[發(fā)明專利]能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳捕集的高溫燃料電池耦合發(fā)電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911193634.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112864438B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚金松;靳現(xiàn)林;李初福;李大均;劉智恩;雷啟龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司;北京低碳清潔能源研究院;國(guó)家能源集團(tuán)新能源有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M8/2495
• 分類號(hào): H01M8/2495;H01M8/04007;H01M8/04082;H01M8/04089
• 代理公司: 北京信諾創(chuàng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11728
• 代理人: 熊保

1.一種能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳捕集的高溫燃料電池耦合發(fā)電方法，其特征在于，該方法在發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)行，所述發(fā)電系統(tǒng)包括精脫硫罐(1)、

固體氧化物燃料電池(3)、熔融碳酸鹽燃料電池(7)、燃燒器(8)以及換熱單元；

所述精脫硫罐(1)分別與所述固體氧化物燃料電池(3)、熔融碳

酸鹽燃料電池(7)連通，為所述固體氧化物燃料電池(3)和熔融碳酸

鹽燃料電池(7)提供陽(yáng)極燃料；

所述精脫硫罐(1)和固體氧化物燃料電池(3)之間、精脫硫罐(1)和熔融碳酸鹽燃料電池(7)之間均設(shè)置換熱單元，所述固體氧化物燃料電池(3)陰極出口、熔融碳酸鹽燃料電池(7)陰極出口分別與所述換熱單元連接；

所述固體氧化物燃料電池(3)陽(yáng)極出口、熔融碳酸鹽燃料電池(7)陽(yáng)極出口分別與所述燃燒器(8)連通，所述燃燒器(8)出口與熔融碳酸鹽燃料電池(7)陰極入口連通，所述燃燒器(8)和熔融碳酸鹽燃料電池(7)陰極入口之間設(shè)置換熱單元；

所述換熱單元使得通入所述固體氧化物燃料電池(3)和熔融碳酸鹽燃料電池(7)的管路之間實(shí)現(xiàn)熱量交換；

所述換熱單元包括SOFC陰極加熱器(5)；SOFC陰極加熱器(5)設(shè)置有熱氣體通道和冷氣體通道，所述熱氣體通道和冷氣體通道通過(guò)換熱片隔開(kāi)并利用熱氣體通道對(duì)冷氣體通道進(jìn)行加熱；

所述燃燒器(8)和所述熔融碳酸鹽燃料電池(7)陰極入口分別與所述SOFC陰極加熱器(5)熱氣體通道的兩端連通；

所述發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置空氣風(fēng)機(jī)(4)，所述空氣風(fēng)機(jī)(4)和所述固體氧化物燃料電池(3)陰極入口分別與所述SOFC陰極加熱器(5)的冷氣體通道連通；

該方法包括以下步驟：

S1、向所述精脫硫罐(1)內(nèi)通入燃料氣(101)脫硫凈化，脫硫凈化后的燃料氣(101)分為SOFC燃料氣(111)和MCFC燃料氣(201)；

S2、SOFC燃料氣(111)與水蒸氣管路(102)內(nèi)的水蒸氣混合進(jìn)入到固體氧化物燃料電池(3)陽(yáng)極入口；

S3、MCFC燃料氣(201)與水蒸氣管路(102)內(nèi)的水蒸氣混合進(jìn)入到熔融碳酸鹽燃料電池(7)的陽(yáng)極入口；

S4、SOFC陽(yáng)極尾氣(105)和MCFC陽(yáng)極尾氣(205)通入燃燒器(8)后與助燃管路(206)內(nèi)的氣體混合燃燒生成燃燒尾氣(207)，所述燃燒尾氣(207)進(jìn)入SOFC陰極加熱器(5)的熱氣體通道后形成MCFC陰極進(jìn)氣(208)，所述MCFC陰極進(jìn)氣(208)進(jìn)入熔融碳酸鹽燃料電池(7)陰極入口；

S5、空氣風(fēng)機(jī)(4)內(nèi)通入空氣(106)后形成空氣風(fēng)機(jī)出口氣(107)，所述空氣風(fēng)機(jī)出口氣(107)進(jìn)入SOFC陰極加熱器(5)冷氣體通道后與通入SOFC陰極加熱器(5)熱氣體通道的燃燒尾氣(207)換熱后形成SOFC陰極進(jìn)氣(108)，所述SOFC陰極進(jìn)氣(108)進(jìn)入固體氧化物燃料電池(3)陰極入口；

所述步驟S1中燃料氣(101)的氫碳比為1-3:1；

所述步驟S4中助燃管路(206)內(nèi)的氣體為純氧；通入所述燃燒器(8)的純氧過(guò)量5％以上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合發(fā)電方法，其中，所述換熱單元包括

SOFC陽(yáng)極加熱器(2)和MCFC陽(yáng)極加熱器(6)，所述SOFC陽(yáng)極加

熱器(2)和MCFC陽(yáng)極加熱器(6)均設(shè)置有熱氣體通道和冷氣體通道，所述熱氣體通道和冷氣體通道通過(guò)換熱片隔開(kāi)并利用熱氣體通道對(duì)冷氣體通道進(jìn)行加熱；

所述精脫硫罐(1)和所述固體氧化物燃料電池(3)陽(yáng)極入口分別與所述SOFC陽(yáng)極加熱器(2)的冷氣體通道連通，所述固體氧化物燃料電池(3)陰極出口與所述SOFC陽(yáng)極加熱器(2)的熱氣體通道連通，通過(guò)所述SOFC陽(yáng)極加熱器(2)熱氣體通道對(duì)SOFC陽(yáng)極加熱器(2)冷氣體通道加熱；

所述精脫硫罐(1)和所述熔融碳酸鹽燃料電池(7)陽(yáng)極入口分別與所述MCFC陽(yáng)極加熱器(6)的冷氣體通道連通，所述MCFC陽(yáng)極加熱器(6)陰極出口與所述MCFC陽(yáng)極加熱器(6)的熱氣體通道連通，通過(guò)所述MCFC陽(yáng)極加熱器(6)熱氣體通道對(duì)MCFC陽(yáng)極加熱器(6)冷氣體通道加熱。