[发明专利]一种固体氧化物燃料电池尾气处理系统以及处理方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池尾气处理系统及其处理方法，所述系统包括固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池、热量输送控制系统、尾气传输系统、流量控制系统、CO/H₂回收传输系统、CO₂/H₂O回收系统、燃料供给系统、用电负载和低谷电/调峰电供电装置。所述系统利用固体氧化物燃料电池产生的尾气和热量，不仅为固体氧化物电解池提供热量，而且将尾气进行转化，提高固体氧化物燃料电池燃料能源利用率，减少污染物排放，以及降低了固体氧化物电解池的开路电压，降低了固体氧化物电解池的耗电量。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，涉及一种基于固体氧化物电解池的固体氧化物燃料电池尾气处理系统。

背景技术

化石能源的持续大量消耗造成了大气中CO₂浓度的不断增长，造成的温室效应逐年加重。开发和利用太阳能、风能和地热能等新能源，减少化石燃料的燃烧是践行节能减排的有效方式。其中，固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种高效且低污染的发电装置受到越来越多的关注。

固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，是最高效的燃料电池，其相比于其他类型燃料电池，除具备有燃料电池普遍的高效率，低污染等优点外，其全固体结构也带来了其他独有的优势。由于具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，固体氧化物燃料电池在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供及储能等民用领域，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动储能电源领域，都有广阔的应用前景。

目前，大部分固体氧化物燃料电池采用的燃料气体多为碳基燃料，如甲烷(CH₄)、一氧化碳(CO)、氢气(H₂)或天然气等，其反应尾气主要成份为高温CO₂和水蒸气，同时伴有部分未反应的燃料气。通常情况下，固体氧化物燃料电池的尾气处理方法为：采用尾气催化燃料器，将尾气中未反应的燃料气体直接催化燃烧为CO₂，除去有害气体后排入大气中。这样的处理方式虽然降低了污染物的排放量，但是同时将大量的CO₂排入大气，且大量的热量被浪费，无法实现环境友好发展，达到节能减排的目标。因此，减少尾气中的CO₂的排放是本领域的专家学者争相研究的课题。

当下减少CO₂排放的主要方法包括：提高能源生产率与使用率、燃料形式转换、CO₂捕获与封存、CO₂转化与利用等方法。其中采用技术手段将原来排放入大气的碳转化为可以继续使用并且能获得效益的碳，这种转化途径极具吸引力和发展前景。近年来，以固体氧化物电解池为基础的CO₂/H₂O高温共电解技术由于其环境友好、能源转换效率高、能源接入灵活、适应性强和有成本竞争力等优势逐渐受到人们的极大关注。固体氧化物电解池 (SOEC)是已发明的一种通过H₂O、CO₂等电解产生还原性气体的间接储能装置，它由陶瓷制成的固体氧化物组成，具有全固态结构、气体产物易分离和高电解速率及能量转化率等优势。