[發明專利]固體氧化物燃料電池系統和固體氧化物燃料電池發電的方法

在審

• 申請號: 201910637710.8
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN112310437A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 閆學良;巴黎明;李萍萍;常彬杰;李軒;羅峰;姚金松;孫永偉;龍銀花;高星;矯衛東
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04089;H01M8/04111;H01M8/04746;H01M8/0662;H01M8/12;H01M8/1253
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 周坤;陳靜

1.一種固體氧化物燃料電池系統，該系統包括：原料氣源(11)、混合罐(6)、電堆(8)和渦輪增壓裝置(3)，所述渦輪增壓裝置(3)連通所述原料氣源(11)與所述混合罐(6)并且連通所述電堆(8)與所述混合罐(6)。

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述渦輪增壓裝置(3)包括同軸設置的渦輪(31)和葉輪(32)，其中所述渦輪(31)連通所述原料氣源(11)與所述混合罐(6)，所述葉輪(32)連通所述電堆(8)與所述混合罐(6)。

3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述系統進一步包括：在連通所述葉輪(32)與所述混合罐(6)的管路上設置與所述系統的外部連通的分支管路，并在該分支管路上設置有平衡閥(10)。

4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述系統進一步包括在連通所述葉輪(32)與所述混合罐(6)的管路上設置有陽極尾氣壓力調節閥(41)。

5.一種固體氧化物燃料電池發電的方法，該方法在權利要求1-4中任意一項所述的固體氧化物燃料電池系統中進行，包括：將來自原料氣源(11)的原料氣通過渦輪增壓裝置(3)，帶動所述渦輪增壓裝置(3)中的同軸設置的渦輪(31)和葉輪(32)的轉動；所述葉輪(32)的轉動產生負壓，將所述系統中的電堆(8)產生的陽極尾氣吸入并旋轉壓縮；通過所述葉輪(32)的陽極尾氣部分進入混合罐(6)中與通過所述渦輪(31)的原料氣相混合得到反應燃料；將所述反應燃料引入所述電堆(8)的陽極側，將陰極反應氣體引入所述電堆(8)的陰極側，進行發電。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，相對于1kW的電堆發電量，進入所述渦輪增壓裝置(3)的所述原料氣的流量為0.7-0.15m³/h，優選0.9-0.13m³/h；

優選地，進入所述渦輪增壓裝置(3)的所述原料氣的壓力為750-850kPaG，溫度為150-190℃。

7.根據權利要求5所述的方法，其中，相對于1kW的電堆發電量，進入所述混合罐(6)的所述原料氣的流量為0.5-0.7m³/h，優選0.55-0.65m³/h；

優選地，進入所述混合罐(6)的所述原料氣的壓力為5-7kPaG，溫度為20-30℃。

8.根據權利要求5所述的方法，其中，相對于1kW的電堆發電量，進入所述電堆(8)的所述反應燃料的流量為6.5-8m³/h，優選7-7.5m³/h；

優選地，進入所述電堆(8)的所述反應燃料的壓力為2-3kPaG，溫度為600-800℃。

9.根據權利要求5所述的方法，其中，相對于1kW的電堆發電量，進入所述葉輪(32)的所述陽極尾氣的流量為7.5-9.5m³/h，優選8-9m³/h；

優選地，進入所述葉輪(32)的所述陽極尾氣的壓力為0.1-1kPaG，溫度為760-840℃。

10.根據權利要求5-9中任意一項所述的方法，其中，通過所述葉輪(32)的陽極尾氣的另一部分經分支管路進行平衡弛放。

11.根據權利要求10所述的方法，其中，相對于1kW的電堆發電量，進行所述平衡弛放的陽極尾氣的流量為1-2.5m³/h，優選1.5-2m³/h；

優選地，進行所述平衡弛放的所述陽極尾氣的壓力為5.5-6.5kPaG，溫度為780-850℃；

優選地，相對于1kW的電堆發電量，進入所述混合罐(6)的所述陽極尾氣的流量為3.5-7m³/h，優選5.8-6.5m³/h；

優選地，進入所述混合罐(6)的所述陽極尾氣的壓力為5.5-6.5kPaG，溫度為780-850℃。