[發明專利]一種混合高溫燃料電池發電系統和方法

在審

• 申請號: 202010501034.4
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111525166A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 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: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;H01M8/0662;H01M8/1231;H01M8/14
• 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

1.一種混合高溫燃料電池發電系統，其特征在于，包括燃料電池，所述燃料電池為固體氧化物燃料電池和熔融碳酸鹽燃料電池的混合串聯，其中，天然氣與水單元連接在重整器單元入口，重整器單元的出口連接在固體氧化物燃料電池的陽極進氣口，固體氧化物燃料電池陽極尾氣出口連接至熔融碳酸鹽燃料電池的陽極進氣口；空氣單元出氣口連接至固體氧化物燃料電池陰極單元的進氣口，固體氧化物燃料電池的陰極尾氣出口連接至熔融碳酸鹽燃料電池的陰極進氣口；熔融碳酸鹽燃料電池的陽極尾氣及陰極尾氣均連接至催化燃燒單元的進氣口，催化燃燒單元的二氧化碳出氣口連接至熔融碳酸鹽燃料電池的陰極進氣口。

2.根據權利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發電系統，其特征在于，所述天然氣單元與重整器單元之間、以及水單元與重整器單元之間、以及空氣單元與固體氧化物燃料電池的陰極之間均連接有預熱單元。

3.根據權利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發電系統，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池陽極與熔融碳酸鹽燃料電池的陽極之間、以及固體氧化物燃料電池陰極與熔融碳酸鹽燃料電池的陰極之間、以及催化燃燒單元的二氧化碳出氣口與熔融碳酸鹽燃料電池的陰極之間均設置有換熱單元。

4.根據權利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發電系統，其特征在于，催化燃燒單元的廢氣出口進入下一單元。

5.根據權利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發電系統，其特征在于，天然氣重整溫度為700℃，固體氧化物燃料電池反應溫度為800℃，熔融碳酸鹽燃料電池反應溫度為650℃。

6.根據權利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發電系統，其特征在于，熔融碳酸鹽燃料電池的陰極進氣口還連接有其他二氧化碳源。

7.根據權利要求1-6任一項所述的電池發電系統的發電方法，其特征在于，天然氣與水經過預熱進入重整器單元，重整后的氣體進入預熱單元，預熱后的氣體進入固體氧化物燃料電池陽極，空氣經過壓縮預熱進入固體氧化物燃料電池陰極單元，固體氧化物燃料電池進行反應發電，發電過程中產生陽極尾氣和陰極尾氣，其中，固體氧化物燃料電池陽極尾氣和陰極尾氣分別經過換熱器進入熔融碳酸鹽燃料電池的陽極進氣口和陰極進氣口，熔融碳酸鹽燃料電池進行反應發電，發電過程中產生的陽極尾氣和陰極尾氣均進入催化然繞單元進行催化燃燒，燃燒后得到的二氧化碳再循環進入熔融碳酸鹽燃料電池陰極進氣口，參與熔融碳酸鹽燃料電池的反應發電。

8.根據權利要求7所述的發電方法，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池的陽極尾氣中含有未參與反應的氫氣和一氧化碳，陰極尾氣中含有空氣。

9.根據權利要求7所述的發電方法，其特征在于，固體氧化物燃料電池的陽極尾氣和陰極尾氣經換熱器換熱達到650℃后進入熔融碳酸鹽燃料電池。