[发明专利]共用系统部件甲烷-电-氢可逆固体氧化物燃料电池系统

权利要求书

1.一种共用系统部件的甲烷-电-氢气可逆固体氧化物燃料电池系统，其特征在于；该系统可进行发电-电解模式的切换，当系统在发电模式下向外部输送电力，在电解模式下制取氢气存储，所述系统包含共用系统部件在发电模式和电解模式均可使用；所述共用系统部件分为共用冷系统部件与共用热系统部件，系统共用冷系统部件包括：混流器(3)、分流器(11)、天然气管道(14)，其为燃料与空气提供了流体通道与储存容器；系统公用热系统部件包括：燃料电池电堆(7)、给水换热器(1)、电堆燃料侧换热器(5)、电堆空气侧换热器(10)及燃烧器(9)，其承担功能如下：利用燃料电池电堆(7)高温尾气加热给水、燃料、及空气、为燃料电池电堆(7)提供燃料与空气、为系统的热管理与燃料管理提供保障。

2.根据权利要求1所述的一种共用系统部件的甲烷-电-氢气可逆固体氧化物燃料电池系统，其特征为：在系统发电模式下，系统部件连接方式如下：给水换热器(1)与换热式蒸汽发生器(15)、燃料换热器(16)、燃料重整器(4)、电堆燃料测换热器(5)、燃料电池电堆(7)串联连接，混流器(3)与燃料换热器(16)、燃料重整器(4)、电堆燃料测换热器(5)、分流器(11)、天然气管道(14)串联成回路、电堆燃料侧换热器(5)与分流器(11)、燃烧器(9)串联连接、电堆空气测换热器(10)与燃料电池电堆(7)串联连接，燃烧器(9)与分别与电堆空气测换热器(10)、燃料换热器(16)、换热式蒸汽发生器(15)、给水换热器(1)连接。

3.根据权利要求2所述的一种共用系统部件的甲烷-电-氢气可逆固体氧化物燃料电池系统，其特征为：所述的发电模式下的提质功能部件，该提质功能部件包括燃料换热器(16)、燃料重整器(4)；其中燃料换热器(16)利用燃烧器(9)提供的高温尾气加热供给燃料及给水，为燃料重整提供所需热量；燃料重整器(4)将掺氢甲烷重整为氢气送入电堆燃料测换热器(5)后进入电堆阳极进行反应。

4.根据权利要求2所述的一种共用系统部件的甲烷-电-氢气可逆固体氧化物燃料电池系统，其特征为：所述发电模式工作流程为：工业用水经过给水侧换热器(1)加热升温在换热式蒸汽发生器(15)中变为蒸汽与天然气管道(14)内的氢气与天然气一同通入混流器(3)，混合燃料在燃料换热器(16)中加热后通入燃料重整器(4)，在燃料重整器(4)中经过燃料重整后通入电堆燃料侧换热器(5)加热升温，然后进入燃料电池电堆(7)燃料电极；空气经电堆空气测换热器(10)加热升温，然后进入燃料电池电堆(7)空气电极；燃料电池电堆(7)内部氢气与空气中的氧气反应生成水，燃料电池电堆(7)燃料电极排出包含未反应的氢气与水蒸气经电堆燃料侧换热器(5)加热来自燃料重整器(4)的氢气，然后经分流器(11)进入燃烧器(9)，与来自燃料电池电堆(7)空气电极排出的贫氧空气燃烧；来自燃烧器(9)的高温尾气经电堆空气测换热器(10)加热供给空气，经给水加热器(1)加热给水，经燃料换热器(16)加热燃料，经换热式蒸汽发生器(15)产生蒸汽。

5.根据权利要求1所述的一种共用系统部件的甲烷-电-氢气可逆固体氧化物燃料电池系统，其特征为：在系统电解模式下，系统部件连接方式如下：给水换热器(1)与电蒸汽发生器(2)、混流器(3)、电堆燃料测换热器(5)串联连接，电堆燃料测换热器(5)与分流器(11)、冷凝器(12)汽水分离器(13)天然气管道(14)串联连接成回路，电堆空气测换热器(5)与燃料侧电加热器(6)、燃料电池电堆(7)串联连接成回路、电堆空气测换热器(10)与空气测电加热器(8)、燃料电池电堆(7)、燃烧器(9)串联连接成回路，电堆空气测换热器(10)与给水换热器(1)串联连接。