[發明專利]包含高級烴還原單元的固體氧化物燃料電池系統

在審

• 申請號: 201680048237.4
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN107925104A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: J·R·壩基;G·D·艾格紐
• 申請（專利權）人: LG燃料電池系統有限公司
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04089;B01D53/96;C01B3/48;H01M8/124
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 李英艷

本申請要求于2015年8月18日提交的美國臨時申請號62/206,649的優先權，其全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本公開總體上涉及固體氧化物燃料電池系統。

背景技術

燃料電池和燃料電池系統(例如固體氧化物燃料電池和固體氧化物燃料電池系統)仍然是受關注的領域。一些現有的系統相對于某些應用有各種不足、缺點和劣勢。因此，在該技術領域仍然需要進一步的貢獻。

概述

在一個實例中，本公開涉及一種固體氧化物燃料電池系統，其包括：固體氧化物燃料電池，包括至少一個電化學電池、燃料側入口、燃料側出口、氧化劑側入口和氧化劑側出口；噴射器，包括第一噴射器入口、第二噴射器入口和噴射器出口，其中所述噴射器被配置為從所述固體氧化物燃料電池的燃料側出口經由所述第一噴射器入口接收燃料再循環流，其中所述噴射器被配置為經由所述第二噴射器入口接收主燃料流，其中所述噴射器被配置為使得所述主燃料流的流動將所述燃料再循環流經由所述第一噴射器入口吸入到所述噴射器中，其中所述噴射器被配置為將所述燃料再循環流與所述主燃料流混合以形成包括甲烷和高級烴的混合燃料流；以及高級烴還原單元，其被配置為接收來自噴射器出口的混合燃料流，并通過催化轉化過程去除混合燃料流的至少一部分高級烴，以形成經還原的高級烴燃料流，其中所述燃料側入口被配置為從還原單元出口接收經還原的高級烴燃料流，其中所述至少一個電化學電池被配置為利用由固體氧化物燃料電池經由氧化劑側入口而接收的氧化劑流，通過電化學過程從經還原的高級烴燃料流中的氫來發電，并且其中經還原的高級烴燃料流形成經由燃料側出口離開所述固體氧化物燃料電池的燃料再循環流。

在另一個實例中，本公開涉及一種包括經由固體氧化物燃料電池系統發電的方法，所述燃料電池系統包括：固體氧化物燃料電池，包括至少一個電化學電池、燃料側入口、燃料側出口、氧化劑側入口和氧化劑側出口；噴射器，包括第一噴射器入口、第二噴射器入口和噴射器出口，其中所述噴射器被配置為從所述固體氧化物燃料電池的燃料側出口經由所述第一噴射器入口接收燃料再循環流，其中所述噴射器被配置為經由所述第二噴射器入口接收主燃料流，其中所述噴射器被配置為使得所述主燃料流的流動經由所述第一噴射器入口將所述燃料再循環流吸入到所述噴射器中，其中所述噴射器被配置為將所述燃料再循環流與所述主燃料物流混合以形成包括甲烷和高級烴的混合燃料流；以及高級烴還原單元，被配置為接收來自噴射器出口的混合燃料流，并且通過催化轉化過程去除混合燃料流的至少一部分高級烴，以形成經還原的高級烴燃料流，其中所述燃料側入口被配置為從還原單元出口接收經還原的高級烴燃料流，其中所述至少一個電化學電池被配置為利用由固體氧化物燃料電池經由氧化劑側入口而接收的氧化劑流，通過電化學過程從經還原的高級烴燃料流中的氫來發電，并且其中經還原的高級烴燃料流形成經由燃料側出口離開所述固體氧化物燃料電池的燃料再循環流。

在附圖和下面的描述中闡述了本公開的一個或多個實施方案的細節。本公開的其它特征、目的和優點將從說明書和附圖以及權利要求中顯而易見。

附圖簡要說明

本文的描述參考了附圖，其中在幾個視圖中類似的附圖標記指代類似的部分。

圖1是示出示例性燃料電池系統的示意圖。

圖2是說明為了評估本公開的一個或多個方面而進行的實驗的結果的圖。

圖3A和3B是顯示陶瓷和金屬整料的實例的照片。

圖4是示出在為了評估本公開的一個或多個方面而進行的實驗中使用的兩個陶瓷片的照片。

詳細說明

固體氧化物燃料系統可以用來使用一個或多個電化學電池來發電。用烴進料原料例如天然氣操作的燃料電池系統的設計必須考慮在燃料處理組件和/或燃料電池組中形成碳的可能性。例如，碳形成可以通過如下的烴裂解(反應1)或Boudouard反應(反應2)在升高的溫度下發生：

C_xH_2x+2→xC+(x+1)H₂，其中x≥2 (反應1)

2CO→C+CO₂ (反應2)

系統中的碳沉積還可能通過阻斷氣體流動路徑、促進金屬粉化、污染催化性燃料電池組件以及促進燃料電池組中的陽極分層而對燃料電池性能產生不利影響。