[發明專利]一種結合CO2

在審

• 申請號: 202110277671.2
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112820915A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 李昊;程健;張瑞云;盧成壯;許世森;李衛東;王保民;楊冠軍;黃華;白發琪
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;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;H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04746;H01M8/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明公開的一種結合CO₂捕集的熔融碳酸鹽燃料電池系統及其工作方法，屬于燃料電池技術領域。主要包括甲醇重整制氫單元、第一換熱單元、氣液分離單元、混合裝置、CO₂捕集單元、第二換熱單元、第三換熱單元和燃料電池單元。利用甲醇重整氣作為燃料，同時利用CO₂捕集技術并結合陽極尾氣循環，可提高CO₂分離效率以及燃料利用率，降低熔融碳酸鹽燃料電池發電成本，同時可以利用尾氣余熱對進氣進行預熱，提高了熔融碳酸鹽燃料電池發電系統熱電綜合效率，降低了熔融碳酸鹽燃料電池發電成本，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種結合CO₂捕集的熔融碳酸鹽燃料電池系統及其工作方法。

背景技術

熔融碳酸鹽燃料電池發電是一種可以實現CO₂近零排放的清潔高效發電方式，可以減少由于卡諾循環造成的能量損失，直接將燃料中的化學能轉化為電能。

熔融碳酸鹽燃料電池不使用鉑等貴金屬作為催化劑，因此，不必使用99.99％的純氫作為燃料，具有燃料來源廣的特點。比如，可以使用甲醇重整制氫的方式，然后對重整氣中的氫氣進行提純來獲得富氫氣體，作為燃料電池陽極燃料。甲醇重整氣中主要包含氫氣和二氧化碳，但是目前市面上大多數正在使用的氫氣分離提純方式，都存在提純效率偏低等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種結合CO₂捕集的熔融碳酸鹽燃料電池系統及其工作方法，提高了甲醇重整氣中CO₂分離效率和熔融碳酸鹽燃料電池燃料利用率，降低了熔融碳酸鹽燃料電池發電成本。

本發明是通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種結合CO₂捕集的熔融碳酸鹽燃料電池系統，包括甲醇重整制氫單元、第一換熱單元、氣液分離單元、混合裝置、CO₂捕集單元、第二換熱單元、第三換熱單元和燃料電池單元；

甲醇重整制氫單元的進口連接有甲醇進料管，甲醇重整制氫單元的出口與混合裝置的進口連接，混合裝置的出口與第一換熱單元的熱側進口連接，第一換熱單元的熱側出口與氣液分離單元連接，氣液分離單元的液相出口連接有冷凝水排出管，氣液分離單元的氣相出口與CO₂捕集單元的連接，CO₂捕集單元的CO₂出口與第三換熱單元的冷側進口連接，第三換熱單元的冷側出口與空氣進氣管連通后共同連接至燃料電池單元的陰極燃料進料口，燃料電池單元的陰極尾氣出口與第三換熱單元的熱側進口連接，第三換熱單元的熱側出口連接有陰極尾氣排出管；CO₂捕集單元的H₂出口與第二換熱單元的冷側進口連接，第二換熱單元的冷側出口與燃料電池單元的陽極燃料進料口連接，燃料電池單元的陽極尾氣出口連接有兩條支路，一條支路連接有陽極尾氣排出管，另一條支路與第二換熱單元的熱側進口連接，第二換熱單元的熱側出口與混合裝置的進口連接。

優選地，第二換熱單元的熱側出口與混合裝置的進口之間的連接管路上設有壓縮單元。

優選地，第一換熱單元為氣-液型換熱器，第二換熱單元和第三換熱單元為氣-氣型換熱器。

優選地，燃料電池單元的陽極尾氣出口連接的兩條支路上均設有流量檢測及控制裝置，燃料電池單元內設有壓力傳感器，流量檢測及控制裝置和壓力傳感器均分別與系統的控制單元連接。

優選地，燃料電池單元內設有溫度檢測裝置和輔助加熱裝置，溫度檢測裝置和輔助加熱裝置均分別與系統的控制單元連接。