[發明專利]具有二氧化碳回收的燃料電池系統的運行方法及相關設備

在審

• 申請號: 202210876668.7
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115692799A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: T·德-索貝爾;M·塞利尼;G·雷馬力奧斯
• 申請（專利權）人: 德希尼布能源法國公司
• 主分類號: H01M8/0668
• 分類號: H01M8/0668;H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04029
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張智慧

1.一種燃料電池系統的運行方法，包括以下步驟：

-使包括至少一個陽極系統(64)和至少一個陰極系統(66)的燃料電池單元(30)運行，所述燃料電池單元(30)被連續地供給有注入到所述陽極系統(64)中的燃料進料流(35)和注入到所述陰極系統(66)中的富氧氣流(16)；

-在所述燃料電池單元(30)的出口(74，76)回收富含二氧化碳的陽極氣流(36)和包含水的陰極氣流(38)；

-在后處理、冷卻和冷凝單元(32)中使所述陽極氣流(36)冷卻和使存在于所述陽極氣流(36)中的水冷凝，以便形成干燥陽極流(40)；

-將所述干燥陽極流(40)引入到二氧化碳捕獲單元(34)中以便形成二氧化碳氣流(18)和貧二氧化碳陽極流(19)，所述貧二氧化碳陽極流(19)中二氧化碳的濃度為20體積％至70體積％；

-將所述貧二氧化碳陽極流(19)的至少一部分(124)注入到所述燃料進料流(35)中，以便將所述至少一部分(124)再循環到所述燃料電池單元(30)中。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述貧二氧化碳陽極流(19)的二氧化碳濃度為40體積％至60體積％。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，在所述二氧化碳捕獲單元(34)中，使所述干燥陽極流(40)與易于吸收二氧化碳的液體溶劑接觸，以便形成所述貧二氧化碳陽極流(19)和包含載有二氧化碳的液體溶劑的液體底部流(202)。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，然后通過加熱所述液體底部流(202)，使吸收在所述液體底部流(202)中的二氧化碳部分地釋放，以便形成所述二氧化碳流(18)和部分再生的液體溶劑流(218)。

5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述液體底部流(202)通過與所述陽極氣流(36)和/或所述陰極氣流(38)的熱交換而被加熱，被加熱。

6.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在所述方法的執行期間產生的二氧化碳的至少80％被回收在所述二氧化碳氣流(18)中。

7.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述燃料進料流(35)為C1-C5烴流。

8.根據權利要求1或2所述的方法，其中，從所述二氧化碳捕獲單元(34)取出所述貧二氧化碳陽極流(19)的一部分(122)，然后在爐(120)中燃燒。

9.根據權利要求4所述的方法，其中，所述液體底部流(202)通過與流過閉合熱交換回路(134)的傳熱流體(136)的熱交換而至少部分地被加熱，所述傳熱流體(136)通過與所述陽極氣流(36)和/或所述陰極氣流(38)的熱交換而被加熱。

10.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在被注入到所述燃料電池單元(30)之前，所述一個燃料進料流(35)通過與所述陽極氣流(36)的熱交換而被加熱。

11.一種燃料電池設備(10)，其包括：

-燃料電池單元(30)，其包括用于引入燃料進料流(35)的入口(68)、用于引入富氧氣流(16)的入口(70)、用于回收陽極氣流(36)的出口(74)和用于回收陰極氣流(38)的出口(76)；

-后處理、冷卻和冷凝單元(32)，其用于冷卻和干燥所述陽極氣流(36)以形成干燥陽極流(40)；

-二氧化碳捕獲單元(34)，其用于形成二氧化碳氣流(18)和貧二氧化碳陽極流(19)，包括用于引入所述干燥陽極流(40)的入口(114)和用于回收所述貧二氧化碳陽極流(19)的出口(118)；

其特征在于，所述用于回收所述貧二氧化碳陽極流(19)的出口(118)連接到所述用于將所述燃料進料流(35)引入所述燃料電池單元(30)的入口(68)。