[發(fā)明專利]固體氧化物燃料電池系統(tǒng)、功冷聯(lián)供系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010530713.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111900432B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于澤庭;王寒冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/04007
• 分類號(hào): H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0612;H01M8/1246
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種功冷聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，包括超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)、高斯瓦米循環(huán)系統(tǒng)、LNG冷能回收和燃料供應(yīng)系統(tǒng)和固體氧化物燃料電池系統(tǒng)；

所述固體氧化物燃料電池系統(tǒng)包括固體氧化物燃料電池、燃燒室、燃?xì)廨啓C(jī)、第一混合器、第二混合器和預(yù)重整器；

固體氧化物燃料電池的陰極和陽(yáng)極均與燃燒室相連，燃燒室輸出的熱能為燃?xì)廨啓C(jī)提供能量，燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體作為熱源用于預(yù)熱空氣、甲烷和水；

第一混合器用于混合從固體氧化物燃料電池的陰極輸出端抽取的氣體及預(yù)熱后的空氣，之后再輸送至固體氧化物燃料電池的陰極輸入端；

第二混合器用于從固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極輸出端抽取的氣體以及預(yù)熱后的甲烷和水，之后再經(jīng)預(yù)重整器輸送至固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極輸入端；

所述第二混合器與預(yù)重整器之間還串聯(lián)有回?zé)崞鳎龌責(zé)崞鬟€與分流器相連，所述分流器用于將固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極輸出端抽取的氣體經(jīng)回?zé)崞鲹Q熱后分成兩部分，一部分傳送至第二混合器，另一部分傳送至燃燒室內(nèi)；

所述LNG冷能回收和燃料供應(yīng)系統(tǒng)用于輸出的甲烷且供給至固體氧化物燃料電池系統(tǒng)；所述固體氧化物燃料電池系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)出口排出的氣體還作為超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)中換熱器的熱源；超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)中換熱器輸出的熱源依次進(jìn)入高斯瓦米循環(huán)系統(tǒng)的鍋爐和過(guò)熱器并與工質(zhì)進(jìn)行換熱，使得換熱后的氣體在大氣壓下排出高斯瓦米循環(huán)系統(tǒng)；

所述高斯瓦米循環(huán)系統(tǒng)包括吸收器，吸收器與泵相連；吸收器內(nèi)的基礎(chǔ)工作液經(jīng)泵加壓后，依次進(jìn)入回?zé)釗Q熱器和鍋爐分別進(jìn)行換熱和加熱；鍋爐的輸入端與超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)中換熱器輸出的熱源相連，鍋爐的輸出端還與過(guò)熱器相連；換熱后的基礎(chǔ)工作液經(jīng)鍋爐加熱產(chǎn)生飽和蒸汽傳輸至精餾塔進(jìn)行蒸餾，在塔頂?shù)玫斤柡驼羝凰鑫掌鬟€分別與蒸發(fā)器以及制冷熱交換器相連通，吸收器內(nèi)的液體還吸收來(lái)自蒸發(fā)器以及制冷熱交換器傳送來(lái)的蒸汽；

精餾塔的塔頂分別與過(guò)熱器和噴射器相連通，從精餾塔的塔頂排出的一部分飽和蒸汽傳輸至過(guò)熱器進(jìn)行過(guò)熱，過(guò)熱后再進(jìn)入透平進(jìn)行膨脹做功得到乏汽，最后乏汽進(jìn)入制冷熱交換器吸熱制冷；另一部分飽和蒸汽進(jìn)入噴射器進(jìn)行吸收—噴射制冷，噴射器出口的液體進(jìn)入冷凝器進(jìn)行定壓冷凝成飽和溶液，然后經(jīng)第一節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)制冷；蒸發(fā)器出口的一部分飽和蒸汽被噴射器引射，另一部分飽和蒸汽反饋輸送至吸收器。

2.如權(quán)利要求1所述的功冷聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，固體氧化物燃料電池的陽(yáng)極輸出端抽取的氣體還經(jīng)回?zé)崞鱾魉椭恋诙旌掀鳌?/p>

3.如權(quán)利要求1所述的功冷聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)出口還依次與第一預(yù)熱器、第二預(yù)熱器和第三預(yù)熱器串聯(lián)連接，使得燃?xì)廨啓C(jī)出口排出的氣體作為相應(yīng)預(yù)熱器的熱源，用于分別預(yù)熱加壓后的空氣、加壓后的甲烷和水。

4.如權(quán)利要求1所述的功冷聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述鍋爐的底部還通過(guò)第一管道與回?zé)釗Q熱器相連通，用于將鍋爐內(nèi)的一部分液體送至回?zé)釗Q熱器進(jìn)行換熱；回?zé)釗Q熱器通過(guò)第二管道與吸收器相連通，精餾塔的塔底通過(guò)第三管道與第二管道相連通，所述第二管道用于將換熱后的液體與第三管道內(nèi)的液體混合后送至吸收器。

5.如權(quán)利要求1所述的功冷聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)包括超臨界CO₂換熱器、超臨界CO₂透平和超臨界CO₂回?zé)崞鳎怀R界CO2換熱器用于利用SOFC系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)出口排出的氣體對(duì)CO₂流體進(jìn)行換熱，換熱后產(chǎn)生高溫高壓CO₂流體在超臨界CO₂透平中做功后，進(jìn)入超臨界CO₂回?zé)崞鲗?duì)高壓低溫的CO₂流體進(jìn)行加熱；從超臨界CO₂回?zé)崞鞒鰜?lái)的流體在經(jīng)過(guò)LNG冷能回收和燃料供應(yīng)系統(tǒng)的冷凝器冷凝后進(jìn)入泵，加壓送至超臨界CO₂回?zé)崞骷訜幔詈筮M(jìn)入超臨界CO₂換熱器與熱源進(jìn)行換熱，完成循環(huán)。

6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的功冷聯(lián)供系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括：

LNG冷能回收和燃料供應(yīng)系統(tǒng)輸出的甲烷且供給至固體氧化物燃料電池系統(tǒng)；

固體氧化物燃料電池系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)出口排出的氣體作為超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)中換熱器的熱源；

超臨界CO₂循環(huán)系統(tǒng)中換熱器輸出的熱源依次進(jìn)入高斯瓦米循環(huán)系統(tǒng)的鍋爐和過(guò)熱器并與工質(zhì)進(jìn)行換熱，使得換熱后的氣體在大氣壓下排出高斯瓦米循環(huán)系統(tǒng)。