[发明专利]以提高的CO2利用率操作的燃料电池的重整催化剂图案

权利要求书

1.一种用于产生电力的方法，所述方法包括：

使包括可重整燃料的燃料料流进入包括第一表面的燃料电池堆，所述第一表面包括第一部分，所述第一部分包括重整催化剂，所述第一表面的所述第一部分上的重整催化剂密度具有(a)20％到75％的最大催化剂密度与最小催化剂密度之间的差异或(b)20％到75％的最大催化剂活性与最小催化剂活性之间的差异；

在存在所述第一表面的情况下对所述可重整燃料的至少一部分进行重整以产生经重整的氢气；将所述可重整燃料的至少一部分、所述经重整的氢气的至少一部分或其组合引入到熔融碳酸盐燃料电池的阳极中；

将包括O₂和CO₂的阴极输入料流引入到所述熔融碳酸盐燃料电池的阴极中，所述熔融碳酸盐燃料电池的所述阴极中的流动方向与所述熔融碳酸盐燃料电池的所述阳极中的流动方向基本上正交；以及

在0.97或更低的转移率和60mA/cm²或更大的平均电流密度下操作所述熔融碳酸盐燃料电池，以产生电力、包括H₂、CO和CO₂的阳极排气以及包括2.0vol％或更少的CO₂、1.0vol％或更多的H₂O和1.0vol％或更多的O₂的阴极排气。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面的所述第一部分上的所述重整催化剂包括单调的催化剂密度变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述最大催化剂密度接近所述阳极的入口，或其中所述最大催化剂密度接近所述阴极的入口。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述最小催化剂密度接近所述阳极的出口，或其中所述最小催化剂密度接近所述阴极的出口。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述重整催化剂包括多条催化剂颗粒线。

6.根据权利要求5所述的方法，其中对所述可重整燃料的所述至少一部分进行重整包括使所述可重整燃料的所述至少一部分在基本上平行于所述催化剂颗粒线的方向上于所述催化剂颗粒线之上流动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一表面进一步包括第二部分，所述第二部分包括恒定催化剂密度和恒定催化剂活性中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二部分接近所述阴极的入口或其所述阳极的入口。

9.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述燃料电池堆包括与所述阳极相关联的重整元件，并且其中所述第一表面包括所述重整元件的内表面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述燃料电池堆内位于所述重整元件与所述阳极之间的隔板处的温度变化为70℃或更小。

11.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述第一表面包括所述阳极的内表面。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述燃料电池堆内位于所述阳极与另一个元件之间的隔板处的温度变化为70℃或更小。

13.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述阴极输入料流包括5.0vol％或更少的CO₂。

14.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述阴极排气包括1.0vol％或更少的CO₂，或其组合。

15.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述转移率为0.95或更低。