CN106663824A - 燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有用于混合燃料和氧化剂的改进的布置的燃料电池系统。本发明涉及一种高温燃料电池系统，特别地涉及一种固体氧化物燃料电池系统。喷射器具有用于一部分未使用氧化剂、一部分未使用燃料和一部分初级氧化剂的三个入口。喷射器迅速地混合并夹带未使用氧化剂、一部分未使用燃料和一部分初级氧化剂，混合物在喷射器中驻留的时间小于点燃混合物所需的时间。

Description

燃料电池系统

本发明涉及具有用于混合燃料和氧化剂的改进的布置的燃料电池系统。本发明涉及高温燃料电池系统，特别地涉及固体氧化物燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是直接由氧化燃料产生电力的电化学转化装置。燃料电池的特征在于它们的电解质材料，例如，固体氧化物燃料电池(SOFC)具有固体氧化物电解质或陶瓷电解质。

目前，固体氧化物燃料电池的主要变型是管式固体氧化物燃料电池(T-SOFC)、平板式固体氧化物燃料电池(P-SOFC)和单片式(monolithic)固体氧化物燃料电池(M-SOFC)。

管式固体氧化物燃料电池包括具有内电极和外电极的管式固体氧化物电解质构件。通常，内电极为阴极，外电极为阳极。氧化剂气体被供应至管式固体氧化物电解质构件的内部中的阴极，燃料气体被供应至管式固体氧化物电解质构件的外表面上的阳极。(这可以倒序)。管式固体氧化物燃料电池允许简单的电池堆叠布置并且基本上完全没有密封。然而，这种类型的固体氧化物燃料电池的制造非常复杂、耗费人力且成本高。此外，这种类型的固体氧化物燃料电池由于通过相对大直径的管式电池的长电流传导路径而具有相对低的功率密度。

单片式固体氧化物燃料电池具有两个变型。第一变型具有电极在其两个主表面上的平板式固体氧化物电解质构件。第二变型具有电极在其两个主表面上的波纹板式固体氧化物电解质构件。单片式固体氧化物燃料电池适于更简单的流延成型制造工艺和压延制造工艺，并且保证了较高的功率密度。这种类型的固体氧化物燃料电池需要将整体中的所有燃料电池层从其生坯状态共烧结。然而，这导致严重的收缩和开裂问题。这种类型的固体氧化物燃料电池并非如此容易地多样化和密封。

平板式固体氧化物燃料电池也适于流延成型制造工艺和压延制造工艺。目前，其需要厚的(150微米至200微米)自支承固体氧化物电解质构件，这限制了性能。平板式固体氧化物燃料电池还具有有限的耐热冲击性。

固体氧化物燃料电池需要约500℃至约1100℃的操作温度以保持低的内电阻。

SOFC具有阳极回路和阴极回路，向阳极回路供应燃料(通常为甲烷)流，并且向阴极回路供应氧化剂(通常为空气)流。保持这样的高温是一种挑战，并且已经提出了许多解决方案。

一种产生热的有用方式是使在燃料流已经通过SOFC堆的阳极之后燃料流中仍然存在的任何燃料燃烧。燃烧室可以被用于在阳极回路的出口处完成耗尽燃料的氧化。燃烧室还可以将来自阴极回路的热氧化剂作为输入。燃烧室通常被设计成在燃料和氧化剂流中产生非常有限的压力损失。燃烧产物被喷射器夹带并且被供给至热交换器的热侧，其中新鲜燃料和/或氧化剂在热交换器的冷侧被预热。

在一些已知的固体氧化物燃料电池系统中，燃烧产物与新鲜氧化剂直接混合，然后被供应至固体氧化物燃料电池的阴极以产生足够的温度升高，使得固体氧化物燃料电池处于所需的操作温度。然而，现已发现，存在于被供应至固体氧化物燃料电池的阴极的燃烧产物中的一些燃烧产物(例如，蒸汽)对固体氧化物燃料电池的性能和耐久性是有害的。

WO 2007/128963公开了一种燃料燃烧器，其包括具有第一密封边缘和第二开口边缘的多个密封燃料管。燃料管基本上彼此平行地布置以形成多个氧化剂通道。燃料管和氧化剂通道被布置成使得燃料能够与氧化剂混合以向燃烧器提供通过燃烧器的低压降。然而，具有以错综复杂的方式布置的多个燃料管板是昂贵的并且难以制造。

WO 2012/013460公开了一种固体氧化物燃料电池系统，其包括固体氧化物燃料电池堆和燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机的压缩机被布置成将氧化剂供应至固体氧化物燃料电池堆的阴极，并且燃料供应器被布置成将燃料供应至固体氧化物燃料电池堆的阳极。该系统被布置为使得未使用氧化剂和未使用燃料被再循环并且被供给至燃烧室中。燃烧室被布置成供应热交换器的入口。热交换器的优点在于：其使得能够在不使已被发现损害固体氧化物燃料电池的性能和耐久性的燃烧产物(例如，蒸汽)经过的情况下将热传递至固体氧化物燃料电池堆。燃烧室依靠自燃来点燃燃烧器。这需要环境燃烧器温度超过燃料混合物的自燃温度；自燃温度为约600℃。这个要求对启动系统的设计施加了限制。此外，为了确保在点燃燃烧器发生故障期间无法形成爆炸性混合物，燃烧器需要复杂且昂贵的安全系统以使得能够进行燃烧器的点燃检测。安全系统通常包括非常昂贵的安全临界传感器。

发明内容

根据第一方面，提供了一种高温燃料电池系统，其包括高温燃料电池堆、压缩机和涡轮机，高温燃料电池堆包括至少一个高温燃料电池，每个高温燃料电池包括电解质、阳极和阴极，压缩机被布置成将至少一部分氧化剂供应至所述至少一个高温燃料电池的阴极，燃料供应器被布置成将燃料供应至所述至少一个高温燃料电池的阳极，高温燃料电池堆被布置成将来自所述至少一个高温燃料电池的阴极的未使用氧化剂的第一部分供应至喷射器，高温燃料电池堆被布置成将来自所述至少一个高温燃料电池的阳极的一部分未使用燃料供应至喷射器，压缩机被布置成将一部分氧化剂供应至喷射器，喷射器被配置成通过由压缩机供应的所述一部分氧化剂来夹带未使用氧化剂和未使用燃料以形成未使用燃料和氧化剂的混合物。

有利地，未使用燃料和氧化剂的混合物可以被夹带至喷射器外部的燃烧区用于未使用燃料和氧化剂的混合物的燃烧。

燃烧区可以被配置成将来自未使用燃料和氧化剂的混合物的燃烧的废气供应至热交换器的第一入口。

热交换器可以被布置成将来自热交换器的第一出口的至少一部分废气供应至涡轮机。

来自压缩机的所述至少一部分氧化剂和来自所述至少一个高温燃料电池的阴极的未使用氧化剂的第二部分可以被供应至热交换器的第二入口以对被供应至所述至少一个高温燃料电池的阴极的氧化剂进行预热。

热交换器可以被布置成将来自压缩机的所述至少一部分氧化剂和来自所述至少一个高温燃料电池的阴极的未使用氧化剂的第二部分从热交换器的第二出口供应至所述至少一个高温燃料电池的阴极。

具有三个入口(即，来自压缩机的氧化剂、来自阴极的未使用氧化剂和来自阳极的未使用燃料)的喷射器的布置提供对未使用氧化剂和未使用燃料的非常高的剪切混合。喷射器由来自压缩机的氧化剂驱动，并且入口喷嘴的几何形状可以被配置成促进贯穿喷射器的非常高的气体速度。通过喷射器的混合过程如此迅速使得在喷射器自身内没有足够的时间发生混合物中的能量传递，并且在燃料与氧化剂之间的能量传递中的毫秒延迟的时间足够使未使用燃料和氧化剂的混合物离开喷射器进入下游燃烧区，未使用燃料和氧化剂的混合物随后在下游燃烧区中燃烧。

由于存在如果混合过程不够迅速则混合物可能在喷射器内点燃的危险，因此，重要的是喷射器能够进行高剪切混合。

三个入口的喷射器和独立燃烧区的益处在于：喷射器使未使用燃料和氧化剂流在可能自燃之前完全预混合。未使用燃料和氧化剂的混合物在该预混合状态下更有效地燃烧，并且有害的氮氧化物(NOx)气体的释放减少。

此外，通过在喷射器内混合未使用燃料和氧化剂，由于喷射器执行使未使用燃料和氧化剂混合并将混合物传送至燃烧区的过程，因此可以从高温燃料电池系统中省略燃烧室。

燃烧区可以是用于预混合的未使用燃料和未使用氧化剂的燃烧的空间或专用空间。在喷射器中形成的混合物可以在燃烧区内自燃。

空气动力学再循环区可以被设置在燃烧区中以使均匀非催化燃烧稳定。

催化氧化反应器可以位于喷射器和燃烧区的下游。催化氧化反应器可以帮助高温燃料电池系统的冷启动，主要针对预热阶段期间较低温度下的点燃。或者，可以使用点火器或电热塞来替代催化氧化反应器以在比自燃温度更低的温度下实现燃烧。

单催化床反应器或双催化床反应器可以位于催化氧化反应器的下游以完成一氧化碳气体(CO)的氧化。

催化氧化反应器和/或单催化床反应器或双催化床反应器可以与热交换器组合。或者，热交换器可以用作用于CO转化的第二催化床反应器。

喷射器可以具有初级夹带空间、次级夹带空间、混合空间和排放空间。

初级夹带空间可以具有用于初级氧化剂供应器的第一入口。初级氧化剂供应器可以驱动来自阴极的未使用氧化剂和来自阳极的未使用燃料的高剪切混合过程。

次级夹带空间可以具有用于来自阴极的未使用氧化剂的第二入口和用于来自阳极的未使用燃料的第三入口。

混合空间和排放空间将未使用燃料和氧化剂的混合物朝向燃烧区夹带。由于可燃混合物的点燃延迟大于在喷射器中的驻留时间，因此，可燃混合物可以无转化地离开喷射器。

可以实现完全预混合燃烧，这可以使燃烧温度最小并且使相关联的NOx产生最少。通过降低燃烧温度，部件的寿命通常被最大化，这是因为它们经受更少的热应力。

此外，喷射器再循环性能可以受益于来自初级氧化剂供应器的较冷的夹带流。

燃烧区可以利用三级夹带空间的突然膨胀而在喷射器的出口处是一体化的(integrated)。在从喷射器的出口至燃烧区突然膨胀时，燃烧区的上游端的横截面积是喷射器的出口的横截面积的至少两倍。创建一体化燃烧区的突然膨胀可以创建类似于短突扩扩压器(dump diffuser)的局部流动再循环。可燃混合物的流动路径可能在流动场中经历漩涡，这可能导致可燃混合物在燃烧区中的驻留时间增加。可燃混合物在燃烧区中的驻留时间增加的益处在于：增加的驻留时间使得燃烧反应能够保持在受限区域中例如在燃烧区内，并且避免燃烧向燃烧区下游传播的可能性。燃烧向燃烧区下游传播的可能性的降低提供了更安全的燃料电池系统。

另外的燃料供应可以被布置成将燃料供应至喷射器。所述另外的燃料供应在高温燃料电池系统启动时被使用。

高温燃料电池堆可以是固体氧化物燃料电池堆或熔融碳酸盐燃料电池堆。

根据第二方面，提供了一种用在高温燃料电池系统中的燃料再循环装置，该燃料再循环装置包括喷射器和燃烧区，喷射器包括用于初级氧化剂的第一入口、用于未使用氧化剂的第二入口和用于未使用燃料的第三入口。

附图说明

在下文中参照附图进一步描述本发明的实施方案，其中：

图1示出了固体氧化物燃料电池系统；

图2示出了包括喷射器的燃料再循环装置；

图3示出了包括具有一体化燃烧区的喷射器的燃料再循环装置。

具体实施方式

在所描述的实施方案中，相同的特征已经用相同的附图标记来标识，但是在一些情况下具有100的整数倍的增量。例如，在不同的附图中，30和230已经被用于表示喷射器。

图1示出了固体氧化物燃料电池系统1，其包括固体氧化物燃料电池堆2、压缩机14和涡轮机12。固体氧化物燃料电池堆2包括具有电解质、阳极和阴极的至少一个固体氧化物燃料电池。压缩机14被布置成将来自氧化剂供应器6的至少一部分氧化剂52供应至所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极，并且燃料供应器4被布置成将燃料供应至所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极。固体氧化物燃料电池堆2被布置成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氧化剂的第一部分54供应至喷射器30，固体氧化物燃料电池堆2被布置成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燃料的第一部分56供应至喷射器30。压缩机14被布置成将来自氧化剂供应器6的一部分氧化剂36供应至喷射器30。涡轮机12被布置成经由轴13来驱动压缩机14，并且涡轮机12还被布置成驱动发电机11。

燃料供应器4被布置成经由喷射器5将燃料供应至固体氧化物燃料电池堆2中的至少一个固体氧化物燃料电池的阳极，并且来自所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极的未使用燃料的第二部分58被供应至喷射器5以被再循环至所述至少一个固体氧化物燃料电池的阳极。

喷射器30夹带并混合来自固体氧化物燃料电池堆2中的固体氧化物燃料电池的阴极的未使用氧化剂、来自固体氧化物燃料电池的阳极的未使用燃料以及从压缩机14供应的氧化剂，并且将该混合物供应至燃烧区44用于燃烧。燃烧区44是用于预混合的未使用燃料和未使用氧化剂的燃烧的空间或专用空间。在喷射器30中形成的混合物在燃烧区44内自燃。

燃烧区44被布置成将燃烧产物供应至热交换器16的第一入口17。然而，中间部件例如另一空气动力学再循环区50可以被设置成使均匀非催化燃烧稳定。

催化氧化反应器46位于喷射器30和燃烧区44的下游。催化氧化反应器46帮助固体氧化物燃料电池系统1的冷启动。这尤其有利于在固体氧化物燃料电池系统1的预热阶段或启动期间较低温度下的点燃。或者，可以使用点火器或电热塞来替代催化氧化反应器以在比自燃温度更低的温度下实现燃烧。

单催化床反应器或双催化床反应器48可以位于催化氧化反应器46的下游以完成一氧化碳气体(CO)至二氧化碳气体(CO₂)的氧化。

催化氧化反应器46和/或单催化床反应器或双催化床反应器48可以与热交换器16组合。或者，如果催化氧化反应器46中存在不完全燃烧，则热交换器16可以用作用于CO至CO₂转化的第二催化床反应器。用作催化氧化反应器、单催化床反应器或双催化床反应器或者第二催化床反应器的热交换器具有施加至热交换器内相应流道的表面的催化剂。为了完成CO至CO₂的转化，可能需要在催化剂涂覆表面上的长的驻留时间。使用热交换器作为催化氧化反应器、单催化床反应器或双催化床反应器或者第二催化床反应器的优点在于：由于热交换器内的流道以及由此的流道的催化剂涂覆表面的大的表面积，热交换器为转化反应的发生提供了非常大的表面积。另外，热交换器与催化氧化反应器、单催化床反应器或双催化床反应器或者第二催化床反应器的组合使得节省了成本。

热交换器16被布置成将来自热交换器16的第一出口18的至少一部分废气60供应至涡轮机12。热交换器16被布置成将来自热交换器16的第一出口18的一部分废气62供应至喷射器30，并且这些废气与来自固体氧化物燃料电池堆2的所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用氧化剂54一起被供应至喷射器30中。热交换器16使得热能够传递至氧化剂(以在氧化剂到达固体氧化物燃料电池堆2之前对氧化剂进行预热)而没有使有害的燃烧产物(例如蒸汽)进入氧化剂流22以及进入固体氧化物燃料电池堆2。

来自压缩机14的所述一部分氧化剂52和来自固体氧化物燃料电池堆2的所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用氧化剂的第二部分64经由喷射器15被供应至热交换器16的第二入口19以对被供应至固体氧化物燃料电池堆2的所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的氧化剂流22进行预热。来自压缩机14的所述一部分氧化剂52和来自固体氧化物燃料电池堆2的所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用氧化剂的第二部分64在喷射器15中被混合在一起。

热交换器16被布置成将来自压缩机14的所述至少一部分氧化剂和来自固体氧化物燃料电池堆2的所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极的未使用氧化剂的第二部分64从热交换器16的第二出口20供应至固体氧化物燃料电池堆2的所述至少一个固体氧化物燃料电池的阴极。在该布置下，氧化剂流22通过流经热交换器16的再循环燃料和再循环氧化剂来预热。

图2中示出了喷射器30。喷射器30包括初级夹带空间38、次级夹带空间40、混合空间41和排放空间42。喷射器30通过初级夹带空间38来夹带一部分初级氧化剂36。初级夹带空间38具有用于所述一部分初级氧化剂进入初级夹带空间38的第一入口37。所述一部分初级氧化剂36驱动未使用氧化剂54和来自热交换器16的废气62的组合32与未使用燃料56的混合过程以在混合空间41和排放空间42内形成预混合的混合物。次级夹带空间40具有用于未使用燃料供应进入次级夹带空间40的第二入口35和用于未使用氧化剂供应进入次级夹带空间40的第三入口33。第三入口33还是用于来自热交换器16的第一出口18的一部分废气62进入次级夹带空间40的入口。第二入口35和第三入口33被设置在次级夹带空间40内尽可能靠近混合空间41。初级夹带空间38包括在朝向次级夹带空间40的方向上收缩的管，例如，管的横截面积从入口37至次级夹带空间40减小。次级夹带空间40包括在朝向混合空间41的方向上收缩的管，例如，管的横截面积从初级夹带空间38至混合空间41减小。初级夹带空间38和次级夹带空间40优选地为单个收缩管的部分。混合空间41包括沿其长度具有均匀横截面积的圆柱形管。然而，混合空间41可以包括在朝向排放空间42的方向上扩大的管，例如，横截面积从次级混合空间40至排放空间42增加。排放空间42包括在远离混合空间41的方向上扩大的管，例如，管的横截面积从混合空间41至排放空间42的出口43增加。排放空间42限定了用于未使用燃料和未使用氧化剂的混合物的扩散器。第二入口35和第三入口33可以是入口喷嘴。

具有三个入口(即，一部分初级氧化剂、来自阴极的未使用氧化剂、来自阳极的未使用燃料和来自热交换器的一部分废气)的喷射器30的布置提供未使用氧化剂和未使用燃料的非常高的剪切混合。入口喷嘴的几何形状促进贯穿喷射器的非常高的气体速度。

由于初级空气、未使用氧化剂和未使用燃料在喷射器30内的驻留时间小于燃料和氧化剂混合物的能量传递所需的时间，因此可燃物质在喷射器30内不燃烧。在燃料与氧化剂之间的能量传递中的毫秒延迟的时间足够使预混合的燃料-氧化剂混合物离开喷射器30进入下游燃烧区44，预混合的燃料和氧化剂随后在下游燃烧区44中燃烧。

由于用于所述一部分初级氧化剂流36、未使用氧化剂流54、未使用燃料流56以及来自热交换器的所述一部分废气的入口喷嘴的几何形状，喷射器30能够进行高剪切混合。如果喷嘴不输送高速料流，则存在以下危险：混合过程不够迅速并且混合物可能在喷射器30内点燃(即，导致在喷射器内回火(flash back))。

所述三个入口喷射器布置和独立燃烧区的好处在于：喷射器使未使用燃料以及初级氧化剂流和未使用氧化剂流在可能自燃之前完全预混合。预混合的燃料和氧化剂在该预混合状态下更有效地燃烧，并且有害的一氮氧化物(NOx)气体的释放减少。

此外，通过在喷射器内混合未使用燃料以及初级氧化剂和未使用氧化剂，由于喷射器执行将燃料和氧化剂混合至燃烧区的过程，因此可以从固体氧化物燃料电池系统中省略燃烧室。

图3示出了与燃烧区245耦接的喷射器230。燃烧区245在喷射器230的出口243处是一体化的。从喷射器230的出口243至燃烧区245存在突然膨胀，燃烧区的上游端的横截面积是喷射器230的出口243的横截面积的至少两倍。从喷射器230的出口243至燃烧区245的突然膨胀提供了可用于预混合的燃料和氧化剂混合物的体积的增加以创建局部流动再循环。燃烧区245内的流动剖面(flow profile)形成漩涡式流，并且因此延长了在燃烧区245内的驻留时间。在燃烧区245内的驻留时间延长有助于改善预混合的燃料和氧化剂混合物的燃烧。

在固体氧化物燃料电池系统1的启动期间，另外的燃料7可以被注入至喷射器30中，特别是次级夹带空间40中。可以利用第二入口35或另外的入口(未示出)将燃料7注入至喷射器30中。在固体氧化物燃料电池系统1的启动期间被注入至喷射器30中的燃料7可以是天然气、氢气、氢气和一氧化碳的混合物、其他合适的碳氢化合物或其他合适的燃料。阀9被设置成允许在启动期间供应燃料7并且防止在固体氧化物燃料电池系统的正常操作期间供应燃料7。在固体氧化物燃料电池系统1的启动期间供应燃料7，以通过对经由热交换器16供应至固体氧化物燃料电池堆2的氧化剂进行加热来将固体氧化物燃料电池堆2加热至操作温度。

喷射器30充当在自燃条件(温度)之上的燃料和氧化剂混合器。喷射器30还充当在自燃条件之下的燃料和氧化剂混合器，并且充当在固体氧化物燃料电池系统的预热或启动期间的燃料和氧化剂混合器。

在固体氧化物燃料电池系统的特定实例中，氧化剂供应器可以是氧气供应器或空气供应器，并且燃料供应器可以是氢气供应器，或者燃料供应器可以包括重整器或处理器以产生氢气。

虽然已经参照包括由固体氧化物燃料电池组成的固体氧化物燃料电池堆的固体氧化物燃料电池系统描述了本发明，但是本发明同样适用于包括由熔融碳酸盐燃料电池组成的熔融碳酸盐燃料电池堆的熔融碳酸盐燃料电池系统或者包括由高温燃料电池组成的高温燃料电池堆的其他高温燃料电池系统。高温燃料电池在约500℃至1100℃的温度下操作，例如，固体氧化物燃料电池在约500℃至1100℃(例如，850℃至1100℃)的温度下操作，并且熔融碳酸盐燃料电池在约600℃至700℃的温度下操作。

对于本领域技术人员将清楚的是，关于上述任何实施方案所描述的特征可以在不同实施方案之间可互换地应用。上述实施方案是示出本发明的各个特征的实例。

贯穿本说明书的描述和权利要求书，词语“包括”和“包含”及其变型意味着“包括但不限于”，并且它们不旨在(并且不)排除其他部分、添加件、部件、整数或步骤。

贯穿本说明书的描述和权利要求书，单数包括复数，除非上下文另有要求。特别地，在不使用数量词的情况下，除非上下文另有要求，否则本说明书应当被理解为考虑复数以及单数。

除非其互不相容，否则结合本发明的特定方面、实施方案或实例所描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或基团应当被理解为适用于本文中所描述的任何其他方面、实施方案或实例。在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以除了其中这样的特征和/或步骤的至少一些是相互排斥的组合以外的任何组合进行组合。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸至本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的特征中的任何新颖的一个或任何新颖的组合或者如此公开的任何方法或过程的步骤中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

读者的注意力应关注与本申请相关的和本说明书同时提交或在本说明书之前提交的并且对公众开放以供公众查阅本说明书的所有论文和文献，并且所有这些论文和文献的内容通过引用并入到本文中。

Claims (21)

1.一种高温燃料电池系统，其包括高温燃料电池堆、压缩机和涡轮机，所述高温燃料电池堆包括至少一个高温燃料电池，每个高温燃料电池包括电解质、阳极和阴极，所述压缩机被布置成将至少一部分氧化剂供应至所述至少一个高温燃料电池的所述阴极，燃料供应器被布置成将燃料供应至所述至少一个高温燃料电池的所述阳极，所述高温燃料电池堆被布置成将来自所述至少一个高温燃料电池的所述阴极的未使用氧化剂的第一部分供应至喷射器，所述高温燃料电池堆被布置成将来自所述至少一个高温燃料电池的所述阳极的一部分未使用燃料供应至所述喷射器，所述压缩机被布置成将一部分氧化剂供应至所述喷射器，所述喷射器被配置成通过由所述压缩机供应的所述一部分氧化剂来夹带所述未使用氧化剂和所述未使用燃料以形成未使用燃料和氧化剂的混合物。

2.根据权利要求1所述的高温燃料电池系统，其中所述喷射器具有初级夹带空间、次级夹带空间、混合空间和排放空间。

3.根据权利要求2所述的高温燃料电池系统，其中所述初级夹带空间具有用于来自所述压缩机的氧化剂的第一入口。

4.根据权利要求2或3所述的高温燃料电池系统，其中所述次级夹带空间具有用于来自所述阴极的未使用氧化剂的第二入口，并且还具有用于来自所述阳极的未使用燃料的第三入口。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的高温燃料电池系统，其中所述第一入口、所述第二入口和所述第三入口中的每一个均具有入口喷嘴。

6.根据任何前述权利要求所述的高温燃料电池系统，其中所述混合物被夹带至所述喷射器外部的燃烧区用于所述混合物的燃烧。

7.根据权利要求6所述的高温燃料电池系统，其中所述燃烧区在所述喷射器的出口处是一体化的。

8.根据权利要求6或7所述的高温燃料电池系统，其中所述燃烧区被配置成将来自所述混合物的燃烧的燃烧产物供应至热交换器的第一入口。

9.根据权利要求8所述的高温燃料电池系统，其中所述热交换器被布置成将来自所述热交换器的第一出口的至少一部分废气供应至所述涡轮机。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的高温燃料电池系统，其中来自所述压缩机的所述至少一部分氧化剂和来自所述至少一个高温燃料电池的所述阴极的所述未使用氧化剂的第二部分被供应至所述热交换器的第二入口。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的高温燃料电池系统，其中所述热交换器被布置成将来自所述压缩机的所述至少一部分氧化剂和来自所述至少一个高温燃料电池的所述阴极的所述未使用氧化剂的所述第二部分从所述热交换器的第二出口供应至所述至少一个高温燃料电池的所述阴极。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的高温燃料电池系统，其中所述燃烧区为空间或专用空间。

13.根据权利要求6至12中任一项所述的高温燃料电池系统，其中空气动力学再循环区被设置在所述燃烧区中。

14.根据权利要求6至13中任一项所述的高温燃料电池系统，其中催化氧化反应器位于所述喷射器和所述燃烧区的下游。

15.根据权利要求6至14中任一项所述的高温燃料电池系统，其中点火器或电热塞位于所述喷射器和所述燃烧区的下游。

16.根据权利要求14所述的高温燃料电池系统，其中单催化床反应器或双催化床反应器位于所述催化氧化反应器的下游。

17.根据权利要求16所述的高温燃料电池系统，其中所述催化氧化反应器和/或所述单催化床反应器或所述双催化床反应器与所述热交换器结合。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的高温燃料电池系统，其中另外的燃料供应器被布置成将燃料供应至所述喷射器。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的高温燃料电池系统，其中所述高温燃料电池堆为固体氧化物燃料电池堆。

20.一种适合用于高温燃料电池系统中的燃料再循环装置，所述燃料再循环装置包括喷射器和燃烧区，所述喷射器包括用于初级氧化剂的第一入口、用于未使用氧化剂的第二入口和用于未使用燃料的第三入口。

21.一种如本文中参考图1至图3所描述的系统和装置。