[發(fā)明專利]一種混合高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010501034.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111525166A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧成壯;張瑞云;李昊;程健;王保民;楊冠軍;黃華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0612
• 分類號(hào): H01M8/0612;H01M8/0662;H01M8/1231;H01M8/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種混合高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，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(lián)，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(yáng)極進(jìn)氣口，固體氧化物燃料電池陽(yáng)極尾氣出口連接至熔融碳酸鹽燃料電池的陽(yáng)極進(jìn)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(jìn)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(jìn)氣口；熔融碳酸鹽燃料電池的陽(yáng)極尾氣及陰極尾氣均連接至催化燃燒單元的進(jìn)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(jìn)氣口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，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(yù)熱單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池陽(yáng)極與熔融碳酸鹽燃料電池的陽(yáng)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(shè)置有換熱單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，催化燃燒單元的廢氣出口進(jìn)入下一單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，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(yīng)溫度為800℃，熔融碳酸鹽燃料電池反應(yīng)溫度為650℃。

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

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，其特征在于，天然氣與水經(jīng)過(guò)預(yù)熱進(jìn)入重整器單元，重整后的氣體進(jìn)入預(yù)熱單元，預(yù)熱后的氣體進(jìn)入固體氧化物燃料電池陽(yáng)極，空氣經(jīng)過(guò)壓縮預(yù)熱進(jìn)入固體氧化物燃料電池陰極單元，固體氧化物燃料電池進(jìn)行反應(yīng)發(fā)電，發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生陽(yáng)極尾氣和陰極尾氣，其中，固體氧化物燃料電池陽(yáng)極尾氣和陰極尾氣分別經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)入熔融碳酸鹽燃料電池的陽(yáng)極進(jìn)氣口和陰極進(jìn)氣口，熔融碳酸鹽燃料電池進(jìn)行反應(yīng)發(fā)電，發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的陽(yáng)極尾氣和陰極尾氣均進(jìn)入催化然繞單元進(jìn)行催化燃燒，燃燒后得到的二氧化碳再循環(huán)進(jìn)入熔融碳酸鹽燃料電池陰極進(jìn)氣口，參與熔融碳酸鹽燃料電池的反應(yīng)發(fā)電。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極尾氣中含有未參與反應(yīng)的氫氣和一氧化碳，陰極尾氣中含有空氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電方法，其特征在于，固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極尾氣和陰極尾氣經(jīng)換熱器換熱達(dá)到650℃后進(jìn)入熔融碳酸鹽燃料電池。