[发明专利]用于产生电力的基于燃料电池的方法

权利要求书

1.一种用于产生电力的方法，包括：

在重整反应器中，使蒸汽和含有一或多种气态烃的进料的混合物与重整催化剂在至少400℃的温度下接触以产生包括氢和二氧化碳的重整产物气体；

使含有至少0.6摩尔分数的氢的第一气流从重整产物气体分离；

将第一气流供应给固体氧化物燃料电池的阳极；

在固体氧化物燃料电池的阳极中的一或多个阳极电极处使第一气流与氧化剂混合以按照至少0.4W/cm²的电力密度产生电力；

使包括氢和水的阳极排气流从固体氧化物燃料电池分离；和

在重整反应器中，在蒸汽和进料的混合物与热源之间进行热交换，所述热源选自由阳极排气流、从燃料电池分离的阴极排气流、以及阳极排气流和阴极排气流两者组成的组；

其中，以不多于每kWh所产生电力400g的速率产生二氧化碳。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一气流按照能有效地以至少0.5W/cm²、至少0.75W/cm²、至少1W/cm²、至少1.25W/cm²或至少1.5W/cm²的电力密度产生电力的选定速率供应给阳极。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，以每kWh所产生电力至多350g或每kWh所产生电力至多300g的速率产生二氧化碳。

4.如权利要求1或权利要求2-3中任一项所述的方法，其中，所述第一气流供应给阳极的速率选定成使得在燃料电池中形成的水量相对于阳极排气中的氢量的比率为至多1.0、至多0.75、至多0.67、至多0.43、至多0.25或至多0.11。

5.如权利要求1或权利要求2-4中任一项所述的方法，其中，所述第一气流以选定速率供应给阳极以有效地产生含有至少0.6、至少0.7、至少0.8或至少0.9摩尔分数的氢的阳极排气流。

6.如权利要求1或权利要求2-5中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

使氢从阳极排气流分离以形成含有氢的第二气流；和

将第二气流供应给固体氧化物燃料电池的阳极；及

在固体氧化物燃料电池的阳极中的一或多个阳极电极处使第二气流与氧化剂混合以产生电力。

7.一种用于产生电力的方法，包括：

在预重整反应器中，使蒸汽和进料前体的混合物与预重整催化剂在至少600℃的温度下接触以产生包括一或多种气态烃的进料，所述进料前体包含在大气压下在20℃时为液态并且在大气压下在高达400℃的温度时能汽化的可汽化烃；

在重整反应器中，使进料和蒸汽的混合物与重整催化剂在至少400℃的温度下接触以产生包括氢和二氧化碳的重整产物气体；

使含有至少0.6摩尔分数的氢的第一气流从重整产物气体分离；

将第一气流供应给固体氧化物燃料电池的阳极；

在固体氧化物燃料电池的阳极中的一或多个阳极电极处使第一气流与氧化剂混合以按照至少0.4W/cm²的电力密度产生电力；和

使包括氢和水的阳极排气流从固体氧化物燃料电池分离；和

在预重整反应器中，在蒸汽和进料前体的混合物与热源之间进行热交换，所述热源选自由阳极排气流、从燃料电池分离的阴极排气流、以及阳极排气流和阴极排气流两者组成的组；

其中，以不多于每kWh所产生电力400g的速率产生二氧化碳。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第一气流按照能有效地以至少0.5W/cm²、至少0.75W/cm²、至少1W/cm²、至少1.25W/cm²或至少1.5W/cm²的电力密度产生电力的选定速率供应给阳极。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中，以每kWh所产生电力至多350g或每kWh所产生电力至多300g的速率产生二氧化碳。

10.如权利要求7或权利要求8-9中任一项所述的方法，其中，所述第一气流供应给阳极的速率选定成使得在燃料电池中形成的水量相对于阳极排气中的氢量的比率为至多1.0、至多0.75、至多0.67、至多0.43、至多0.25或至多0.11。