CN103238245A - 固体氧化物燃料电池系统及其操作方法 - Google Patents

固体氧化物燃料电池系统及其操作方法 Download PDF

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Abstract

固体氧化物燃料电池系统（10）包括固体氧化物燃料电池堆（12）和电化学装置（14）。固体氧化物燃料电池堆（12）包括至少一个固体氧化物燃料电池（16），每个固体氧化物燃料电池（16）包括电解质（18）、阳极（20）和阴极（22）。氧化剂供应部（24）被设置为将氧化剂提供到至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22），燃料供应部（26）被设置为将燃料提供到至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）。电化学装置（14）包括电解质（34）、阳极（36）和阴极（38）。用于将来自至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到电化学装置（14）的阳极（36）的装置（28、50、52）、用于将来自至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到电化学装置（14）的阴极（38）的装置（32、50、58）。在使用中，电化学装置（14）被设置为从电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中去除氧气，所述电化学装置（14）被设置为通过电解质（34）将氧气从电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中传递到所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料。电化学装置（14）被设置为将电化学装置（14）的阳极（34）处的未使用的燃料氧化，以及装置（32、60、62、68）用于将来自电化学装置（14）的阴极（38）的去除氧气的未使用的燃料部分提供到至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）。

Description

固体氧化物燃料电池系统及其操作方法
本发明涉及高温燃料电池系统，具体地涉及固体氧化物燃料电池系统。
在已知的固体氧化物燃料电池系统中，同提供到固体氧化物燃料电池的阳极的新鲜燃料一起，离开固体氧化物燃料电池的阳极的废气的第一部分被循环回到固体氧化物燃料电池的阳极，以提供用于处理新鲜燃料的蒸汽。另外，离开固体氧化物燃料电池的阳极的废气的第二部分被提供到燃烧器并且在燃烧器中燃烧。燃烧的废气用于将反应物和固体氧化物燃料电池加热到在固体氧化物燃料电池中发生电化学反应的适当温度。然而，在燃烧器中燃烧的燃料的量超过了将反应物和固体氧化物燃料电池加热到发生电化学反应的适当温度所需的量，这降低了总体转换效率。将以低效率在固体氧化物燃料电池中进行燃料的完全的电化学转换。在固体氧化物燃料电池的废气中产生氧化气氛将对固体氧化物燃料电池的设计带来问题，并且将对选择用于固体氧化物燃料电池的材料带来问题，例如，需要抗氧化的材料。
因此，本发明力图提供一种新颖的固体氧化物燃料电池系统，其减少并且优选地克服上述问题。
因此，本发明提供一种固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池堆和电化学装置，所述固体氧化物燃料电池堆包括至少一个固体氧化物燃料电池，每个固体氧化物燃料电池包括电解质、阳极和阴极，氧化剂供应部被设置为将氧化剂提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极，燃料供应部被设置为将燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极，电化学装置包括电解质、阳极和阴极，存在用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到所述电化学装置的阴极的装置、用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分输送到所述电化学装置的阳极的装置，其中所述电化学装置被设置为从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中去除氧气，所述电化学装置被设置为通过电解质将氧气从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料，还存在用于将来自所述电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料部分提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极。
可以存在用于将所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料部分和氧气提供到燃烧室的装置。
可以存在用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室的装置，电化学装置被设置为通过电解质将氧气从电化学装置的阴极处的未使用的燃料中传送到电化学装置的阳极，以及可以存在用于将所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料部分和氧气提供到燃烧室的装置。
所述固体氧化物燃料电池系统可以包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括压缩机和被设置为驱动所述压缩机的涡轮，所述压缩机被设置为将所述氧化剂的至少一部分提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极。
用于将来自所述电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料部分提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的装置可以包括：用于将来自电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料部分和由燃料供应部提供的燃料进行混合的装置。
用于将来自电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料部分和由燃料供应部提供的燃料进行混合的装置可以包括燃料喷射器。
所述固体氧化物燃料电池系统可以包括用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的装置。
用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的装置可以包括：用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂部分与由所述氧化剂供应部提供的氧化剂进行混合的装置。
用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂部分与由所述氧化剂供应部提供的氧化剂进行混合的装置可以包括氧化剂喷射器。
所述固体氧化物燃料电池系统可以包括用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂的一部分提供到所述燃烧室的装置。
所述固体氧化物燃料电池系统可以包括用于将来自所述燃烧室的废气提供到所述燃气涡轮发动机的涡轮的装置。
用于将来自所述燃烧室的废气提供到所述燃气涡轮发动机的涡轮的装置可以包括换热器。
用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的装置可以包括换热器。
所述固体氧化物燃料电池堆可以被设置为向所述电化学装置提供电力。
所述燃气涡轮发动机的所述涡轮可以被设置为驱动发电机。
所述发电机可以被设置为向所述电化学装置提供电力。
本发明还提供一种固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池堆和电化学装置，所述固体氧化物燃料电池堆包括至少一个固体氧化物燃料电池，每个固体氧化物燃料电池包括电解质、阳极和阴极，所述固体氧化物燃料电池系统还包括被设置为将氧化剂提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的氧化剂供应部、被设置为将燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的燃料供应部、用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室的装置、用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的装置，所述电化学装置包括电解质、阳极和阴极，其中，用于将未使用的燃料的一部分提供到燃烧室的装置被设置为将未使用的燃料提供到电化学装置的阳极，以及用于将未使用的燃料的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的装置被设置为将未使用的燃料提供到所述电化学装置的阴极，其中所述电化学装置被设置为从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中去除氧气，所述电化学装置被设置为通过电解质将氧气从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料，以及所述电化学装置被设置为将所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料氧化。
本发明还提供一种操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池堆和电化学装置，所述固体氧化物燃料电池堆包括至少一个固体氧化物燃料电池，每个固体氧化物燃料电池包括电解质、阳极和阴极，所述电化学装置包括电解质、阳极和阴极，所述方法包括以下步骤：将氧化剂提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极，将燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极，将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到所述电化学装置的阴极，将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到所述电化学装置的阳极，从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中去除氧气，通过所述电解质将氧气从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料，以及将来自所述电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极。
所述方法可以包括将所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料部分和氧气提供到燃烧室。
所述方法可以包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室，通过所述电解质将氧气从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置的阳极，以及将所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料部分和氧气提供到所述燃烧室。
所述固体氧化物燃料电池系统可以包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括压缩机和被设置为驱动所述压缩机的涡轮，所述方法包括将所述氧化剂的至少一部分经由所述压缩机提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极。
所述方法可以包括以下步骤：将来自所述电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料部分和由燃料供应部提供的燃料进行混合。
所述方法可以包括以下步骤：使用燃料喷射器将来自所述电化学装置的阴极的去除氧气的未使用的燃料部分和由燃料供应部提供的燃料进行混合。
所述方法可以包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极。
所述方法可以包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂部分与由所述氧化剂供应部提供的氧化剂进行混合。
所述方法可以包括以下步骤：使用氧化剂喷射器将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂部分与由所述氧化剂供应部提供的氧化剂进行混合。
所述方法可以包括以下步骤：将来自所述电化学装置的阳极的未使用的燃料部分提供到燃烧室。
所述方法可以包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用的氧化剂的一部分提供到所述燃烧室。
所述方法可以包括将来自所述燃烧室的废气提供到所述燃气涡轮发动机的涡轮。
所述方法可以包括向所述电化学装置提供电力。
所述方法可以包括使用所述燃气涡轮发动机的涡轮驱动发电机。
所述方法可以包括从所述发电机向所述电化学装置提供电力。
本发明还提供一种操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池堆和电化学装置，所述固体氧化物燃料电池堆包括至少一个固体氧化物燃料电池，每个固体氧化物燃料电池包括电解质、阳极和阴极，所述电化学装置包括电解质、阳极和阴极，所述方法包括以下步骤：将氧化剂提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极，将燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极，将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室，将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用的燃料的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极，将未使用的燃料部分经由所述电化学装置的阳极提供到燃烧室，将未使用的燃料部分经由所述电化学装置的阴极提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极，从所述电化学装置的阴极处的未使用的燃料中去除氧气，通过所述电解质将氧气从所述电化学装置的所述阴极处的未使用的燃料中传递到所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料，并且使得所述电化学装置的阳极处的未使用的燃料氧化。
将参照附图通过示例更完整地描述本发明，其中：
图1是根据本发明的第一固体氧化物燃料电池系统的示意图。
图2是根据本发明的第二固体氧化物燃料电池系统的示意图。
图3是根据本发明的第三固体氧化物燃料电池系统的示意图。
图4是根据本发明的第四固体氧化物燃料电池系统的示意图。
如图1所示，固体氧化物燃料电池系统10包括固体氧化物燃料电池堆12和电化学装置14。固体氧化物燃料电池堆10包括至少一个固体氧化物燃料电池16，优选地包括多个固体氧化物燃料电池16，并且每个固体氧化物燃料电池16包括电解质18、阳极20和阴极22。氧化物供应部24被设置为向每个固体氧化物燃料电池16的阴极22供应氧化物，并且燃料供应部26被设置为向每个固体氧化物燃料电池16的阳极20供应燃料。存在用于将来自每个固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室30的装置28，以及存在用于将来自每个固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供回每个固体氧化物燃料电池16的阳极20的装置32。电化学装置14包括电解质34、阳极36和阴极38。用于将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室30的装置28被设置为将未使用的燃料提供到电化学装置14的阳极36，用于将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供回固体氧化物燃料电池16的阳极16的装置32被设置为将未使用的燃料的一部分提供到电化学装置14的阴极38。电化学装置14被设置为从电化学装置14的阴极38处的未使用的燃料中去除氧气。电化学装置14被设置为将氧气通过电解质34从电化学装置14的阴极38处的未使用的燃料中传送到电化学装置14的阳极36处的未使用的燃料，并且电化学装置14被设置为使用通过电解质34传送的氧气以将电化学装置14的阳极36处的未使用的燃料氧化。电化学装置14被提供电力以从电化学装置14的阴极38处的未使用的燃料中去除氧气。
用于将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室30的装置28被设置为将未使用的燃料从阳极20经由管路50和管路52提供到电化学装置14的阳极36。管路56将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料以及从在电化学装置14的阴极38中来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料传送的额外氧气，从电化学装置14的阳极36携带到燃烧室30。用于将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供回固体氧化物燃料电池16的阳极20的装置32被设置为将未使用的燃料从阳极20经由管路50和管路58提供到电化学装置14的阴极38。管路60将来自固体氧化物燃料电池16的阳极的未使用的燃料（已由电化学装置14去除了氧气）从电化学装置14的阴极38携带到燃料喷射器62的副入口64。燃料从燃料供应部26提供到燃料喷射器62的主入口66。燃料喷射器62的出口被设置为将新鲜燃料和来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分经由管路68和重整器（reformer）69提供到固体氧化物燃料电池16的阳极20。重整器69被设置为重整燃料。
固体氧化物燃料电池系统10包括燃气涡轮发动机40，燃气涡轮发动机40包括压缩机42和被设置为驱动压缩器42的涡轮44。压缩机42被设置为将氧化剂的至少一部分提供到固体氧化物燃料电池16的阴极22。氧化剂供应部24被设置为将氧化剂经由压缩机42提供到固体氧化物燃料电池16的阴极22。涡轮44可以被设置为驱动发电机46。
固体氧化物燃料电池系统10还包括用于将来自固体氧化物燃料电池16的阴极22的未使用的氧化剂的一部分提供回固体氧化物燃料电池16的阴极22的装置48。用于将来自固体氧化物燃料电池16的阴极22的未使用的氧化剂的一部分提供回固体氧化物燃料电池16的阴极的装置48被设置为将未使用的氧化剂从阴极22经由管路70和管路74提供到氧化剂喷射器76的副入口78。氧化剂从氧化剂供应部24经由燃气涡轮发动机40的压缩机42和管路82供应到氧化剂喷射器76的主入口80。氧化剂喷射器76的出口被设置为将新鲜氧化剂和来自固体氧化物燃料电池16的阴极22的未使用的氧化剂的一部分经由管路84提供到固体氧化物燃料电池16的阴极22。重整器69被设置为与管路70中的来自阴极22的未使用的氧化剂是换热关系，从而未使用的氧化剂为重整器69的重整反应提供热量。
来自固体氧化物燃料电池16的阴极22的未使用的氧化剂的一部分从固体氧化物燃料电池16的阴极22经由管路70和管路72提供到燃烧室30。从固体氧化物燃料电池16的阴极22提供到燃烧室30的未使用的燃料的一部分在从固体氧化物燃料电池16的阴极22供应的未使用的氧化剂的一部分中燃烧，以产生热气，并且这些热气经由管路86提供到燃气涡轮发动机40的涡轮44以驱动压缩机42和发电机46。热气接着经由废气管路88离开涡轮44到达大气。
电化学装置14可以由固体氧化物燃料电池堆12、发电机46或者其它适当电源（例如电池或者电网）供电。
本发明从固体氧化物燃料电池16的阳极20循环返回到固体氧化物燃料电池16阳极20的未使用的燃料中去除氧气、氧化剂，并且增加了循环返回固体氧化物燃料电池16的阳极20的燃料的量或者比例，因而使得减少了燃料供应部26向固体氧化物燃料电池16的阳极20供应的燃料的量或者比例。这提供了由燃料供应部26供应的燃料的高利用率，维持了固体氧化物燃料电池堆12的出口处的易燃燃料的大量分压，因此增加了固体氧化物燃料电池系统10的整体效率。
燃料供应部26可以提供氢气，在这种情况下在燃料喷射器62和固体氧化物燃料电池16的阳极20之间的管路68中不需要重整器69。如果固体氧化物燃料电池16在固体氧化物燃料电池16的阳极20上重整燃料，则在燃料喷射器62和固体氧化物燃料电池16的阳极20之间的管路68中可以不需要重整器69。燃料供应部26可以提供通过重整碳氢化合物而生产的合成气或类似的燃气混合物。合成气是氢气和一氧化碳的混合物并且可以包含甲烷。
如图2所示，固体氧化物燃料电池系统110包括固体氧化物燃料电池堆12和电化学装置14。图2所示的固体氧化物燃料电池系统110与图1所示的固体氧化物燃料电池系统大致相同，并且相同的附图标记表示相同部件。图2的区别在于设置有换热器90。燃烧室30和燃气涡轮发动机40的涡轮44之间的管路86通过换热器90中的第一通道或者多个第一通道92延伸，氧化剂喷射器76和固体氧化物燃料电池16的阴极22之间的管路84通过换热器90中的第二通道或者多个第二通道94延伸。换热器90的第一通道92和第二通道94被设置为将热量从第一通道92中的热气传递到第二通道94中的氧化剂，以预加热供应到固体氧化物燃料电池16的阴极22的氧化剂。
如图3所示，固体氧化物燃料电池系统210包括固体氧化物燃料电池堆12和电化学装置14。图3所示的固体氧化物燃料电池系统210与图1所示的固体氧化物燃料电池系统大致相同，用相同的附图标记表示相同部件。图3还包括用于将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室30的装置28C，装置28C被设置为将来自阳极20的未使用的燃料经由管路50和管路52提供到电化学装置14的阳极36。管路56将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料以及从在电化学装置14的阴极38中来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料传送的额外氧气，从电化学装置14的阳极36携带到燃烧室30。用于将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供回固体氧化物燃料电池16的阳极16的装置32被设置为将来自阳极20的未使用的燃料经由管路50和管路58提供到电化学装置14的阴极38。图3的区别在于提供有将管路52和56相互连接的管路57，以将未使用的燃料的一部分从固体氧化物燃料电池16的阳极20经由管路56直接输送到燃烧室30。
如图4所示，固体氧化物燃料电池系统310包括固体氧化物燃料电池堆12和电化学装置14。图4所示的固体氧化物燃料电池系统310与图2所示的固体氧化物燃料电池系统大致相同，用相同的附图标记表示相同部件。图4包括装置28F和装置32F，装置28F将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室30，装置28F被设置为将未使用的燃料提供到电化学装置14的阳极36，装置32F将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料的一部分提供回固体氧化物燃料电池20的阳极16，装置32F被设置为将未使用的燃料的一部分提供到电化学装置14的阴极38。管路56F将来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用的燃料以及从在电化学装置14的阴极38中来自固体氧化物燃料电池16的阳极20的未使用燃料传送的额外氧气，从电化学装置14的阳极36携带到燃烧室30。管路106将热废气从燃烧室30提供到喷射器100的副入口102，并且喷射器100将来自燃烧室30的热废气和来自电化学电池14的阳极36的氧气经由管路108和管路72E通过换热器90提供到第一通道92。来自固体氧化物燃料电池16的阴极22的未使用的氧化剂的一部分从固体氧化物燃料电池16的阴极22经由管路70和管路72E提供到换热器90中的第一通道92。来自固体氧化物燃料电池16的阴极22的未使用的氧化剂的一部分被再次提供到氧化剂喷射器76的副入口78。通过换热器90离开第一通道92的热气的第一部分经由管路112和管路114提供到燃气涡轮发动机40的涡轮44以驱动压缩机42和发电机46。热气接着经由废气管路88离开涡轮44到达大气。通过换热器90离开第一通道92的热气的第二部分经由管路112和管路116被提供到燃烧室30。管路118将由压缩机42在管路82中提供的氧化剂的一部分提供到喷射器100的主入口104。

Claims (23)

1.一种固体氧化物燃料电池系统（10），所述固体氧化物燃料电池系统（10）包括固体氧化物燃料电池堆（12）、氧化剂供应部（24）和燃料供应部（26），所述固体氧化物燃料电池堆（12）包括至少一个固体氧化物燃料电池（16），每个固体氧化物燃料电池（16）包括电解质（18）、阳极（20）和阴极（22），所述氧化剂供应部（24）被设置为将氧化剂提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22），所述燃料供应部（26）被设置为将燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20），其特征在于：电化学装置（14），所述电化学装置（14）包括电解质（34）、阳极（36）和阴极（38）；用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到所述电化学装置（14）的阴极（38）的装置（32、50、58）、用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分输送到所述电化学装置（14）的阳极（36）的装置（28、50、52），其中，所述电化学装置（14）被设置为从所述电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中去除氧气，所述电化学装置（14）被设置为通过所述电解质（34）将氧气从所述电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料；以及用于将来自所述电化学装置（14）的阴极（38）的去除氧气的未使用的燃料部分提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的装置（32、50、62、68）。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括用于将所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料部分和氧气提供到燃烧室（30）的装置（28、56）。
3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室（30）的装置（28），所述电化学装置（14）被设置为将氧气通过所述电解质（34）从所述电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置（14）的阳极（36），并且所述固体氧化物燃料电池系统包括用于将所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料部分和氧气提供到所述燃烧室（30）的装置（56）。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括燃气涡轮发动机（40），所述燃气涡轮发动机（40）包括压缩机（42）和被设置为驱动所述压缩机（42）的涡轮（44），所述压缩机（42）被设置为将所述氧化剂的至少一部分提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的装置（48）。
6.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的未使用的氧化剂的一部分提供到所述燃烧室（30）的装置（70、72）。
7.根据权利要求5或者6所述的固体氧化物燃料电池系统，所述固体氧化物燃料电池系统包括用于将所述燃烧室（30）的废气提供到所述燃气涡轮发动机（40）的涡轮（44）的装置（86）。
8.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池系统，其中，用于将来自所述燃烧室（30）的废气提供到所述燃气涡轮发动机（40）的涡轮（44）的装置包括换热器（90）。
9.根据权利要求5所述的固体氧化物燃料电池系统，其中，用于将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的装置包括换热器（90）。
10.根据权利要求1到9中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中，所述固体氧化物燃料电池堆（12）被设置为向所述电化学装置（14）提供电力。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中，所述燃气涡轮发动机（40）的所述涡轮（44）被设置为驱动发电机（46）。
12.根据权利要求11所述的固体氧化物燃料电池系统，其中，所述发电机（46）被设置为向所述电化学装置（14）提供电力。
13.一种操作固体氧化物燃料电池系统（10）的方法，所述固体氧化物燃料电池系统（10）包括固体氧化物燃料电池堆（12）和电化学装置（14），所述固体氧化物燃料电池堆（12）包括至少一个固体氧化物燃料电池（16），每个固体氧化物燃料电池（16）包括电解质（18）、阳极（20）和阴极（22），所述电化学装置（14）包括电解质（34）、阳极（36）和阴极（38），所述方法包括以下步骤：将氧化剂提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22），将燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20），将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到所述电化学装置（14）的阴极（38），将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到所述电化学装置（14）的阳极（36），从所述电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中去除氧气，通过所述电解质（34）将氧气从所述电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料，并且将来自所述电化学装置（14）的阴极（38）的去除氧气的未使用的燃料提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方包括以下步骤：将所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料部分和氧气提供到燃烧室（30）。
15.根据权利要求13所述的方法，所述方包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阳极（20）的未使用的燃料的一部分提供到燃烧室（30），通过所述电解质（34）将氧气从所述电化学装置（14）的阴极（38）处的未使用的燃料中传送到所述电化学装置（14）的阳极（36），并且将所述电化学装置（14）的阳极（36）处的未使用的燃料部分和氧气提供到所述燃烧室（30）。
16.根据权利要求13到15中任一项所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，其中，所述固体氧化物燃料电池系统（10）包括燃气涡轮发动机（40），所述燃气涡轮发动机（40）包括压缩机（42）和被设置为驱动所述压缩机（42）的涡轮（44），所述方法包括以下步骤：将所述氧化剂的至少一部分经由所述压缩机（42）提供到所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）。
17.根据权利要求13到16中任一项所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的未使用的氧化剂的一部分提供回所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）。
18.根据权利要求13到17中任一项所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：将来自所述电化学装置（14）的阳极（36）的未使用的燃料部分提供到燃烧室（30）。
19.根据权利要求18所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：将来自所述至少一个固体氧化物燃料电池（16）的阴极（22）的未使用的氧化剂的一部分提供到所述燃烧室（30）。
20.根据权利要求18或者19所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：将来自所述燃烧室（30）的废气提供到所述燃气涡轮发动机（40）的所述涡轮（44）。
21.根据权利要求13到20中任一项所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：向所述电化学装置（14）提供电力。
22.根据权利要求13到21中任一项所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：使用所述燃气涡轮发动机（40）的所述涡轮（44）驱动发电机（46）。
23.根据权利要求22所述的操作固体氧化物燃料电池系统的方法，所述方法包括以下步骤：从所述发电机（46）向所述电化学装置（14）提供电力。
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