[發明專利]光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統和供能方法

在審

• 申請號: 202010501015.1
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111541416A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 盧成壯;張瑞云;李昊;程健;王保民;楊冠軍;黃華
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02S10/10
• 分類號: H02S10/10;H02S40/38;H01M8/0656;H01M8/0662;H01M8/04014;F24F5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，包括光伏發電系統、熔融碳酸鹽燃料電池系統和制冷制熱系統，所述光伏發電系統與所述熔融碳酸鹽燃料電池系統通過氣體系統連接，所述氣體系統用于為熔融碳酸鹽燃料電池系統提供反應所需氣體，所述熔融碳酸鹽燃料電池系統用于為用戶供電；所述熔融碳酸鹽燃料電池系統陽極側尾氣輸出端連接催化燃燒系統，所述催化燃燒系統尾氣出口連接氣體分離系統，所述催化燃燒系統的供能出口與制冷制熱系統連接，用于將催化燃燒產生的氣體余熱導入制冷制熱系統為用戶供冷供熱；所述熔融碳酸鹽燃料電池系統陰極側尾氣輸出端連接氣體分離系統，氣體分離系統尾氣出口連接制冷制熱系統，所述制冷制熱系統用于為用戶供冷供熱。

2.根據權利要求1所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述氣體系統包括儲能系統和制氫系統，所述光伏發電系統連接儲能系統，所述儲能系統用于存儲光伏發電系統產生的電能，所述儲能系統的輸出端連接制氫系統，用于為制氫系統提供電能；所述制氫系統用于電解制得氫氣和氧氣，且所述制氫系統設置有氫氣出口和氧氣出口，所述氫氣出口與熔融碳酸鹽燃料電池系統的陽極側連通，所述氧氣出口與熔融碳酸鹽燃料電池系統的陰極側連通。

3.根據權利要求2所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述制氫系統的氧氣出口還連接有催化燃燒系統，用于將氧氣通入催化燃燒系統與熔融碳酸鹽燃料電池系統的陽極側尾氣中未參與反應的氫氣進行催化燃燒反應。

4.根據權利要求1所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述氣體分離系統設置有循環氣體出口，所述循環氣體出口與所述熔融碳酸鹽燃料電池系統的陰極側連接，用于將分離出的可循環氣體通入所述熔融碳酸鹽燃料電池系統的陰極側進行循環反應。

5.根據權利要求1所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述可循環氣體為所述氣體分離系統分離出的二氧化碳和未參與反應的氧氣。

6.根據權利要求1所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述熔融碳酸鹽燃料電池系統的陽極側通入氮氣或二氧化碳，用于防止燃料電池發電過程中溫度過高。

7.根據權利要求1所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述熔融碳酸鹽燃料電池系統工作溫度為650℃，所述儲能系統對熔融碳酸鹽燃料電池系統進行電加熱。

8.根據權利要求1所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統，其特征在于，所述熔融碳酸鹽燃料電池為高溫燃料電池或質子交換膜燃料電池。

9.根據權利要求1到8中任一項所述的光伏耦合熔融碳酸鹽燃料電池冷熱電系統的供能方法，其特征在于，所述光伏發電系統與所述氣體系統連接，所述氣體系統與所述熔融碳酸鹽燃料電池發電系統連接，所述氣體系統包括儲能系統和制氫系統，所述光伏發電系統連接所述儲能系統，所述儲能系統的輸出端連接制氫系統；所述制氫系統電解制得氫氣和氧氣，且所述制氫系統設置有氫氣出口和氧氣出口，所述氫氣出口與所述熔融碳酸鹽燃料電池系統的陽極側連通，所述熔融碳酸鹽燃料電池系統的陽極側通入氮氣或二氧化碳；所述氧氣出口與所述熔融碳酸鹽燃料電池系統的陰極側和催化燃燒系統連通，所述熔融碳酸鹽燃料電池系統陰極側通入二氧化碳氣體，熔融碳酸鹽燃料電池系統進行反應發電為用戶提供電能；所述熔融碳酸鹽燃料電池系統發電過程中產生的陽極側尾氣通入所述催化燃燒系統進行催化燃燒，催化燃燒后的混合氣體通入所述氣體分離系統，所述催化燃燒系統的供能出口與所述制冷制熱系統連接，將催化燃燒產生的氣體余熱導入制冷制熱系統，為用戶供冷供熱；所述熔融碳酸鹽燃料電池系統發電過程中產生的陰極側尾氣通入所述氣體分離系統，所述氣體分離系統對通入的氣體進行分離，分離出的二氧化碳和未參與反應的氧氣通過所述氣體分離系統設置的循環氣體出口通入所述熔融碳酸鹽燃料電池系統陰極側進行循環反應；所述氣體分離系統的尾氣出口與制冷制熱系統連接，將部分多余的氣體以及可能存在的氫氣氣體通入制冷制熱系統，通過換熱制冷裝置為用戶供冷供熱。