CN105580178A - 用于高温电池系统的再循环设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种用于高温燃料电池系统或电解电池系统的再循环设备，所述系统中的每个电池均包括阳极(100)、阴极(102)和位于所述阳极与所述阴极之间的电解质(104)。所述再循环设备包括用于使从所述阳极(100)侧排放的气体的一部分再循环的至少一个喷射器(110)。所述再循环设备包括用于完成再循环流的期望流量的所述喷射器(110)，所述喷射器(110)包括至少一个喷嘴(114)，并且所述再循环设备包括用于向所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)提供至少一种主原料流体的装置(116)以及用于向所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)提供至少一种补充流体的装置(118)。所述再循环设备包括用于调节所述喷射器(110)的流体的至少一部分的相应比率的装置(120)，用以维持所述喷射器的所述喷嘴(114)处需要的动力流和压力，以便完成所述期望的再循环流量。

Description

用于高温电池系统的再循环设备及方法
技术领域
世界上大多数能量借助石油、煤、天然气或核动力产生。至于例如可用性和环境友好等方面，所有这些生产方法都具有它们的具体问题。至于环境方面，尤其石油和煤在燃烧时会造成污染。核动力的问题至少在于使用过的燃料的贮存。
尤其由于环境问题，已经研发了更环境友好并且例如比上述能源效率更高的新能源。经由环境友好工艺中的化学反应将燃料(例如沼气)的能量直接转换成电能的燃料电池以及将电能转换成燃料的电解槽是充满希望的未来能量转换装置。
背景技术
如图1提出的燃料电池包括阳极侧100和阴极侧102以及位于其间的电解质材料104。在固体氧化物燃料电池(SOFC)中，氧106被馈送到阴极侧102，并且通过接收来自阴极的电子而还原成负氧离子。负氧离子经过电解质材料104到达阳极侧100，在阳极侧100，负氧离子与燃料108反应，生成水，通常还生成二氧化碳(CO2)。阳极100和阴极102经由外部电路111连接，外部电路111包括用于燃料电池的负载110，以取出电能以及离开系统的热。在电解操作模式(固体氧化物电解电池(SOEC))下，反应被逆转，即，热以及来自源110的电能被供给到电池，在电池处，水往往还有二氧化碳在阳极侧被还原，形成氧离子，氧离子穿过电解质材料移向阴极侧，在阴极侧，发生对氧的去电离。在SOFC和SOEC两种模式下均可以使用相同的固体电解质电池。在这样的情况下并且在本说明书的背景下，电极通常基于燃料电池操作模式而命名为阳极和阴极，而在纯粹的SOEC应用中，氧电极可命名为阳极。
固体氧化物电解槽电池在允许发生高温电解反应的温度下进行操作，所述温度通常介于500℃到1000℃之间，但甚至超过1000℃的温度也可能是有用的。这些操作温度类似于SOFC的这些条件。净电池反应生成氢气和氧气。一摩尔水的反应在下面示出，水的还原发生在阳极处：
阳极：H2O+2e---->2H2+O2-
阴极：O2---->1/2O2+2e-
净反应：H2O--->H2+1/2O2
图2中提出了SOFC装置，作为高温燃料电池装置的实例。SOFC装置可以利用诸如烃类(诸如天然气或沼气)、酒精(诸如甲醇)、或者甚至氨的燃料。图2中的SOFC装置包括位于堆叠形成物103(SOFC堆叠)中的一个以上燃料电池，通常是多个燃料电池。每个燃料电池均包括如图1中提出的阳极100和阴极102结构。图2中的SOFC装置还包括燃料换热器105，并且可选地还包括重整器107。通常，若干换热器用于控制燃料电池工艺中不同位置处的热状态。重整器107是可用于将诸如天然气的原料转换成适用于燃料电池的组合物(例如包含氢和甲烷、二氧化碳、一氧化碳和惰性气体的组合物)的反应器。因为重整烃类燃料的工艺需要蒸汽，所以有利的是回收在燃料电池中形成为燃料氧化的产物的水并且使用所述水在重整器中进行燃料重整，从而一旦系统已经运行并发电就不需要将外部水馈送到系统。用于回收在燃料电池中形成为燃料氧化反应的产物的水的实用方法是阳极废气再循环，其中使从阳极排放的气体的一部分再循环，使之经由反馈装置109与未使用的原料混合。
通过在高温下布置阳极废气再循环，还可以省略至少一个换热器。虽然发电模式下的阳极废气再循环的主要目的是确保重整器进口处的良好的气体成分以促进期望的重整反应，但它的优点还有就是与单独的单程操作比较，提高单程反应物利用的期望水平范围内的总体燃料利用率。在电解操作模式下，废气再循环还可用于在期望的反应物利用率下调节针对最佳电解性能的电池进口组成。在两种操作模式下，阳极气体再循环增加了流过堆叠的总体流体流，改进了气流分布并因此改进了温度和组成分布。
在启动SOFC或SOEC系统期间，阳极气体的再循环可以用于以下目的：改进来自整个系统的热源的热量分布，或者在关闭期间，用于气体循环的装置可辅助所述系统的冲水稀释。在燃料部分氧化(POX)作为用于维持需要的氧-碳比的装置的情况下，阳极气体再循环可用于以下目的：抑制POX反应器中的意外高温升高。
完成阳极气体再循环需要这样的装置，即，用于回收阳极废气流的一部分并大体上重新加压来提高其压力使之足以克服给定流动的再循环回路中的压力损失。在所述装置的一个现有技术实施方式中，高压燃料馈送用作射流喷射器中的动力流，以夹带阳极废气并将被夹带气体的压力提高至燃料馈入的水平。由于射流喷射器的固定几何形状，这些系统拓扑具有有限的能力来控制重整器或堆叠进口处的再循环率及所得的氧-碳(O/C)比，且因此通常需要补偿装置，诸如外部供水和系统中的蒸汽发生器，以确保在燃料电池堆叠处具有足够但不过量的蒸汽含量。不足的蒸汽流量可以导致不利地并可能不可逆转地在系统的整个燃料侧的部件中形成烟尘。另一方面，过量的再循环及随之而来的燃料气体稀释虽然对系统的灾难性不如再循环不足，但是将降低燃料电池电压和效率。所述装置的另一现有技术实施方式是完成通过风扇或压缩器增压而需要的再循环压力。由风扇或压缩器进行的再循环为系统操作提供了附加的灵活性和可控性，但需要精密、复杂且可能不可靠的机械。特别是在非常高的温度下完成阳极气体再循环可能提供简化热集成方案的优点、设定困难的设计要求并可能为风扇或压缩器增添复杂性。
发明内容
本发明的目的是一种用于SOFC或SOEC系统的再循环设备，其能够在所述系统中实现有效的反应物利用，从而实现高系统性能，并且确保在所有操作模式下优化阳极侧的热和组分调节，使可行性得到改进并使SOFC或SOEC系统的复杂性降低。这由高温燃料电池系统或电解电池系统的再循环设备实现，所述系统中的每个电池均包括阳极、阴极以及位于所述阳极与所述阴极之间的电解质，所述再循环设备包括至少一个喷射器，用于使从阳极侧排放的气体的一部分再循环。所述再循环设备包括所述喷射器，用以完成再循环流动的期望流量，所述喷射器包括至少一个喷嘴；并且所述再循环设备包括用于向所述喷射器的所述喷嘴提供至少一种主原料流体的装置以及用于向所述喷射器的所述喷嘴提供至少一种补充流体的装置；并且所述再循环设备包括用于调节所述喷射器的流体的至少一部分的相应比率的装置，用以维持所述喷射器的所述喷嘴处需要的动力流和压力，以便完成所述期望的再循环流量。
本发明还聚焦于一种用于高温燃料电池系统或电解电池系统的再循环方法，在该方法中，使从阳极侧和阴极侧中的至少一侧排放的气体的一部分再循环。在该方法中，通过使用喷射器完成再循环流的期望流量，向所述喷射器的喷嘴提供至少一种主原料流体，向所述喷射器的所述喷嘴提供至少一种补充流体，并且调节所述喷射器的流体的相应比率，用以维持所述喷射器的所述喷嘴处需要的动力流和压力，以便完成所述期望的再循环流量。
本发明基于的是通过以下手段利用再循环设备，即：向所述喷射器的喷嘴提供至少一种主原料流体，向所述喷射器的喷嘴提供至少一种补充流体，并且控制所述喷射器的主原料流体和补充流体的相应比率，用以维持所述喷射器的所述喷嘴处需要的动力流和压力，以便完成期望的再循环流量。
本发明的优点在于，可以连同可行性改进以及大幅降低高温电池系统的复杂性来实现高系统性能。
附图说明
图1示出了单个燃料电池结构。
图2示出了SOFC装置的实例。
图3示出了喷射器的结构。
图4示出了根据本发明的第一示例性实施方式。
图5示出了根据本发明的第二示例性实施方式。
图6示出了根据本发明的第三示例性实施方式。
图7示出了两级喷射器的结构。
具体实施方式
本发明实现了一种用于完成SOFC或SOEC系统的原料馈送和阳极气体再循环的装置，利用基于喷射器的再循环拓扑的固有优点，即，简单而可靠的机械结构，换热器的省略，以及设施子系统的紧凑而成本有效的阳极侧平衡，还克服了与喷射器的约束性可操作性及可控性相关的已知限制和并发症，特别是诱发的再循环流量的非管理能力以及关于在给定的反压力下所需要的再循环流动在较低部分负载操作模式下的动力流及随之而来的动力压力的不足。
根据本发明的所述装置包括并行的单独控制的充分加压和温度控制的原料流，该原料流可以单独或用补充原料履行穿过喷射器的动力流的相应要求，借此，以任何给定的操作模式诱发足够量的阳极气体抽吸和再循环。
喷射器通常具有单个最佳操作点或较窄的最佳操作范围，在该范围之外，它们的性能受到影响或至少被约束。虽然已经制出具有可移动部分或可调整部分的喷射器，但是可能无法独立于动力流来管理所诱发的流动。另外，这样的复杂性的增加将可能危及以下主要优点：在特别的高温下使用喷射器、单个部分、固态硬件的简便性和可靠性。因此，对系统阳极侧的再循环流动或组成的控制必须在系统的其它地方完成，铭记与具有风扇或压缩器的装置比较的喷射器固有限制。
图3提出了喷射器110的结构，其使用高压动力流体流的压力能量来诱发流动并增加低压辅助流体的压力。喷射器110包括用于动力流的喷嘴114、抽吸端口141、抽吸腔室140、混合区段142和发散器144。动力流穿过主喷嘴，在超音速喷射器的情况下，主喷嘴具有收敛发散流动通道，所述流得以从其初始的高压膨胀至等于辅助流体的低压。在膨胀时，动力流从其初始低速加速至高速。动力流的膨胀射流诱发通向抽吸腔室的低压区域，连同夹带辅助流体并通过与主要流动交换动量来加速辅助流体。动力流和夹带流在混合区段混合。在超音速喷射器的情况下，动力流在一系列超音速震荡中膨胀以辅助混合工艺，直到两种流的压力相等并且所述流已充分混合。一些压力积聚发生在混合的过程中，同时在发散器中发生进一步的静压恢复，其中混合流的速度得到减缓。
喷射器性能对反压力敏感。在一定程度上，增加排放压力会导致减小夹带能力，之后的操作变得不稳定并且可能切换至使抽吸的流动方向可逆转的回流条件。因为阳极回收回路中的压力损失通常取决于回路中的流动限制，并且喷射器反压力因此是回收流本身的函数，所以回流条件通常不可能。然而，喷射器不会固有地提供用于控制夹带的装置，降低动力流流动将降低抽吸流动。降低固定几何形状的主喷嘴的动力流还将降低所述喷嘴的动力流压力并影响所述装置的压力增压能力。喷射器几何形状必须在设计时考虑最大操作点，因为经过喷嘴的关键孔口的体积流被动地受限于最大值，在给定的压力和温度下，流体的速度达到声速(马赫数＝1)。所有其它操作模式必须涵盖导致的非优化性能及其它可行的补偿手段。
非标称操作模式可以是但不限于系统升温、空载热怠速操作、部分负载操作、系统吹扫情况以及由于改变成分或原料的相对比率、由于外部因素或审慎考虑而出现的情况。
根据本发明的装置，可以利用替代和补充原料，克服以下挑战：在喷射器的主喷嘴处维持足够的动力流流动和压力，用以实现不同操作模式下需要的再循环水平。所述装置包括足够高压原料的并行源，并包括用于控制所述原料的温度且连接管道的并行或常用装置，所述管道将原料带动到一起并使原料穿过喷射器的主喷嘴进口。另外，所述装置可包括用于将期望量的一种或若干种原料旁通至喷射器的排放侧的装置。在根据本发明的一个实施方式中，可以布置传热器，换热器125(图4)位于抽吸流与排放流之间，用以降低抽吸流温度以便改进喷射器110的效率。换热器125在图4的示例性实施方式中提出，但还可以用在根据本发明的其它实施方式中。
如图4中图示的本发明的示例性实施方式是SOFC系统，主原料是燃料气体，补充原料是空气，并且替代原料是诸如氮气的惰性冲洗气体。在低温下的系统升温期间，空气可作为唯一原料，其流动可以是单独的，足以维持期望的再循环水平以将热分布在系统的整个阳极侧。可以控制用于预加热原料的装置(例如换热器)，用以实现动力流与诱发流的期望比率。在低温系统升温的初期之后，在系统冲洗的短暂阶段期间，诸如氮气的惰性气体可以用作喷射器110中的动力流，诱发再循环，借此可发生冲洗稀释以及氧在整个系统的阳极侧的移位。只要预重整器温度达到足够温度，就可通过以期望的比率引入空气与燃料气体的混合物作为通向喷射器110的动力流而启动部分氧化操作模式。
只要维持流体温度低于所述混合物的反应阈值温度，就可以控制混合物流体的温度以调整动力流与诱发流的期望比率。在该模式下，由原料来唯一决定氧-碳比，这是因为燃料电池未被加载并且不生成水。通过诱发足够水平的再循环，可以减少部分氧化的升温效果。只要开始燃料电池的加载和水的形成，空气在主要流体混合物中的比率就可降低，同时使总体燃料馈送上升以维持足够的主要流动。一旦系统加载水平使得燃料馈送单独维持喷射器进口处期望的流动和压力并且燃料电池反应提供足够的水进行预重整，用于部分氧化的空气馈送就可被完全切断，同时通过增加主要燃料馈送和随之而来的动力压力可能纯粹发生进一步系统上升至额定燃料馈送和额定负载。所描述的装置解决了以下问题：以下面这样的操作模式维持再循环，当燃料电池堆叠未消耗燃料但仅需要针对温度和组成而言的某种气氛时，通过由空气补充燃料的一部分作为喷射器中的动力流，并且两种流体形成部分氧化的适当混合物作为实现期望的含氢组合物的装置。
在图5中图示了本发明的替代实施方式，独立于燃料馈入流量将足够的动力流布置在喷射器110喷嘴114中，用以诱发期望水平的抽吸流。在该实施方式中，阳极尾气的一部分被回收以用作喷射器110主喷嘴114中的补充原料。一旦所述流体的所述一部分的温度已降低至所述装置可容忍的水平，这样的流体回收就可借助气体泵或压缩器150进行布置。温度调整可借助换热器127完成，换热器127可能配备有冷凝水分离和排水系统，作为从流体流除去液相的装置。
在关闭的受控系统中，以逆转的顺序进行上述阶段。从系统启动方面进行比较来看，差异在于，燃料电池堆叠和设施平衡已经在其运行温度下，并且在燃料电池系统中，必须布置用于从堆叠除热且同时维持POX反应器所需要的进口温度的装置。这可以例如通过POX反应器下游的额外冷却换热器或者例如通过利用堆叠103上游的现有燃料预加热器105以及在所述预加热器105的热的进口流中注射并混合冷却流体流来完成。如果这样的冷却流体是空气，则它将在燃烧器152之后参与剩余燃料的燃烧。通过在后燃烧器之前允许关于混合发生燃烧，这样用于促进阳极排放流的冷却的装置还可以在其它操作模式(诸如启动和额定操作)期间用于增加输出流的温度。例如，这样用于增加阳极排放温度的装置可以位于沿着阳极排放流的多个位置。关于回热至阳极或重整器进口流的换热器，可能其中的一部分被构造成还能够在某些操作模式中提供冷却。
接下来更详细地解释根据本发明的示例性实施方式。图4提出了根据本发明的第一示例性实施方式，在该实施方式中提出了一种用于高温电池系统的再循环设备。电池系统可以是燃料电池系统或电解电池系统，所述电池堆叠可以是燃料电池堆叠或电解电池堆叠。在关于本发明实施方式的该描述中，阴极侧指的是氧流动的那一侧，并且阳极侧指的是氢流动或含氢的反应物流动的那一侧。再循环设备包括至少一个喷射器110，喷射器110可以使从阳极100那一侧排放的气体的一部分再循环，并且完成再循环流的期望流量。在该示例性装置中，所述至少一个喷射器110使从阳极100那一侧排放的气体的一部分再循环。再循环设备可以在另一个实施方式(图5)中包括装置150，用于回收并重新加压阳极100那一侧的气体的一部分，以进一步用作所述喷射器110中的所述补充流体来诱发阳极侧气体的再循环。装置150例如是气体泵或压缩器，连同换热器127针对气体泵或压缩器能够足够地降低回收的阳极尾气温度，其可以将需要的流重新加压至喷射器110主要流动供给的压力。
如图3中已经提出的，喷射器110包括至少一个喷嘴114。图4、图5、图6的再循环设备包括用于向喷射器110的所述喷嘴114提供至少一种主原料流体的装置116，并包括用于向喷射器110的所述喷嘴114提供至少一种补充流体的装置118a、118b、118c…。如果例如在图4和图6的实施方式中提供一种以上补充流体，则装置118被设置为118a、118b、118c…。装置116、118例如是用于气体原料的供给线或贮存器，或者是用于液体原料的供给线和用于通过蒸发所述液体而形成气态流体的装置(诸如蒸发器)，以及必要的将并行原料供给连接到连接于喷射器主喷嘴的管中的常用馈送件的管道。主原料例如是含碳燃料，并且所提供的至少一种补充流体例如是空气和水中的至少一者。所述至少一种补充流体可以例如是惰性气体，用于关闭或瞬态情况下的系统的再循环清洗。
在根据本发明的一个实施方式中，可以利用装置129来激活并促进至少一种原料的分解反应或所述喷射器110的喷嘴114上游的至少两种原料之间的化学反应，用以实现主原料流的期望温度和期望体积。装置129例如是具有催化性质以及足够表面积和适当几何形状的元件，用以将气体混合物带动至热力学平衡或足够接近平衡。装置129还可以例如是诸如点火元件的装置，提供给原本放热反应点火的热表面。在图5的示例性实施方式中提出了装置129，但装置129还可以在根据本发明的其它实施方式中用于与图5提出的位置相同或不同的位置。
原料和补充流体中的至少一者的温度可以由装置122主动地控制，装置122例如是利用可得自系统中或来自外侧热源的辅助热流的换热器，或者是电加热器、诸如热电偶的气体温度测量装置、用于通过调整辅助加热流的流动或温度或电加热器的功率而控制热输入的装置。在一个实施方式中，装置122可以执行所述主动温度控制，例如低于反应阈值温度。这可以例如通过保持最高的局部温度低于所述水平来执行。在例如反应阈值温度之下执行主动温度控制的装置122例如是利用可得自系统中的辅助热流的换热器，或者是电加热器、诸如热电偶的气体温度测量装置、用于通过调整辅助加热流动的流动或温度或电加热器的功率来控制热输入的装置。装置122还可以通过处理器装置完成，该处理器装置利用已知压力范围内关于已知反应物的反应阈值温度的信息，考虑流体所接触的材料的可能催化效果。在根据本发明的实施方式中，放热反应还可以被设计发生在主原料流体与喷射器110下游的补充流体之间。
在本发明的另一个实施方式中，再循环设备可以包括装置124，以当系统需要的原料量大于用于诱发再循环的期望流量的动力流所需要的量时，将至少一种原料的一部分将喷射器110的喷嘴114旁通到喷射器的下游。装置124例如是配备有控制阀的旁通管，或者是配备有关闭阀的限定限制。旁通可以例如被动地由装置124执行，装置124用于由至少一种原料的一部分基于喷射器110的喷嘴114的压力水平被动地旁通。用于被动旁通的所述装置124例如是当过程压力低于设定水平时被动地借助弹簧或气动动作闭合的溢出或溢流阀，优选地具有已知流动特征。由至少一种原料的一部分旁通喷射器的主喷嘴还可以主动地执行，由利用所述旁通控制的测量信息的流体控制装置控制。
图4、图5、图6的再循环设备进一步包括装置120，用于调节喷射器110的流体的相应比率，用以维持所述喷射器的喷嘴114处需要的动力流和压力，以便完成所述期望的再循环流量。优选地，调节主原料流体和至少一种补充流体的相应比率，但还例如可以调节第一补充流体和第二补充流体的相应比率。装置120例如是流动控制和关闭装置(诸如具有已知流动特征的阀)，或者是具有测量和闭合回路控制反馈装置的流动控制器装置。所述装置可以包括用于喷射器主要流动的温度和压力测量装置，基于此，可以基于喷射器特征获得原料的准确流动信息。可以利用所述流动信息来取代一个原料线中的流动测量装置，或者作为辅助信息来校准或检测原料流信息的不准确。另外，可以利用不同原料的热能力连同来自温度控制装置的加热功率信息的差异来产生主原料的流动信息。另外，可以利用由例如原料馈送中的压缩器造成的主喷嘴流动的压力振荡信息来获得原料馈送的流动信息。
在根据本发明的另一个实施方式中，图7中提出的喷射器110包括第一级126和第二级128，每一级包括用于原料的相对高压主进口、用于夹带流体的相对低压抽吸进口和中间压力出口，并且第一级的出口连接到第二级的主进口。至少一种原料用在第一级126中，用于夹带至少另一种原料以形成用在第二级128中的混合物，诱发阳极100那一侧的气体的再循环。
图6示出了旨在由电解连续地或周期性地用于化学合成的电池系统中的本发明实施方案的示例性实施方式，所述电池系统包括用于聚合产物种类的装置。当在发电模式下操作该示例性实施方式时，燃料被供给为主原料流体116，而补充原料流体118a、118b、118c是以启动顺序用于燃料部分氧化的加压空气。喷射器110主喷嘴114处的条件可以通过补充燃料、空气或借助气体泵150重新加压的回收阳极尾气而维持在升温、热怠速和低部分负载操作模式下。在电解模式下，作为主原料(原料3)的水被泵送为通向蒸汽发生器154的液体。电解操作模式下可能的辅助原料可以是但不限于外部供给的二氧化碳、氢和氮气，或回收的阳极尾气。补充原料可以用于以期望的反应物利用率针对最佳电解性能来调节供给到电池堆叠103的阳极侧100的混合物的气体成分。二氧化碳和水的联合电解可用于生成选自水和隔离的二氧化碳的合成气体。倘若电解用作用于周期性能量贮存的装置，电解产物将意图用作其它时间的发电燃料，外部电路可以布置成经由装置116、118来连接产物气体贮存，用以向喷射器110主喷嘴114供给原料。在图6的示例性实施方式中还提出了液体泵154，液体泵154向蒸发器123泵送液体。
在根据本发明的实施方式中，可以使用不同种类的喷射器装置。可以使用平行连接的喷射器，例如使得每组电池堆叠具有其自身的喷射器。
虽然已经参考附图和说明书提出了本发明，但是本发明绝不限于此，本发明涉及权利要求书允许的范围内的燃料电池或电解电池系统和方法变型。

Claims (22)

1.一种用于高温燃料电池系统或电解电池系统的再循环设备，所述系统中的每个电池均包括阳极(100)、阴极(102)和位于所述阳极与所述阴极之间的电解质(104)，所述再循环设备包括用于使从所述阳极(100)侧排放的气体的一部分再循环的至少一个喷射器(110)，其特征在于，所述再循环设备包括用于完成再循环流的期望流量的所述喷射器(110)，所述喷射器(110)包括至少一个喷嘴(114)，并且所述再循环设备包括用于向所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)提供至少一种主原料流体的装置(116)以及用于向所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)提供至少一种补充流体的装置(118)，并且所述再循环设备包括用于调节所述喷射器(110)的流体的至少一部分的相应比率的装置(120)，用以维持所述喷射器的所述喷嘴(114)处需要的动力流和压力，以便完成所述期望的再循环流量。
2.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括用于主动地控制所述原料流体和所述补充流体中的至少一者的温度的装置(122)。
3.根据权利要求2所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括用于主动地控制所述原料流体和补充流体中的至少一者的温度低于反应阈值温度的装置(122)。
4.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括装置(124)，以当所述系统所需要的至少一种原料的量大于用于诱发再循环的期望流量的动力流所需要的量时，使所述原料的一部分旁通所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)而到达所述喷射器的下游。
5.根据权利要求4所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括装置(124)，用于使至少一种原料的所述一部分基于所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)的压力水平被动地进行旁通。
6.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述主原料是含碳燃料，
并且所述至少一种补充流体是空气和水中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述喷射器(110)包括第一级(126)和第二级(128)，每一级均包括用于所述原料的相对高压主进口、用于夹带流体的相对低压抽吸进口、和中间压力出口，并且所述第一级的出口被连接到所述第二级的所述主进口，且在所述第一级处使用至少一种原料来夹带至少另一种原料以形成将在所述第二级中使用的混合物，用以诱发阳极(100)侧气体的再循环。
8.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括所述至少一个喷射器(110)，用于使从所述阳极(100)侧排放的气体的一部分再循环。
9.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述至少一种补充流体是惰性气体，供在关闭或瞬态情况下由所述系统的再循环清洗使用。
10.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括装置(150)，用于回收并重新加压阳极(100)侧气体的一部分，以进一步用作所述喷射器(110)中的所述补充流体，用以诱发阳极侧气体的再循环。
11.根据权利要求1所述的再循环设备，其特征在于，所述再循环设备包括装置(129)，用于激活并促进所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)的上游的至少一种原料的化学反应，用以实现主原料流的期望温度和期望体积。
12.一种用于高温燃料电池系统或电解电池系统的再循环方法，在该方法中，使从阳极(100)侧和阴极(102)侧中的至少一侧排放的气体的一部分再循环，其特征在于，在所述方法中，通过使用喷射器(110)完成再循环流的期望流量，向所述喷射器(110)的喷嘴(114)提供至少一种主原料流体，向所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)提供至少一种补充流体，调节所述喷射器(110)的流体的相应比率以维持所述喷射器的所述喷嘴(114)处需要的动力流和压力，以便完成所述期望的再循环流量。
13.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，主动地控制所述原料流体和补充流体中的至少一者的温度。
14.根据权利要求13所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，主动地控制所述原料流体和补充流体中的至少一者的温度低于反应阈值温度。
15.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，当所述系统所需要的至少一种原料的量大于用于诱发再循环的期望流量的动力流所需要的量时，使所述原料的一部分旁通所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)而到达所述喷射器的下游。
16.根据权利要求15所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，使至少一种原料的所述一部分基于所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)的压力水平被动地进行旁通。
17.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，所述主原料是含碳燃料，并且所述至少一种补充流体是空气和水中的至少一者。
18.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，将所述喷射器(110)布置成包括第一级(126)和第二级(128)，布置用于所述原料的相对高压主进口、布置用于夹带流体的相对低压抽吸进口，并且布置用于所述出口的中间压力出口，并且将所述第一级的出口连接到所述第二级的所述主进口，且在所述第一级处使用至少一种原料来夹带至少另一种原料以形成将在所述第二级中使用的混合物，用以诱发阳极(100)侧气体的再循环。
19.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，使从所述阳极(100)侧排放的气体的一部分再循环。
20.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，所述至少一种补充流体是惰性气体，供在关闭或瞬态情况下由所述系统的再循环清洗使用。
21.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，回收并重新加压阳极(100)侧气体的一部分，以进一步用作所述喷射器(110)中的所述补充流体，用以诱发阳极侧气体的再循环。
22.根据权利要求12所述的再循环方法，其特征在于，在所述方法中，激活并促进所述喷射器(110)的所述喷嘴(114)的上游的至少一种原料的化学反应，用以实现主原料流的期望温度和期望体积。
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