[发明专利]一种以氨气为载体的零碳排放固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统

权利要求书

1.一种以氨气为载体的零碳排放固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统，其特征在于：所述以氨气为载体的零碳排放固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统包括氨存储装置(1)、氨裂解装置(2)、分离器(3)、氮气储存装置(4)、换热器Ⅰ(5)、自动三向阀(6)、固体氧化物燃料电池(7)、空气压缩机(8)、换热器Ⅱ(9)、阀门（10）、氧气储存装置(11)、储电电池(12)、用户端（13）、燃烧室(14)、蒸汽发生器(15)、除水器(16)、电化学氨合成设备(17) 以及可再生能源发电系统(18)；所述氨存储装置(1)输出口与氨裂解装置(2)的氨入口相连，氨裂解装置(2)的输出口与分离器(3)的输入口相连，分离器(3)的氮气出口与氮气储存装置(4)的输入口相连，分离器(3)的氢气出口与连接换热器Ⅰ(5)的低温侧入口相连，换热器Ⅰ(5)的低温侧出口和自动三向阀(6)的氢气入口相连，自动三向阀(6)的氢气出口与固体氧化物燃料电池(7)的燃料极通道a的氢气入口相连，空气压缩机（8）的空气出口与换热器Ⅱ(9)的空气进口通过管道相连，换热器Ⅱ(9)的热空气出口与固体氧化物燃料电池(7)的空气极通道c的热空气入口相连，所述空气压缩机（8）与换热器Ⅱ(9)之间的管道上设有氧气进口，所述氧气进口与氧气存储装置(11)的氧气出口通过氧气管道相连，所述氧气管道上设有阀门(10)，固体氧化物燃料电池（7）的电力出口分别与储电电池(12)和用户端(13)相连，燃料极通道b的燃料极尾气出口与燃烧室(14)的燃料极尾气入口相连，空气极通道d的空气极尾气与燃烧室(14)的空气极尾气入口相连，所述燃烧室(14)的高温气体出口分别与氨裂解装置(2)的高温气体入口、换热器Ⅰ(5)高温侧入口、换热器Ⅱ(9)高温测入口相连；所述可再生能源发电系统(18)分别与储电电池(12)、用户端(13)、蒸汽发生器(15)、电化学氨合成设备(17)电连接，所述蒸汽发生器(15)的水蒸气出口与固体氧化物燃料电池(7)的燃料极通道b的水蒸气入口相连，燃料通道a的气体出口与自动三向阀(6)的氢气出口相连，自动三向阀(6)的氧气和水蒸气气体出口与除水器(16)的气体入口相连，除水器(16)的气体出口与氧气存储装置(11)的氧气入口相连，空气极通道c的氢气出口与电化学氨合成设备(17)的氢气入口相连，氮气储存装置(4)的输出口与电化学氨合成设备(17)的氮气入口相连，电化学氨合成设备(17)的出口与氨存储装置(1)输入口相连，储电电池(12)的电力出口分别与固体氧化物燃料电池(7)、电化学氨合成设备(17)电连接；所述固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统执行燃料电池循环时以氨存储装置(1)内的氨气为燃料，以固体氧化物燃料电池（7）为发电装置，向用户端（13）和储电电池(12)供电；执行可再生能源循环时利用可再生能源、空气和水向用户端（13）和储电电池(12)供电并制备氨气。

2.根据权利要求1所述以氨气为载体的零碳排放固体氧化物燃料电池与可再生能源联合发电系统，其特征在于：执行燃料电池循环时所述氨存储装置(1)中的氨气进入氨裂解装置(2)裂解为包含氮气和氢气的混合气，混合气经氨裂解装置(2)的输出口进入分离器(3)，分离器(3)内设有透氢膜将氮气和氢气进行分离；分离器(3)的氮气出口连接氮气储存装置(4)入口，将分离出的氮气在氮气储存装置(4)中存储起来；分离器(3)的氢气出口连接换热器Ⅰ(5)低温侧入口，将分离出的氢气在换热器Ⅰ(5)处加热升温；氢气经换热器Ⅰ(5)低温侧出口和自动三向阀(6)进入固体氧化物燃料电池(7)的燃料极通道a；同时空气进入空气压缩机(8)提升压力后，与来自氧气存储装置(11)的氧气汇集后，经换热器Ⅱ(9)升温后进入固体氧化物燃料电池(7)的空气极通道c，固体氧化物燃料电池(7)中发生电化学反应产生电能，向外供电，一部分经储电电池(12)存储，另一部分直接供给用户端(13)；固体氧化物燃料电池(7)的燃料极尾气流出至燃烧室(14)的燃料极尾气入口，固体氧化物燃料电池(7)的空气极尾气流出至燃烧室(14) 的空气极尾气入口，使燃料极未发生反应的燃料完全燃烧并产生高温气体；高温气体作为高温热源分成三路：燃烧室(14) 高温气体出口的高温气体第一路连接氨裂解装置(2)供热，第二路连接至换热器Ⅰ(5)高温侧入口加热氢气，第三路连接至换热器Ⅱ(9)高温测入口加热空气。