛有残渣10的燃料槽被推向出口端9方向，逐渐被冷却。

实施过程中，槽道1采用耐高温、耐氧化材料加工制成。本实施中采用石英，槽道1内部光滑，以利于燃料槽3和隔离层5的滑行。图2-1所示为槽道1的剖视图，其长度为L，高度为H，在其上方的电池窗口6长度为l_cw(下角标表示电池窗口，cell window)。图2-2所示为槽道1的俯视图，清晰地显示了槽道1上方的平面及其电池窗口6，槽道1内壁的宽度为W，电池窗口6的宽度为w_cw。在保证槽道1上方为平面的前提下，槽道1的截面可以是各种形状，图2-3给出了两种可能的槽道1截面形状，一种是矩形(图2-3a)，一种是半圆形(图2-3b)，本实施例采用矩形。

图3-1所示为安装在电池窗口6上的燃料电池2的剖视图，其沿着槽道1长度方向的长度为l_c(下角标符号表示电池，cell)。该燃料电池2由多孔阳极2-1、致密电解质2-2和多孔阴极2-3构成，电池的材料和制备可采用已有的通用方法，即：阳极材料采用镍和钇稳定化氧化锆(YSZ)复合的陶瓷金属；电解质采用YSZ；阴极采用具有电子导电性的氧化物(如掺杂锰酸镧)与YSZ构成的复合材料。图3-2所示为燃料电池2的俯视图，其宽度为w_c。燃料电池2的长度和宽度略大于槽道1上电池窗口6的长度和宽度，即应用l_c＞l_cw，w_c＞w_cw。

采用高温封接剂7将燃料电池2封接在电池窗口6上面。高温封接剂可采用市场购买的陶瓷胶或银导电胶。具体封接方法是：将高温封接剂7涂敷在电池窗口6的边缘，然后将燃料电池2的阳极面向槽道1的内部置于电池窗口6上，窗口6边缘上涂敷的高温封接剂7将燃料电池2和电池窗口6的边缘粘合在一起，静止、干燥后，经高温焙烧处理，使燃料电池2紧密地封接在槽道1上。

燃料槽3可采用与槽道1一样的材料制备，需要外表面光滑，以便在槽道1中滑行。图4-1所示为燃料槽3的剖视图，其置于槽道1中时，沿着槽道1的长度方向的长度为l_t(下角标符号表示燃料槽，tank)，高度为h_t。燃料槽3的截面跟槽道1的截面形状相似，对应槽道1截面的两种形状(图2-3)，燃料槽3的两种截面形状如其左视图(图4-2)所示，燃料槽3的宽度为w_t，本燃料槽使用矩形槽。槽道1的长度L远大于燃料槽3的长度l_t，使槽道1中可同时容纳多个燃料槽3、3-f1、3-f2、……、3-e1、3-e2、……，一般需要L＞6l_t。燃料槽3的高度h_t和宽度w_t应小于槽道1的内壁高度H和宽度W，使燃料槽3可置入槽道1，并可在槽道1内自由移动；但燃料槽3的尺度不可过小，过小的燃料槽尺寸将降低装置的空间利用率。一般情况下，比较合理的尺寸范围是0.90H≤h_t≤0.99H和0.90W≤w_t≤0.99W。

固体燃料4为富含碳的固体，可以是经过精制的纯碳。固体燃料4一般为粉末状或颗粒状。为提高燃料的反应活性，也可向燃料中加载促进逆向Boudouard反应的催化剂，例如：过渡金属氧化物Fe₂O₃。在为DC-SOFC提供燃料的实施过程中，固体燃料4直接盛放于燃料槽3中，随燃料槽3进入槽道1。

隔离层5采用耐高温柔性保温材料制成，可采用陶瓷棉制成。这些耐高温柔性材料具有保温、透气的特性，其透气性可保证电池产物气体的排出，但DC-SOFC的高效运行还需要阳极保证一定的正压状态，因此隔离层5需要具有足够的气阻。通过加压或采用不同的厚度，可对其保温特性和透气性(气阻性)进行调整。图5-1所示为隔离层5的剖视图，其高度为hs(下角标符号表示隔离层，separator)，厚度为t_s。图5-2所示为隔离层5的左视图，其形状与槽道1的截面形状相同，为使隔离层5与槽道1的内壁有密实的接触，隔离层5的尺寸可稍大，一般情况下，比较合理的尺寸范围是H≤h_s≤1.05H和W≤w_s≤1.05W。

上述装置中各部件的尺寸，可以是实验室的厘米级，也可以是实际应用中的米级。例如，实验室中可取如下尺寸：L＝30cm、W＝3.0cm、H＝1.5cm、l_cw＝2.0cm、w_cw＝2.3cm、l_c＝2.5cm、w_c＝2.8cm、l_t＝2.5cm、h_t＝1.4cm、w_t＝2.8cm、t_s＝0.2cm，电池的有效面积为窗口的面积，即：l_cw×w_cw＝＝2.0cm×2.3cm＝4.6cm²。槽道1和燃料槽3采用石英加工制备，采用矩形截面结构，如果燃料槽3的壁厚为0.1cm，则燃料槽3的容积为(l_t-0.2)×(w_t-0.2)×(h_t-0.1)＝7.8cm³。使用活性碳粉为燃料，其振实密度约为0.4gcm^-3。一个燃料槽3可盛放活性碳燃料约3g。目前，实验室中DC-SOFC的燃料利用率已超过40％，保守估计，燃料电池2在1A(～0.22Acm^-2)的电流下放电运行，由于碳的容量约为9Ah g^-1，因此一个燃料槽3可供电池放电的时间为3g×40％×9Ah g^-1/1A＝10.8h。

如图1所示，燃料槽3中盛满富含碳的固体燃料4。系统运行时，根据槽道1所处的环境温度，可分为三个温区：工作温区、保温区和常温区。运行电池所处的电池工作温区一般维持在800℃，该温度环境可由外置加热设备(例如电炉)提供，也可利用电池运行过程中产生的余热对环境温度进行维持；槽道1的入口端8和出口端9位于常温区，方便燃料槽的加入和移出；在电池工作温区和常温区之间是温度从高温的电池工作温区向常温区逐渐下降的保温区。当位于电池工作温区的燃料电池2正下方的燃料槽3完成其放电消耗，在常温区的入口端8加入新的盛满碳燃料的燃料槽和隔离层，对该燃料槽及其隔离层施加向槽道出口端9方向的推力，使槽道1中所有的燃料槽和隔离层向出口方向移动，将入口方向紧邻燃料电池2的盛满燃料的燃料槽3-f1推到燃料电池2的正下方，由于该燃料槽3-f1已在保温区逐渐升温到了接近燃料电池2的工作温度，因此其可使电池继续稳定地运行；而刚用完的燃料槽3-e1被推向出口端9方向，缓慢降温。以此方式，定期由入口端8加入新的盛满燃料的燃料槽，燃料电池2就可连续运行。当用完的燃料槽到达位于常温区的出口端9时，将相应的隔离层和燃料槽移开。移开的燃料槽可清空并重新装载燃料，重复利用。通过此方法，1kg碳燃料可使上述实验装置连续运行3600小时。

实施例2

本实施例与实施例1相同，只是槽道1采用刚玉陶瓷材料制成，槽道1截面形状为图2-3b所示，为半圆形。燃料电池中使用对称电极，电极材料采用具有离子电子导电性的Ag与GDC复合陶瓷材料。本实施例中，燃料槽3为半圆形的石英舟，如燃料槽左视图4-2b所示。固体燃料4采用负载氧化铁的活性炭燃料。隔离层5采用陶瓷纤维纸制成。

实施例3

本实施例与实施例1相同，槽道1采用石英材料制成，槽道1截面形状为图2-3b所示，为半圆形。燃料电池使用对称电极是Ag和GDC复合金属陶瓷材料。本实施例中，燃料槽3为半圆形的石英舟，如燃料槽左视图4-2b所示。固体燃料4采用煤炭燃料。

Claims

1.一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，其特征在于，包括槽道(1)、燃料电池(2)、燃料槽(3)、固体燃料(4)和隔离层(5)；所述槽道(1)是一种廊道结构，沿着其长度方向，能同时容纳多个燃料槽(3)；所述槽道(1)至少有一个平面，在平面的中部位置开有一电池窗口，所述窗口用于安装燃料电池(2)；所述燃料电池(2)是由致密电解质及其两侧的多孔阳极和阴极组成的三层结构，该燃料电池(2)被封接在上述槽道的电池窗口上，其阳极面向槽道内部；所述燃料槽(3)具有凹槽结构，用于盛放固体燃料(4)，其截面形状与所述槽道的截面形状相似，尺寸略小，可在槽道中自由滑行；所述固体燃料(4)为富含碳的固体燃料；所述隔离层(5)位于相邻的燃料槽(3)之间；所述隔离层(5)采用耐高温柔性材料制成；所述连续提供固体燃料的装置，是将多个盛满固体燃料的燃料槽(3)沿槽道(1)的长度方向进行排列，燃料槽(3)的敞口与槽道装有燃料电池(2)的平面平行，其中一个燃料槽(3)的敞口正对燃料电池(2)的阳极；各燃料槽之间用隔离层(5)隔开，各燃料槽(3)与其相邻的隔离层(5)直接接触；燃料电池(2)运行时，槽道(1)中部的燃料电池(2)处于电池工作温区，槽道(1)的入口端(8)和出口端(9)处于常温区，在工作温区和常温区之间是温度沿工作温区向常温区方向逐渐降低的保温区；燃料电池在工作温区运行，消耗与其正相对的燃料槽中的固体燃料并发电；待燃料消耗完毕，从槽道入口端加入新的盛满燃料的燃料槽，并从入口端施加一向出口端的推力，使槽道中所有的燃料槽向出口端推进，直到与燃料电池相邻的盛满燃料的燃料槽正对燃料电池的阳极，使电池继续运行；如此反复操作，就实现了固体燃料的连续提供，使直接碳固体氧化物燃料电池可连续运行，待燃料消耗掉的燃料槽被推到出口端(9)，将其移走，清空，再盛放燃料，反复利用；

所述槽道(1)至少有一个平面，其截面为多种形状；所述形状为矩形或半圆形；所述隔离层(5)为具有与槽道截面相似的形状，其厚度足以使其在槽道中形成阻挡隔离层；所述隔离层采用耐高温柔性材料制成，所述耐高温柔性材料为陶瓷棉、陶瓷毡、陶瓷纤维纸或石棉；

槽道(1)的长度应大于燃料槽(3)长度的6倍；燃料槽的高度和宽度应是槽道内部高度和宽度的0.9到0.99倍；而所制备的柔性隔离层的高度和宽度应是槽道内部高度和宽度的1-1.05倍。

2.根据权利要求1所述一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，其特征在于，所述槽道(1)由耐高温、耐氧化材料制成，所述耐高温、耐氧化的材料是石英或刚玉。

3.根据权利要求1所述一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，其特征在于，所述燃料电池(2)为平板型结构，采用通用的材料和工艺加以制备；所述燃料电池(2)中的电解质采用钇稳定化的氧化锆YSZ；阳极采用镍和YSZ复合的金属陶瓷材料、银和GDC复合的金属陶瓷材料、铜基复合金属陶瓷材料或钙钛矿基阳极材料；阴极采用银基复合金属陶瓷材料、掺杂锰酸镧或钴酸镧或YSZ的复合材料。

4.根据权利要求3所述一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，其特征在于，所述阳极和电解质采用流延法制备工艺制备，所述阴极采用丝网印刷法制备。

5.根据权利要求1所述一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，其特征在于，所述固体燃料(4)为富含碳的固体，所述固体燃料为经过精制的纯碳、活性炭、生物质炭或煤炭。

6.根据权利要求1所述一种为直接碳固体氧化物燃料电池连续提供燃料的装置，其特征在于，在固体燃料中加载促进逆向Bouduard反应的催化剂，所述催化剂为过渡族金属氧化物，碱金属、碱土金属的氧化物或碳酸盐。