[实用新型]一种混合高温燃料电池发电系统

说明书

本实用新型公开了一种混合高温燃料电池发电系统，包括天然气重整、固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池串联组成，固体氧化物燃料电池尾气作为熔融碳酸盐燃料电池的燃料来源，二氧化碳经过多次循环参与熔融碳酸盐燃料电池的反应，实现混合发电系统最大燃料利用率和功率，降低了天然气二氧化碳的排放，实现清洁发电和综合利用。

技术领域

本实用新型属于高温燃料电池发电技术领域，特别涉及一种混合高温燃料电池发电系统。

背景技术

高温燃料电池(固体氧化物燃料电池SOFC和熔融碳酸盐燃料电池MCFC)作为一种发电效率高，二氧化碳排放低的发电装置，在未来可以取代传统的燃烧式发电机，高温燃料电池可以通过重整操作直接使用各种燃料，并且燃料来源在许多化工生产中容易获得。天然气需要在燃料电池内部(外部)进行重整得到富氢气体，进行发电。内重整过程中，为防止燃料电池积碳需通入过量的水蒸气，但会稀释氢气的浓度，阳极会形成氧化镍并降低电池的性能，在固体氧化物燃料电池的运行中采用中等的燃料利用率，此时固体氧化物燃料电池尾气中含有一定的氢气和一氧化碳，这些燃料也可以产生额外的电力，但是目前并没有较好的方案解决固体氧化物燃料电池存在燃料利用率的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种混合高温燃料电池发电系统，进一步提高燃料电池燃料利用率，降低二氧化碳的排放。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种混合高温燃料电池发电系统，包括燃料电池，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池的混合串联，其中，天然气与水单元连接在重整器单元入口，重整器单元的出口连接在固体氧化物燃料电池的阳极进气口，固体氧化物燃料电池阳极尾气出口连接至熔融碳酸盐燃料电池的阳极进气口；空气单元出气口连接至固体氧化物燃料电池阴极单元的进气口，固体氧化物燃料电池的阴极尾气出口连接至熔融碳酸盐燃料电池的阴极进气口；熔融碳酸盐燃料电池的阳极尾气及阴极尾气均连接至催化燃烧单元的进气口，催化燃烧单元的二氧化碳出气口连接至熔融碳酸盐燃料电池的阴极进气口。

进一步的，所述天然气单元与重整器单元之间、以及水单元与重整器单元之间、以及空气单元与固体氧化物燃料电池的阴极之间均连接有预热单元。

进一步的，所述固体氧化物燃料电池阳极与熔融碳酸盐燃料电池的阳极之间、以及固体氧化物燃料电池阴极与熔融碳酸盐燃料电池的阴极之间、以及催化燃烧单元的二氧化碳出气口与熔融碳酸盐燃料电池的阴极之间均设置有换热单元。

进一步的，催化燃烧单元的废气出口进入下一单元。

进一步的，天然气重整温度为700℃，固体氧化物燃料电池反应温度为800℃，熔融碳酸盐燃料电池反应温度为650℃。

进一步的，熔融碳酸盐燃料电池的阴极进气口还连接有其他二氧化碳源。

本实用新型提供的一种混合高温燃料电池发电系统的发电方法为，天然气与水经过预热进入重整器单元，重整后的气体进入预热单元，预热后的气体进入固体氧化物燃料电池阳极，空气经过压缩预热进入固体氧化物燃料电池阴极单元，固体氧化物燃料电池进行反应发电，发电过程中产生阳极尾气和阴极尾气，其中，固体氧化物燃料电池阳极尾气和阴极尾气分别经过换热器进入熔融碳酸盐燃料电池的阳极进气口和阴极进气口，熔融碳酸盐燃料电池进行反应发电，发电过程中产生的阳极尾气和阴极尾气均进入催化然绕单元进行催化燃烧，燃烧后得到的二氧化碳再循环进入熔融碳酸盐燃料电池阴极进气口，参与熔融碳酸盐燃料电池的反应发电。

进一步的，所述固体氧化物燃料电池的阳极尾气中含有未参与反应的氢气和一氧化碳，阴极尾气中含有空气。

进一步的，固体氧化物燃料电池的阳极尾气和阴极尾气经换热器换热达到650℃后进入熔融碳酸盐燃料电池。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：