[發(fā)明專利]用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110596800.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113451627B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王甫;歐陽(yáng)亮;劉興江;雷軒邈;王松蕊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué);中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號(hào): H01M8/12
• 分類號(hào): H01M8/12;H01M8/0612;H01M8/04014
• 代理公司: 寧波浙成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33268
• 代理人: 王方華

1.用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置，包括：高溫可逆燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、碳化器、煅燒爐、鍋爐、蓄熱器、合成氣儲(chǔ)罐、氧氣儲(chǔ)罐及相關(guān)控制閥，其特征在于：

高溫可逆燃料電池(1)陽(yáng)極尾氣出口連接燃?xì)廨啓C(jī)(2)入口，發(fā)電機(jī)(3)與燃?xì)廨啓C(jī)(2)同軸相連，燃?xì)廨啓C(jī)(2)乏氣出口與碳化器(4)相連，碳化器(4)氣體出口連接至蓄熱器(7)熱端入口，碳化器(4)底部出口連接至蓄熱器(7)冷端入口，蓄熱器(7)熱端出口經(jīng)控制閥(V3)連接至陽(yáng)極入口，蓄熱器(7)冷端出口經(jīng)控制閥(V7)連接至煅燒爐(5)入口，煅燒爐(5)氣體出口經(jīng)控制閥(V5)與高溫可逆燃料電池(1)陰極相連，固體出口經(jīng)控制閥(V6)連接至碳化器(4)，高溫可逆燃料電池(1)合成氣出口與合成氣儲(chǔ)罐(8)入口相連，高溫可逆燃料電池(1)氧氣出口經(jīng)控制閥(V4)與氧氣儲(chǔ)罐(9)入口相連，氧氣儲(chǔ)罐(9)出口經(jīng)控制閥(V8)與鍋爐(6)相連，鍋爐(6)經(jīng)控制閥(V9)連接至煅燒爐(5)為煅燒提供熱量，預(yù)處理后的空氣經(jīng)控制閥(V2)與高溫可逆燃料電池(1)陰極入口相連，合成氣儲(chǔ)罐(8)出口經(jīng)控制閥(V1)與高溫可逆燃料電池(1)陽(yáng)極燃料入口相連，合成氣儲(chǔ)罐(8)為氫氣和一氧化碳的混合氣；

碳化器(4)利用氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)吸收高溫可逆燃料電池(1)發(fā)電模式中產(chǎn)生的二氧化碳及水蒸氣，將二氧化碳和水蒸氣儲(chǔ)存在碳酸鈣及氫氧化鈣之中，反應(yīng)溫度在500～700攝氏度；

高溫可逆燃料電池(1)工作于發(fā)電模式下時(shí)，控制閥(V1)、(V2)、(V3)、(V6)打開(kāi)，控制閥(V4)、(V5)、(V7)、(V8)、(V9)關(guān)閉，煅燒爐(5)及鍋爐(6)不工作，高溫可逆燃料電池(1)未反應(yīng)完全的合成氣經(jīng)碳化器(4)、蓄熱器(7)及控制閥(V3)重新回到高溫可逆燃料電池(1)陽(yáng)極入口，蓄熱器(7)儲(chǔ)存來(lái)自碳化器(4)釋放的熱量；高溫可逆燃料電池(1)工作于電解模式下時(shí)，控制閥(V4)、(V5)、(V7)、(V8)、(V9)打開(kāi)，控制閥(V1)、(V2)、(V3)、(V6)關(guān)閉，煅燒爐(5)及鍋爐(6)工作，將碳化器(4)里生成的碳酸鈣、氫氧化鈣經(jīng)蓄熱器(7)和控制閥(V7)送至煅燒爐(5)，蓄熱器(7)釋放存儲(chǔ)的熱量，同時(shí)鍋爐(6)也為煅燒爐(5)工作提供熱量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置，其特征在于，所述高溫可逆燃料電池(1)可在發(fā)電和電解兩個(gè)模式之間切換，在發(fā)電模式下，消耗燃料合成氣及空氣；在電解模式下，共電解水蒸氣及二氧化碳產(chǎn)生燃料合成氣及氧氣，兩種工作模式下的運(yùn)行溫度均為800～1000攝氏度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置，其特征在于，所述高溫可逆燃料電池(1)在電解模式下利用所述煅燒爐(5)高溫煅燒所述碳化器(4)中的氫氧化鈣和碳酸鈣，產(chǎn)生高溫水蒸氣及二氧化碳直接經(jīng)所述控制閥(V5)送至所述高溫可逆燃料電池(1)陰極入口，所述煅燒爐(5)工作時(shí)溫度為700～1000攝氏度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置，其特征在于，所述鍋爐(6)燃燒過(guò)程的氧氣由氧氣儲(chǔ)罐(9)提供，為所述煅燒爐(5)提供熱量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置，其特征在于，所述蓄熱器(7)儲(chǔ)存所述碳化器(4)在吸收水蒸氣和二氧化碳時(shí)產(chǎn)生的熱量，在所述高溫可逆燃料電池(1)電解時(shí)將所述蓄熱器(7)中儲(chǔ)存的熱量提供給所述煅燒爐(5)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫可逆燃料電池的碳循環(huán)裝置，其特征在于，所述碳化器(4)與所述煅燒爐(5)可以是各自獨(dú)立的裝置，也可以是一體化，在發(fā)電時(shí)吸收水蒸氣和二氧化碳，在電解時(shí)煅燒釋放水蒸氣和二氧化碳。