[發明專利]使用級聯燃料電池的發電系統及其相關聯方法

有效

• 申請號: 201711075317.1
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN108023103B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: A.P.沙皮羅;I.S.侯賽尼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/04298
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;楊美靈

1.一種發電系統，包括：

第一燃料電池，其包括第一陽極入口通道、第一陽極出口通道和第一陰極出口通道，所述第一燃料電池被配置成產生第一陽極尾氣流和第一陰極尾氣流，并且使用所述第一陰極出口通道排出所述第一陰極尾氣流；

第二燃料電池，其被配置成產生第二陽極尾氣流和第二陰極尾氣流；

分流機構，其被配置成使所述第一陽極尾氣流分流成第一部分和第二部分；

第一燃料路徑，其被配置成：經由烴類燃料入口通道接收所述分流機構下游的烴類燃料流；將所述烴類燃料流與所述第一陽極尾氣流的所述第一部分混合以形成第一混合流；并且使所述第一混合流環流到所述第一燃料電池的陽極入口，其中所述第一燃料電池還被配置成至少部分地通過使用所述第一混合流作為燃料而產生第一電功率；

第二燃料路徑，其被配置成將所述第一陽極尾氣流的所述第二部分饋送到所述第二燃料電池，其中所述第二燃料電池還被配置成至少部分地通過使用所述第一陽極尾氣流的所述第二部分作為燃料而產生第二電功率；以及

催化氧化器，其設置在所述第二燃料電池下游，其中所述催化氧化器被配置成（i）接收所述第二陽極尾氣流、所述第二陰極尾氣流和第三氧化劑流；（ii）使所述第二陽極尾氣流和所述第二陰極尾氣流氧化以產生氧化流；以及（iii）經由氧化器出口通道將所述氧化流饋送到所述第一陰極出口通道。

2.根據權利要求1所述的發電系統，進一步包括：第二陽極出口通道，其用于排出所述第二陽極尾氣流；第二陰極出口通道，其用于排出所述第二陰極尾氣流；第一流體路徑，其被配置成將第一氧化劑流饋送到所述第一燃料電池；和第二流體路徑，其被配置成將第二氧化劑流饋送到所述第二燃料電池。

3.根據權利要求2所述的發電系統，其中，所述第一燃料電池包括至少一個內部燃料重整器，所述至少一個內部燃料重整器被配置成接收所述第一混合流并產生重整流，使得所述第一電功率通過使用所述重整流而產生。

4.根據權利要求3所述的發電系統，進一步包括耦合到所述第一陽極出口通道和所述第一燃料路徑的第一回熱器，其中所述第一回熱器被配置成從所述第一陽極尾氣流中提取熱量并將所提取的熱量轉移到所述第一混合流。

5.根據權利要求4所述的發電系統，進一步包括耦合到所述第一陰極出口通道和所述第一流體路徑的第二回熱器，其中所述第二回熱器被配置成從所述第一陰極尾氣流中提取熱量并將所提取的熱量轉移到所述第一氧化劑流。

6.根據權利要求5所述的發電系統，進一步包括耦合到所述第二陽極出口通道和所述第二燃料路徑的第三回熱器，其中所述第三回熱器被配置成從所述第二陽極尾氣流中提取熱量并將所提取的熱量轉移到所述第一陽極尾氣流的所述第二部分。

7.根據權利要求6所述的發電系統，進一步包括耦合到所述第二陰極出口通道和所述第二流體路徑的第四回熱器，其中所述第四回熱器被配置成從所述第二陰極尾氣流中提取熱量并將所提取的熱量轉移到所述第二氧化劑流。

8.根據權利要求2所述的發電系統，進一步包括耦合到所述氧化器出口通道和所述第二流體路徑的第五回熱器，其中所述第五回熱器被配置成從所述氧化流中提取熱量并將所提取的熱量轉移到所述第二氧化劑流。

9.根據權利要求2所述的發電系統，進一步包括設置在所述分流機構下游并耦合到所述第二燃料路徑的水分離單元，其中所述水分離單元被配置成在所述第一陽極尾氣流的所述第二部分被饋送到所述第二燃料電池之前使水的至少一部分與所述第一陽極尾氣流的所述第二部分分離。

10.根據權利要求2所述的發電系統，進一步包括位于所述分流機構下游并耦合到所述第一燃料路徑的至少一個燃料重整器，其中所述至少一個燃料重整器被配置成接收所述第一混合流，產生重整流，并且使所述重整流的第一部分環流到所述第一燃料電池，使得所述第一電功率通過使用所述重整流的所述第一部分而產生。