CN107868962B - 一种合成气制备系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成气制备系统及其方法，所述合成气制备系统包括固体氧化物电解池、原料气供给系统、熔盐供给系统和合成气混合室；所述固体氧化物电解池包括阴极、阳极以及电解质，所述阴极与原料气相接触，所述阳极与混有碳粉和催化剂的熔盐相接触。本发明实现了固体氧化物电解池技术和煤气化技术的耦合，将电解/共电解反应过程中产生的O2‑与碳粉煤气化反应生产CO，并利用高温熔融盐作为碳粉的分散剂，增大煤气化反应的比表面积，进而提高合成气的转化效率和产率，降低单位产量的能耗，并可进一步调整所需合成气的具体比例；本发明适用于分布式合成气生产工厂，具有能效高、操作简单、安全性高、可批量化生产等特点。

Description

一种合成气制备系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种合成气制备系统及其方法。
背景技术
固体氧化物电解池(SOEC)属于一种可逆的能量转化装置，具有清洁高效等特点，其工作温度一般在600～1000℃，可以将水蒸气和二氧化碳电解成H2，CO和O2，将电能以燃料气的形式进行存储。此外，固体氧化物电解池还可以同时将H2O/CO2共电解生成合成气(H2和CO)，用于合成甲醇等各种更高价值的化学品。H2O的存在可以抑制固体氧化物电解池电极上的积碳现象，这项技术还可以实现CO2的循环利用，降低温室效应。
目前，利用固体氧化物电解池进行CO2/H2O共电解制备合成气领域主要在材料、测试系统搭建等方面取得了一些进展，尚未有工业应用的案例。同时该技术之前的研究主要关注于在阴极上产生的H2和CO，然后利用通入H2的方法来调节合成气的组成；而对于阳极上生成的O2，一般处理方案是排放到空气中或者存储起来另作他用，额外的处理过程不仅会加大生产成本，还不利于资源的充分利用。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中固体氧化物电解池技术用于制备合成气时原料利用不充分、转化效率较低、单位产量能耗较高的问题，提供了一种将高温电解/共电解技术与煤气化技术耦合的高效的合成气制备系统及其方法。
本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供了一种合成气制备系统，其包括固体氧化物电解池、原料气供给系统、熔盐供给系统和合成气混合室；所述固体氧化物电解池包括阴极、阳极以及电解质，所述阴极的进口与所述原料气供给系统连接，所述阴极与原料气相接触，所述阴极的出口与所述合成气混合室连接，所述阳极的进口与所述熔盐供给系统连接，所述阳极与混有碳粉和催化剂的熔盐相接触，所述阳极的出口与所述合成气混合室连接；
其中，所述原料气包括水蒸气和二氧化碳；
所述熔盐为卤素盐、碳酸盐、碳酸氢盐、草酸盐和硝酸盐中的一种或几种，所述熔盐的阳离子为碱金属和碱土金属中的一种或几种，所述熔盐的熔点低于600℃，所述熔盐的分解温度高于1000℃；
所述碳粉占所述熔盐的质量分数为40～80％，所述碳粉的粒度小于0.1mm；
所述催化剂占所述熔盐的质量分数为0.5～10％，所述催化剂为过渡金属、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物和碱土金属碳酸盐中的一种或多种。
本发明中，所述固体氧化物电解池为本领域常规的固体氧化物电解池，其电极一般为多孔结构，以利于气体的扩散和传输；电解质一般为致密且具有高离子电导率和可忽略的电子电导的材料，以隔开氧气和燃料气体并传导氧离子或质子。
本发明中，所述阴极的材质较佳地为金属复合陶瓷材料，更佳地为LSTO(Sr掺杂的LaTiO3)、LSCrM(Sr和Mn掺杂的LaCrO3)、LSCrF(Sr和Fe掺杂的LaCrO3)、Ni-Cr-Fe合金和Ni/YSZ中的一种，再更佳地为Ni/YSZ。
本发明中，所述阳极的类型较佳地为薄膜电极、柱状电极和片状电极中的一种。
本发明中，所述阳极的材质为电导率较高、氧析出活性(OER)较低的金属、合金或导电氧化物，较佳地为Ag、Au、Ni、Co、Fe和LSM(Sr掺杂的LaMnO3)中的一种。
本发明中，所述电解质较佳地为YSZ等离子导体((Y2O3)0.08(ZrO2)0.92)、ScSZ(Sc掺杂的ZrO2)、GDC(Gd掺杂的CeO2)、SDC(Sm掺杂的CeO2)、Bi2O3、LSGM(Sr和Mg掺杂的LaGaO3)、BaCeO3和BaZrO3中的一种，更佳地为YSZ等离子导体。
本发明中，所述熔盐为本领域常规的用于固体氧化物电解池的熔盐；所述熔盐的阳离子较佳地为Li、Na、K、Ca、Sr和Ba中的一种或几种。
本发明中，所述碳粉为本领域常规使用的碳粉。
本发明中，所述催化剂为本领域常规的用于碳粉氧化的催化剂；所述催化剂较佳地为Fe、Co、Ni、CaO、CeO2、MnO2和CaCO3中的一种或几种。
本发明中，所述固体氧化物电解池较佳地为管式固体氧化物电解池，以方便储存液态熔盐及密封；所述管式固体氧化物电解池的直径较佳地为1～100cm。
本发明中，所述固体氧化物电解池的支撑体类型较佳地为阴极支撑型、电解质支撑型和阳极支撑型中的一种，更佳地为电解质支撑型。
本发明中，所述固体氧化物电解池的数量较佳地为1～500；
当所述固体氧化物电解池的数量为1时，所述固体氧化物电解池较佳地与外接直流电源电气连接；
当所述固体氧化物电解池的数量大于1时，至少两个固体氧化物电解池组较佳地以串联方式或并联方式与外接直流电源电气连接，每个所述固体氧化物电解池组包括至少一个所述固体氧化物电解池；同一所述固体氧化物电解池组内的所述固体氧化物电解池的数量大于1时，若干所述固体氧化物电解池之间较佳地以串联方式依次连接。
本发明中，若干所述固体氧化物电解池之间较佳地通过连接件实现串联连接；所述连接件为本领域常规的连接件，所述连接件的材质较佳地为导电性好、耐高温、抗氧化、抗腐蚀的金属材料、合金材料或者陶瓷材料，所述连接件的形状较佳地为线状、条状或板状。
本发明中，所述固体氧化物电解池和所述连接件之间较佳地通过高温玻璃密封材料进行封装；所述封装和所述高温玻璃密封材料均为本领域常规，首先根据所述固体氧化物电解池和所述连接件的形状将所述高温玻璃密封材料如高温封接玻璃粉制作成密封环，再将所述密封环置于所述固体氧化物电解池和所述连接件中间，升温使密封环软化将所述固体氧化物电解池和所述连接件粘结，降温固化后即实现所述固体氧化物电解池的封装。
本发明中，所述固体氧化物电解池较佳地设于一热箱中，所述热箱包括箱体和设于所述箱体内壁的保温层，所述箱体的外壳材质为钢板，所述钢板的厚度为1～20mm，所述保温层的材质为莫来石、石英棉或石英砂，所述保温层的厚度为1～20cm。
本发明中，所述原料气供给系统较佳地包括蒸汽发生器、保护气气瓶组和气体混合室，所述蒸汽发生器和所述保护气气瓶组分别与所述气体混合室连接，所述气体混合室的出口与和所述阴极连接；所述蒸汽发生器、所述保护气气瓶组和所述气体混合室均为领域常规。
本发明中，所述熔盐供给系统较佳地包括碳粉/熔盐混合器和熔盐循环泵，所述碳粉/熔盐混合器、所述熔盐循环泵和所述阳极依次连接；所述碳粉/熔盐混合器为本领域常规的碳粉/熔盐混合器，所述碳粉/熔盐混合器具有加热功能的密闭腔体，用于混合并加热碳粉和熔盐，所述熔盐循环泵为本领域常规的熔盐循环泵。
本发明中，所述合成气混合室内较佳地设有H2浓度探测器和CO浓度探测器，所述合成气混合室与所述阴极之间的连接口设有CO流量计，所述合成气混合室与所述阳极之间的连接口设有H2流量计，所述CO流量计与所述CO浓度探测器电气连接，所述H2流量计与所述H2浓度探测器电气连接；所述H2浓度探测器和所述CO浓度探测器均为本领域常规的气体浓度探测器，所述H2流量计和所述CO流量计均为本领域常规的气体流量计；通过监测H2和CO的即时浓度，可以随时调整所述合成气混合室的进气量，以保证得到所需要的合成气比例组成。
本发明还提供了一种合成气制备方法，所述制备方法应用了上述的合成气制备系统，其包括如下步骤：
(1)首先通过熔盐供给系统向固体氧化物电解池的阳极通入混有碳粉和催化剂的熔盐，再通过原料气供给系统向所述固体氧化物电解池的阴极通入原料气；
(2)通电进行电解反应，所述阴极上产生氢气和/或一氧化碳，所述阳极上产生氧离子，且所述氧离子与所述熔盐接触产生一氧化碳；
(3)在合成气混合室内将所述阴极上与所述阳极上产生的气体混合，即可。
本发明中，步骤(1)中，所述熔盐供给系统中，碳粉/熔盐混合器的工作温度较佳地为300～1000℃。
本发明中，步骤(1)中，所述原料气供给系统中，蒸汽发生器的工作温度较佳地为200～600℃，用于制备纯净的过热水蒸气。
本发明中，步骤(1)中，所述原料气中，所述水蒸气的质量分数较佳地为0～100％；当所述水蒸气质量分数为0时，所述固体氧化物电解池的阴极上发生的是纯二氧化碳电解，当所述水蒸气质量分数为100％时，所述固体氧化物电解池的阴极上发生的是纯水蒸气电解，当所述水蒸气质量分数在0～100％之间时，所述固体氧化物电解池的阴极上发生的是水蒸气/二氧化碳共电解。
本发明中，步骤(1)中，所述原料气较佳地还包括氢气，所述水蒸气与所属氢气的质量比为1～19；所述氢气用于保护电解池的电极不被氧化，提高电解池的寿命。
本发明中，步骤(1)中，所述原料气较佳地还包括氮气，所述氮气用于当氢气/一氧化碳泄漏时通入，起到保障人员和设备安全的作用。
本发明中，步骤(2)中，所述通电的方式较佳地包括恒压模式和恒流模式；当所述通电的方式为恒压模式时，单个所述固体氧化物电解池的阳极和阴极之间的直流电压为1～2V；当所述通电的方式为恒流模式时，单个所述固体氧化物电解池的阳极和阴极之间直流电流的电流密度为0.1～2A/cm2，其中电流密度为所施加的直流电流除以阳极的面积所得的数值。
本发明中，步骤(2)中，所述电解反应的反应温度较佳地为650～900℃。
本发明中，步骤(2)中，所述电解反应的工作压力较佳地为1～5atm。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明实现固体氧化物电解池技术和煤气化技术的耦合，将电解/共电解反应过程中产生的O2-与碳粉煤气化反应生产CO，并利用高温熔融盐作为碳粉的分散剂，增大煤气化反应的比表面积，进而提高合成气的转化效率和产率，降低单位产量的能耗，并可进一步调整所需合成气的具体比例；本发明适用于分布式合成气生产工厂，具有能效高、操作简单、安全性高、可批量化生产等特点。
附图说明
图1为本发明实施例1中合成气制备系统的工艺流程示意图。
图2为本发明实施例1中管式固体氧化物电解池的结构示意图。
图3为本发明实施例2中热箱的剖视结构示意图。
图4为本发明实施例2的制备方法与现有技术的产气量对比示意图。
附图标记说明：
1-固体氧化物电解池，11-阴极，12-阳极，13-电解质，14-阴极室，15-阳极室，
21-蒸汽发生器，22-保护气气瓶组，23-气体混合室，
31-碳粉/熔盐混合器，32-熔盐循环泵，
4-合成气混合室，
5-外接直流电源，
61-箱体，62-保温层。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
本发明所公开的新型合成气反应器研制所使用的机械、电气零件及电子元件、材料等均市售可得。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种合成气制备系统，其包括固体氧化物电解池1、原料气供给系统、熔盐供给系统和合成气混合室4，除此之外，还设有一外接直流电源5；所述固体氧化物电解池1的阴极与外接直流电源5的负极连接，所述固体氧化物电解池1的阳极与外接直流电源5的正极连接，所述原料气供给系统包括蒸汽发生器21、保护气气瓶组22和气体混合室23，所述蒸汽发生器21和所述保护气气瓶组22分别与所述气体混合室23连接，所述气体混合室23与和所述固体氧化物电解池1的阴极室连接，所述熔盐供给系统包括碳粉/熔盐混合器31和熔盐循环泵32，所述碳粉/熔盐混合器31、所述熔盐循环泵32和所述固体氧化物电解池1的阳极室依次连接，所述固体氧化物电解池1的阴极室和阳极室均与所述合成气混合室4连接，所述合成气混合室4内设有H2浓度探测器和CO浓度探测器，所述合成气混合室4与所述阴极室的连接口设有CO流量计，所述合成气混合室4与所述阳极室的连接口设有H2流量计，所述CO流量计与所述CO浓度探测器电气连接，所述H2流量计与所述H2浓度探测器电气连接。
如图2所示，所述固体氧化物电解池1为电解质支撑型的管式固体氧化物电解池，所述固体氧化物电解池1包括阴极11、阳极12以及电解质13，所述阴极11包括一作为原料气和合成气流通空间的阴极室14，所述阳极12包括一作为熔盐流通空间的阳极室15。
本实施例中，所述固体氧化物电解池的直径为100cm，高度为100cm，有效面积为4m2，施加的直流电解电压为1.3V，在恒压电解模式下制备合成气；所述固体氧化物电解池的电解质材料为YSZ((Y2O3)0.08(ZrO2)0.92)，阴极材料为Ni/YSZ，阳极材料为Ag薄膜。
本实施例的合成气制备方法包括如下步骤：
(1)首先通过熔盐供给系统向固体氧化物电解池的阳极通入混有80％碳粉与5％Fe催化剂的Li2CO3/Na2CO3混合体系熔盐，再通过原料气供给系统向所述固体氧化物电解池的阴极通入含20％H2的水蒸气；
(2)通直流电进行电解反应，所述阴极上产生氢气，所述阳极上产生氧离子，且所述氧离子与所述熔盐接触产生一氧化碳；
(3)在合成气混合室内将产生的所述氢气和所述一氧化碳混合，即得合成气。
其中，所述固体氧化物电解池在置于800℃的马弗炉中加热的条件下进行电解反应，工作压力为2atm。
实施例2
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例1一致，区别在于：本实施例包括多个管式固体氧化物电解池，且电解池的具体参数和合成气制备方法不同。
如图3所示，所述固体氧化物电解池1设于一热箱中，所述热箱包括箱体61和设于所述箱体内壁的保温层62，所述箱体61的外壳材质为钢板，所述钢板的厚度为20mm，所述保温层的材质为石英棉，所述保温层的厚度为10cm。本实施例中的合成气反应器中安装了10个串联的管式固体氧化物电解池(图3的剖面未表示所有管式固体氧化物电解池)，单体电解池之间通过NiCr合金导线进行连接。
本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的直径为50cm，单个电解池的有效面积为2m2。
本实施例的合成气制备方法中，施加的直流电解电流密度为0.5A/cm2，在恒流电解模式下开展合成气的制备；所述熔盐为包括70％碳粉与10％Fe催化剂的Li2CO3/Na2CO3混合体系熔盐，所述原料气为含10％H2以及50％CO2的水蒸气，所述固体氧化物电解池的工作温度为750℃，工作压力为1atm。
实施例3
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例1一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述阳极为LSM薄膜电极；
(2)本实施例的合成气制备方法中，所述熔盐为CaCl2/NaCl混合体系熔盐，其中Fe催化剂含量为0.5％，所述固体氧化物电解池的工作温度为900℃。
实施例4
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例1一致，区别在于：本实施例的合成气制备系统中，所述阳极为柱状Ag电极。
实施例5
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例1一致，区别在于：本实施例的合成气制备方法中，所述阴极上通入的原料气为CO2。
实施例6
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例1一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的电解质材料为GDC，阴极材料为LSCrM，阳极为薄膜Ni电极，碳粉/熔盐混合器的工作温度为300℃，蒸汽发生器的工作温度为200℃。
(2)施加的直流电解电压为2V，在恒压电解模式下制备合成气；所述熔盐为包括80％碳粉与1％Co催化剂的KCl/NaCl混合体系熔盐。
实施例7
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例1一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的电解质材料为SDC，阴极材料为LSCrF，阳极为薄膜Co电极，碳粉/熔盐混合器的工作温度为500℃，蒸汽发生器的工作温度为400℃。
(2)施加的直流电解电压为1V，在恒压电解模式下制备合成气；所述熔盐为包括80％碳粉与1％CaO催化剂的LiNO3/NaNO3混合体系熔盐。
实施例8
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例2一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的直径为1cm，数量为500，各所述固体氧化物电解池电解池并联连接；所述固体氧化物电解池的电解质材料为ScSZ，阴极材料为LSTO，阳极为片状Au电极，碳粉/熔盐混合器的工作温度为1000℃，蒸汽发生器的工作温度为600℃。
(2)施加的直流电解电流密度为0.1A/cm2，在恒流电解模式下开展合成气的制备；所述熔盐为包括40％碳粉与0.5％Ni催化剂的SrCl2/NaCl混合体系熔盐，所述原料气为5％H2的水蒸气，所述固体氧化物电解池的工作温度为650℃，工作压力为5atm。
实施例9
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例2一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的电解质材料为Bi2O3，阴极材料为Ni-Cr-Fe合金。
(2)施加的直流电解电流密度为2A/cm2，在恒流电解模式下开展合成气的制备；所述熔盐为包括40％碳粉与0.5％CeO2催化剂的BaC2O4/K2C2O4混合体系熔盐，所述原料气为50％H2的水蒸气。
实施例10
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例2一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的电解质材料为LSGM。
(2)所述熔盐为包括60％碳粉与0.5％MnO2催化剂的LiHCO3/NaHCO3混合体系熔盐，所述原料气为纯水蒸气。
实施例11
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例2一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的电解质材料为BaCeO3。
(2)所述熔盐为包括60％碳粉与0.5％CaCO3催化剂的Li2CO3/Na2CO3混合体系熔盐，所述原料气为含20％H2以及10％N2的水蒸气。
实施例12
本实施例的合成气制备系统和固体氧化电解池结构与实施例2一致，区别在于：
(1)本实施例的合成气制备系统中，所述固体氧化物电解池的电解质材料为BaZrO3。
(2)所述熔盐为包括60％碳粉与0.5％Fe催化剂的Li2CO3/Na2CO3混合体系熔盐，所述原料气为含15％H2以及30％CO2的水蒸气。
效果实施例1
图4为按实施例2的合成气制备方法在原料气中不同CO2含量情况下与现有技术中单纯共电解制备合成气方法在相同耗电量下合成气产出量的对比曲线(电效率为100％的情况下)，其中，空心倒三角标识的线段代表实施例2所述方法制备的合成气中CO产量随原料气体中CO2含量的变化趋势，实心圆标识的线段代表单纯共电解制备合成气方法制备的合成气中CO产量随原料气体中CO2含量的变化趋势，空心五角星和实心方块标识的线段分别代表实施例2所述方法制备的合成气中H2产量随原料气体中CO2含量的变化趋势和单纯共电解制备合成气方法制备的合成气中H2产量随原料气体中CO2含量的变化趋势(两线重合)。
由图4所示可知，在相同耗电量下，实施例2的合成气制备方法与单纯共电解制备合成气方法相比，H2的产量虽然没有发生改变，CO的产量却提高了整整一倍，最终提高了合成气(CO+H2)的产量。可见，本发明合成气制备系统及其方法能够显著提高合成气的转化效率和产率，降低单位产量的能耗；此外，本发明还能够随时调整合成气混合室的进气量，以保证得到所需要的合成气比例组成。

Claims (12)

1.一种合成气制备系统，其特征在于，其包括固体氧化物电解池、原料气供给系统、熔盐供给系统和合成气混合室；所述固体氧化物电解池包括阴极、阳极以及电解质，所述阴极的进口与所述原料气供给系统连接，所述阴极与原料气相接触，所述阴极的出口与所述合成气混合室连接，所述阳极的进口与所述熔盐供给系统连接，所述阳极与混有碳粉和催化剂的熔盐相接触，所述阳极的出口与所述合成气混合室连接；
其中，所述原料气包括水蒸气和二氧化碳；
所述熔盐为卤素盐、碳酸盐、碳酸氢盐、草酸盐和硝酸盐中的一种或几种，所述熔盐的阳离子为碱金属和碱土金属中的一种或几种，所述熔盐的熔点低于600℃，所述熔盐的分解温度高于1000℃；
所述碳粉占所述熔盐的质量分数为40～80％，所述碳粉的粒度小于0.1mm；
所述催化剂占所述熔盐的质量分数为0.5～10％，所述催化剂为过渡金属、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物和碱土金属碳酸盐中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述阴极的材质为金属复合陶瓷材料；
和/或，所述阳极的类型为薄膜电极、柱状电极和片状电极中的一种；
和/或，所述阳极的材质为Ag、Au、Ni、Co、Fe和LSM中的一种；
和/或，所述电解质为YSZ离子导体、ScSZ、GDC、SDC、Bi2O3、LSGM、BaCeO3和BaZrO3中的一种。
3.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述阴极的材质为LSTO、LSCrM、LSCrF、Ni-Cr-Fe合金和Ni/YSZ中的一种。
4.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述熔盐的阳离子为Li、Na、K、Ca、Sr和Ba中的一种或几种；
和/或，所述催化剂为Fe、Co、Ni、CaO、CeO2、MnO2和CaCO3中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池为管式固体氧化物电解池，所述管式固体氧化物电解池的直径为1～100cm；
和/或，所述固体氧化物电解池的支撑体类型为阴极支撑型、电解质支撑型和阳极支撑型中的一种。
6.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池的数量为1～500；
当所述固体氧化物电解池的数量为1时，所述固体氧化物电解池与外接直流电源电气连接；
当所述固体氧化物电解池的数量大于1时，至少两个固体氧化物电解池组以串联方式或并联方式与外接直流电源电气连接，每个所述固体氧化物电解池组包括至少一个所述固体氧化物电解池；同一所述固体氧化物电解池组内的所述固体氧化物电解池的数量大于1时，若干所述固体氧化物电解池之间以串联方式依次连接。
7.如权利要求6所述的合成气制备系统，其特征在于，若干所述固体氧化物电解池之间通过连接件实现串联连接，所述连接件的材质为金属材料、合金材料或陶瓷材料，所述连接件的形状为线状、条状或板状；
8.如权利要求7所述的合成气制备系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池和所述连接件之间通过高温玻璃密封材料进行封装。
9.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池设于一热箱中；所述热箱包括箱体和设于所述箱体内壁的保温层，所述箱体的外壳材质为钢板，所述钢板的厚度为1～20mm，所述保温层的材质为莫来石、石英棉或石英砂，所述保温层的厚度为1～20cm。
10.如权利要求1所述的合成气制备系统，其特征在于，所述原料气供给系统包括蒸汽发生器、保护气气瓶组和气体混合室，所述蒸汽发生器和所述保护气气瓶组分别与所述气体混合室连接，所述气体混合室的出口与和所述阴极连接；
和/或，所述熔盐供给系统包括碳粉/熔盐混合器和熔盐循环泵，所述碳粉/熔盐混合器、所述熔盐循环泵和所述阳极依次连接；
和/或，所述合成气混合室内设有H2浓度探测器和CO浓度探测器，所述合成气混合室与所述阴极之间的连接口设有CO流量计，所述合成气混合室与所述阳极之间的连接口设有H2流量计，所述CO流量计与所述CO浓度探测器电气连接，所述H2流量计与所述H2浓度探测器电气连接。
11.一种合成气制备方法，其特征在于，所述合成气制备方法应用了如权利要求1～10任一项所述的合成气制备系统，所述合成气制备方法包括如下步骤：
(1)首先通过熔盐供给系统向固体氧化物电解池的阳极通入混有碳粉和催化剂的熔盐，再通过原料气供给系统向所述固体氧化物电解池的阴极通入原料气；
(2)通电进行电解反应，所述阴极上产生氢气和/或一氧化碳，所述阳极上产生氧离子，且所述氧离子与所述熔盐接触产生一氧化碳；
(3)在合成气混合室内将所述阴极上与所述阳极上产生的气体混合，即可。
12.如权利要求11所述的合成气制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述熔盐供给系统中，碳粉/熔盐混合器的工作温度为300～1000℃；
和/或，步骤(1)中，所述原料气供给系统中，蒸汽发生器的工作温度为200～600℃；
和/或，步骤(1)中，所述原料气较佳地还包括氢气，所述水蒸气与所属氢气的质量比为1～19；
和/或，步骤(1)中，所述原料气较佳地还包括氮气；
和/或，步骤(2)中，所述通电的方式包括恒压模式和恒流模式，当所述通电的方式为恒压模式时，单个所述固体氧化物电解池的阳极和阴极之间的直流电压为1～2V；当所述通电的方式为恒流模式时，单个所述固体氧化物电解池的阳极和阴极之间直流电流的电流密度为0.1～2A/cm2；
和/或，步骤(2)中，所述电解反应的反应温度为650～900℃；
和/或，步骤(2)中，所述电解反应的工作压力为1～5atm。
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