[发明专利]燃料电池系统及操作方法

权利要求书

1.一种操作熔融碳酸盐燃料电池的方法，其包括：

将包括分子氢的含氢流提供至熔融碳酸盐燃料电池阳极；

使用热源加热烃流，所述烃流的至少大部分由在20℃和大气压下为液体的烃组成，所使用的热源包括来自所述熔融碳酸盐燃料电池阳极的阳极排气；

使所述经加热的烃流的至少一部分与催化剂接触以产生包括气态烃、氢和至少一种碳氧化物的蒸汽重整进料；

自所述蒸汽重整进料分离所述分子氢的至少一部分；和

将所述分离的分子氢的至少一部分作为所述包括分子氢的流的至少一部分提供至所述熔融碳酸盐燃料电池阳极。

2.如权利要求1的方法，其中所述烃流包括至少一种具有4至25的碳数的烃。

3.如权利要求1的方法，其中所述烃流包括柴油烃。

4.如权利要求1的方法，其中自进料流分离的分子氢含有至少约0.6摩尔份数的分子氢或至少约0.95摩尔份数的分子氢。

5.如权利要求1的方法，进一步包括使所述进料流的至少一部分与催化剂接触以产生包括分子氢和二氧化碳的重整的产物气体，自所述重整的产物气体分离所述分子氢；和将所述分子氢提供至所述熔融碳酸盐燃料电池阳极。

6.如权利要求1的方法，进一步包括使所述进料流的至少一部分与催化剂接触以产生包括分子氢和二氧化碳的重整的产物气体，自所述重整的产物气体分离所述二氧化碳和将所述二氧化碳提供至所述熔融碳酸盐燃料电池的阴极。

7.如权利要求1的方法，进一步包括以一定速率将所述包括分子氢的流提供至所述熔融碳酸盐燃料电池阳极，以使得阳极排气流中的水与分子氢的摩尔比率为至多1.0。

8.如权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：将氢耗尽的流由高温氢分离装置分离至氧化单元，所述氢耗尽的流包括一种或多种气态烃和至少一种碳氧化物；使所述氢耗尽的流的至少一部分与氧化剂接触以产生包括二氧化碳的经加热的流，和将来自所述经加热的流的热的至少一部分提供至所述烃流。

9.如权利要求1的方法，进一步包括使所述分子氢的至少一部分在所述熔融碳酸盐燃料电池的阳极中的一个或多个阳极电极处与氧化剂混合，和以至少0.1W/cm²的电功率密度自所述熔融碳酸盐燃料电池产生电。

10.一种熔融碳酸盐燃料电池系统，其包括：

熔融碳酸盐燃料电池；

一个或多个重整器，其可操作地耦合至所述熔融碳酸盐燃料电池，至少一个重整器被设置以接收来自所述熔融碳酸盐燃料电池的阳极排气且接收其至少大部分由在20℃和大气压下为液体的烃组成的烃流，且允许所述阳极排气与所述烃流充分地混合以至少部分地重整所述烃中的某些烃以产生重整的产物流；和

高温氢分离装置，其为所述重整器中的至少一个的部分或耦合至所述重整器中的至少一个且可操作地耦合至所述熔融碳酸盐燃料电池，其中所述高温氢分离装置包括一个或多个高温氢分离薄膜且被设置以接收重整的产物流且将包括分子氢的流提供至所述熔融碳酸盐燃料电池。