[发明专利]包括燃料排气处理器的燃料电池系统和其操作方法

说明书

本申请涉及一种包括燃料排气处理器的燃料电池系统以及其操作方法。提供一种燃料电池系统和方法，所述系统包括热箱、安置于所述热箱中的燃料电池堆叠、安置于所述热箱中的阳极尾气氧化器ATO以及与所述热箱流体连接的燃料排气处理器。所述燃料排气处理器包括：第一氢气泵，其被配置用于从所述燃料电池堆叠接收的阳极排气中提取氢气并将所述氢气输出到被提供至所述燃料电池堆叠的第一氢气流；第二氢气泵，其被配置用于从所述第一氢气泵输出的阳极排气提取氢气并将所述氢气输出至所述第一氢气流；以及第三氢气泵，其被配置用于从所述第二氢气泵输出的阳极排气提取氢气并将所述氢气输出至被提供至所述ATO的第二氢气流。

相关申请的交叉参考

本申请是要求2021年11月12日申请的美国临时申请第63/278,485号的权益的非临时申请，所述美国临时申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明各方面涉及燃料电池系统和方法，并且更具体地说，涉及包括被配置用于产生纯化的二氧化碳和氢气流的燃料排气处理模块的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池，例如固体氧化物燃料电池，是可将储存在燃料中的能量高效地转化为电能的电化学装置。高温燃料电池包括固体氧化物和熔融碳酸盐燃料电池。这些燃料电池可使用氢气和/或烃类燃料操作。存在多个种类的燃料电池，例如固体氧化物再生型燃料电池，这些燃料电池还允许反向操作，由此能使用电能作为输入将氧化燃料再还原成未氧化的燃料。

发明内容

根据各个实施例，提供一种燃料电池系统，其包含：热箱；安置于所述热箱中的燃料电池堆叠；安置于所述热箱中的阳极尾气氧化器(ATO)；以及燃料排气处理器，其与所述热箱流体连接并包含：第一氢气泵，其被配置用于从所述燃料电池堆叠接收的阳极排气中提取氢气并将所述氢气输出到被提供至所述燃料电池堆叠的第一氢气流；第二氢气泵，其被配置用于从所述第一氢气泵输出的阳极排气中提取氢气并将所述氢气输出至第一氢气流；和第三氢气泵，其被配置用于从所述第二氢气泵输出的阳极排气中提取氢气并将所述氢气输出到被提供至所述ATO的第二氢气流。

根据各个实施例，提供一种燃料电池系统，其包含：热箱；安置于所述热箱中的燃料电池堆叠；安置于所述热箱中的阳极尾气氧化器(ATO)；以及被配置用于从所述燃料电池堆叠接收阳极排气的再循环管道；与所述再循环管道流体连接的分流器；低温变换反应器；氢气分离器，所述氢气分离器包含：第一氢气泵、与所述第一氢气泵流体连接的第二氢气泵和与所述第二氢气泵流体连接的第三氢气泵；供应管道，其将所述分流器的出口与所述氢气分离器流体连接的；第一分离器管道，其将所述分流器与所述低温变换反应器流体连接；第二分离器管道，其将所述低温变换反应器与所述第一氢气泵流体连接；第一回流管道，其将所述分流器的出口与所述燃料电池堆叠流体连接；第二回流管道，其将所述分流器的出口或所述分离器管道与所述ATO流体连接；以及第三回流管道，其将所述分离器管道与所述第二回流管道流体连接。

根据各个实施例，提供一种燃料电池系统，其包含：热箱；安置于所述热箱中的燃料电池堆叠；安置于所述热箱中的阳极尾气氧化器(ATO)；以及燃料排气处理器，所述燃料排气处理器与所述热箱流体连接并包含：第一氢气泵，其被配置用于从所述燃料电池堆叠接收的阳极排气中提取氢气；和第二氢气泵，其被配置用于从所述第一氢气泵输出的阳极排气中提取氢气；其中所述第一氢气泵和所述第二氢气泵将氢气输出至所述热箱的一个或多个组件。

附图说明

并入本文并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示例实施例，并且与上文给出的总体描述和下文给出的详细描述一起用于解释本发明的特征。

图1是根据本公开各个实施例的固体氧化物燃料电池(SOFC)系统的示意图。

图2是根据本公开各个实施例，可包括在图1的SOFC系统中的燃料排气处理器的示意图。