CN107949945A - 燃料电池系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种燃料电池系统和方法，其包括至少一个燃料电池和用于将氧化剂供应到至少一个燃料电池的阴极的导管。该导管包括至少一个吸附剂吸气器，其适合于从氧化剂中提取挥发性物质。吸附剂吸气器包括由氧化镁、氧化钙和氧化锰组成的组中的至少一个成员。吸附剂吸气器提供了从氧化剂流中提取挥发性物质的优点。

Description

燃料电池系统和方法
技术领域
公开了一种燃料电池系统和方法，更具体地，该燃料电池系统和方法是一种固体氧化物燃料电池(SOFC)系统和方法。
背景技术
燃料电池由阳极、阴极和允许离子电荷在阳极和阴极之间流动的电解质组成，而电子被迫采取外部电路并因此提供电力供应。燃料电池通常根据所使用的电解质类型来分类，例如固体氧化物(SOFC)、碱性(AFC)、磷酸(PAFC)、质子交换膜(PEMFC)和熔融碳酸盐(MCFC)，或者根据它们的工作温度来分类。例如，SOFC的工作温度约为700℃至1000℃。
燃料电池通过与氧气或另一种氧化性物质(即氧化剂)的化学反应而将来自燃料即反应物的化学能转化为电能。氢气是最常见的燃料，但也可以使用诸如天然气的烃类和诸如甲醇的醇类。向燃料电池供应恒定的反应物流和恒定的氧化剂流以维持化学反应和电能的产生。只要提供这些输入，燃料电池就可以持续发电。
然而，对于燃料电池，已知的挑战是克服阴极中毒。当挥发性物质与阴极反应或在阴极上凝结时会发生阴极中毒，通过在电化学位点凝结而导致阴极性能的劣化，并随时间的推移降低燃料电池的总功率。铬已被确定为产生阴极中毒的物质。降低燃料电池中阴极中毒量的一种方法是通过从源头去除这些物质来减少燃料电池系统内的铬(Cr)物质的量。在某些系统中，铬的来源已被确定为金属组件和金属互连件。减少Cr的一种方法是通过在燃料电池系统内的金属组件和金属互连件的暴露表面上涂覆铝化涂层，另一种减少Cr的方法是通过使用形成氧化铝表面层而不是氧化铬表面层的金属组件。
US2005/0142398公开了一种通过将阴极进料气体连续干燥至低湿度水平来降低由于铬挥发而导致的阴极中毒的影响的方法。还公开了使与阴极气体干燥相关的能量损失最小化的发电配置。
J.Andreas Schuler等人,Electrochemical Solid-State Letters 14[12]B132-134(2011)公开了使用基于(La,Sr)CoO3涂覆的陶瓷泡沫的空气过滤器进行的Cr减少。当使用过滤器来捕获Cr物质时，确定污染物的来源至关重要，并且所测试的特定系统的来源被确定为SOFC的上游。在安装过滤器之后，Cr过滤器使污染阴极的Cr的量降低7倍。
WO2011/101162公开了一种用于纯化用于固体氧化物燃料电池的气流的方法和系统。通过在固体氧化物电池的第一电极的入口侧的气流中提供洗涤器来净化用于以电解和燃料电池模式两者操作的固体氧化物电池的入口气流。洗涤器由适合用作电解质和电极材料的各种材料形成。
WO2014/031622A1公开了一种燃料电池组件，其包含：包括多个燃料电池的燃料电池堆；被配置为向多个燃料电池递送氧化性气体的进入的氧化性气体流动路径；以及位于进入的氧化性流动路径中的铬吸气器材料。燃料电池包括电解质；电解质的第一侧上的阴极；电解质的第二侧上的阳极；和阴极上的铬吸气器材料以减少Cr。
发明内容
根据第一方面，提供了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至少一个燃料电池和用于将氧化剂供应到所述至少一个燃料电池的阴极的导管，所述导管包括至少一种适于从氧化剂中提取挥发性物质的吸附剂吸气器，所述吸附剂吸气器包含由氧化镁、氧化钙和氧化锰组成的组中的至少一种。
包含由氧化镁、氧化钙和氧化锰组成的组的至少一种的吸附剂吸气器的益处在于，它们特别擅长通过与基于挥发性铬(Cr)的物质反应而从气流中提取挥发性的铬和二氧化硅物质。
任选地，吸附剂吸气器是多孔的。在一个实例中，多孔吸附剂吸气器的孔径为大约0.1μm至大约100μm。优选地，多孔吸收剂吸气器的孔径为大约1μm至大约10μm。
多孔吸附剂吸气器的优点是，与无孔吸附剂吸气器相比，它具有显著增强的可接触表面积。
根据另一方面，提供了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至少一个燃料电池和用于将氧化剂供应到所述至少一个燃料电池的阴极的导管，所述导管包括至少一种适合于从氧化剂中提取挥发性物质的吸附剂吸气器，所述吸附剂吸气器包含由氧化镁、氧化钙、氧化锰和基于氧化镁铝酸镁(MMA)MgO+MgAl2O4的材料组成的组中的至少一种，并且其中该至少一种吸附剂吸气器是多孔的并且其中孔径为大约0.1μm至大约100μm。
任选地，吸附剂吸气器由基于氧化镁铝酸镁(MgO+MgAl2O4，以下称为MMA)的材料形成。MMA材料由于其承受燃料电池系统的高操作温度的能力而可以用作高温燃料电池系统的结构组件。使MMA材料适合于具有类似于燃料电池系统中其他组件的热膨胀系数(CTE)的CTE，这减少了燃料电池系统中机械应力和热应力的累积。
任选地，基于MMA的材料含有铝酸镁尖晶石与过量的氧化镁。优选地，过量的氧化镁位于基于MMA的材料的表面上。
任选地，将吸附剂吸气器形成为基本上平面的结构。
基本上平面的结构可以具有基本上没有开口的基本上均匀的相对表面。
基本上平面的结构可以设置有多个氧化剂开口。氧化剂开口的直径为大约0.1mm至大约6mm。优选地，氧化剂开口的直径为大约0.3mm至大约3mm。基本上平面的结构可以被设置在导管内，在穿过导管的氧化剂的直接流动路径中，使得氧化剂被迫穿过吸附剂吸气器。
吸附剂吸气器可以被成对设置，基本上彼此平行并按流动顺序布置。任选地，设置成对吸附剂吸气器，使得每个吸附剂吸气器的多个氧化剂开口相对于相邻吸附剂吸气器的多个氧化剂开口偏移。
氧化剂在燃料电池系统的燃料电池堆附近的流动通常处于低雷诺数(即层流)。对于给定的氧化剂质量流，氧化剂流的低雷诺数流动导致氧化剂流达到燃料电池堆的更大比例。然而，燃料电池系统的通道和导管中的低雷诺数状态在实现氧化剂流与吸附剂吸气器表面之间良好的传质方面带来了挑战。
偏移的氧化剂开口提供了克服这种挑战的手段，而不在氧化剂流的流动中引入不可接受的过度压降。
偏移的氧化剂开口的好处是，当氧化剂流撞击第一吸附剂吸气器并被迫穿过第一吸附剂吸气器的氧化剂开口时，氧化剂开口在第二吸附剂吸气器上产生一系列冲击射流。氧化剂流然后通过第二吸附剂吸气器的氧化剂开口逸出。在这些冲击射流内，雷诺数局部增加，并且冲击的形式导致与第二吸附剂吸气器上的氧化剂流的流动相关的边界层的深度局部受到抑制。
此外，氧化剂开口的间隔为使得即使当流体已经转向流过第二吸附剂吸气器的表面时，其也已经被有效地拨动(tripped)，并且在流过第二吸附剂吸气器中的氧化剂开口之前，对于其流过该第二吸附剂吸气器的表面上的大部分(即使不是全部)距离，不能形成完全展开的流动。
优选地，可以选择氧化剂开口间隔，使得在第二吸附剂吸气器的表面上从第二吸附剂吸气器的第二表面上的冲击点到第二吸附剂吸气器中的氧化剂开口的流动为使得流动不形成完整的边界层或非常小的边界层。
任选地，吸附剂吸气器包括内部通道。
任选地，一对吸附剂吸气器被定位为使得它们之间的距离为1mm至100mm。
任选地，吸收剂吸气器位于入口导管处。
任选地，吸收剂吸气器位于氧化剂再循环回路中。
任选地，吸收剂吸气器位于热交换器内的氧化剂通道处。
根据另一方面，提供了一种用于在固体氧化物燃料电池系统中从氧化剂流中提取铬物质的方法，所述方法包括：
将吸附剂吸气器布置在氧化剂导管中，所述氧化剂导管被布置成将氧化剂供应到至少一个燃料电池的阴极，其中所述吸附剂吸气器包括由氧化镁、氧化钙和氧化锰组成的组中的至少一种；和
通过导管将氧化剂供应到固体氧化物燃料电池系统中的至少一个燃料电池。
根据另一方面，提供了一种用于在固体氧化物燃料电池系统中从氧化剂流中提取铬物质的方法，所述方法包括：
将吸附剂吸气器布置在氧化剂导管中，所述氧化剂导管被布置成将氧化剂供应到至少一个燃料电池的阴极，其中所述吸附剂吸气器包括由氧化镁、氧化钙、氧化锰和基于氧化镁铝酸镁(MMA)MgO+MgAl2O4的材料组成的组中的至少一种，并且其中所述至少一种吸附剂吸气器是多孔的，并且其中孔径为大约0.1μm至大约100μm；以及
通过导管将氧化剂供应到固体氧化物燃料电池系统中的至少一个燃料电池。
附图的简要说明
下面参照附图进一步描述本发明的实施方案，其中：
图1示出了氧化剂流在燃料电池堆的入口导管中流动通过吸附剂吸气器的示意图；
图2示出了安装在燃料电池堆的入口导管中的氧化剂流中的平面吸气器；
图3示出了多个平面吸气器，其并排布置以覆盖燃料电池堆的入口导管；
图4示出了燃料电池系统图；
图5(a)显示使用前的平面吸气器，(b)显示使用后的平面吸气器；
图6示出了氧化剂流在燃料电池堆的入口导管中通过吸附剂吸气器的流动的另一个示意图；和
图7示出了图6中的箭头A方向的视图。
具体实施方式
燃料电池组是多个串联和/或并联连接的燃料电池。
图1示出了入口空气流10通过燃料电池堆的入口导管2的路径。燃料电池堆附近的流动状态通常处于低雷诺数。燃料电池堆的入口导管2设置有一个或多个吸附剂吸气器20、22，并且吸附剂吸气器20、22是基本上平面的结构，其具有分别穿过其中延伸的多个空气开口21、23。吸附剂吸气器20、22被布置成横跨进气管2延伸，基本上垂直于入口空气流10的流动方向。吸附剂吸气器20、22在入口导管2内按流动顺序布置。平面结构的吸附剂吸气器20、22的平面被布置为基本上垂直于入口空气流10的流动方向。入口空气流10撞击第一吸附剂吸气器20并穿过第一吸附剂吸气器20的空气开口21。空气开口21产生空气射流，撞击第二吸附剂吸气器22。第二吸附剂吸气器22的空气开口23与第一吸附剂吸气器20的空气开口21偏移。偏移的空气开口21、23布置产生冲击，并抑制在第二吸附剂吸气器22上形成边界层30。由于空气流的雷诺数在第二吸附剂吸气器22的表面上局部增大，所以通过空气的冲击射流降低了边界层30的深度。空气开口21、23的间距为使得当空气流到达第二吸附剂吸气器22时，空气流10被重新引导流过第二吸附剂吸气器22的表面，并且在经过第二吸附剂吸气器22中的空气开口23之前，对于其流过第二吸附剂吸气器22的表面上的大部分(如果不是全部的话)距离，不形成完全展开的流动。
第一和第二吸附剂吸气器20、22可以是分离的平面结构。通过钻孔例如激光钻孔或其他合适的工艺在分离的平面结构中形成空气开口21、23。或者，第一和第二吸附剂吸气器20、22可以是平面中空管的平行侧壁或多通道管的平行侧壁。通过钻孔例如激光钻孔或其他合适的工艺，在中空管或多通道管的侧壁上形成空气开口21、23。
选择空气开口21、23的尺寸和空气开口21、23相对于彼此的间隔，使得在空气流中的喷射在第一和第二吸附剂吸气器20、22之间的短距离上被充分消散。吸附剂吸气器20、22通常位于靠近燃料电池堆的位置，以使入口导管2和燃料电池系统的尺寸最小化。此外，第一和第二吸附剂吸气器20、22被配置为执行空气流整流功能(flow straighteningfunction)，否则这将需要单独的组件来实现。
已知存在于入口空气流10中的挥发性氧化铬(VI)和羟基氧化铬(VI)物质与燃料电池堆内的燃料电池的阴极发生反应，从而通过在电化学位点凝结而导致阴极性能的劣化，并随着时间的推移降低燃料电池和燃料电池堆的整体功率。通常，绝缘材料可以在湿空气存在下表现出氢氧化硅和羟基氧化硅物质的挥发性。通过在燃料电池组的入口导管2内提供吸附剂吸气器20、22以从空气流10中除去铬和二氧化硅物质，从而从空气流10中降低铬和二氧化硅污染物的浓度，通过减少阴极劣化而用于延长燃料电池和燃料电池堆的寿命。
吸附剂吸气器20、22可以包含氧化镁、氧化钙和氧化锰中的一种或多种，并且在该具体实例中，吸附剂吸气器20、22包含MgO+MgAl2O4(MMA)，例如氧化镁和铝酸镁。可以通过挤出未经处理的MMA然后烧结来形成吸附剂吸气器20、22的分离的平面结构，并且类似地，可以通过挤出未经处理的MMA并烧结来形成平面中空管或多通道管。MMA管可涂覆有一层额外的氧化镁。或者，吸附剂吸气器20、22可以是具有一层氧化镁、氧化钙或氧化锰的金属片。
使用基于MMA的材料能够以合理的成本形成比简单的基于MgO的陶瓷更宽范围的几何形状。本领域技术人员公知的是，难以形成氧化镁组件。
因此，吸附剂吸气器具有双重功能：吸附剂吸气器降低空气流中挥发性物质的量，并且吸附剂吸气器改变空气流的流动方向，从而起到整流器的作用。双重功能降低了流过燃料电池堆的空气流的整体压降，这直接导致运行成本的节省，因为运行用鼓风机供应的燃料电池所需的功率更少。使用第一和第二吸附剂吸气器改善了空气流的传质，而不在吸附剂吸气器上产生显著的压降。对于通过部分再循环流而冷却的燃料电池，吸附剂吸气器降低了围绕阴极循环回路的压降，从而允许使用产生低压降并且需要较低初始空气压力的阴极喷射器。这种集成还节省总体积和重量。
图2示出在吸附剂吸气器20的表面上具有高浓度MgO的多孔吸附剂吸气器20。吸附剂吸气器20位于固体氧化物燃料电池堆的空气流的入口导管2中。吸附剂吸气器20形成在区段20’中，并且取决于燃料电池系统的燃料电池堆的进气导管2的尺寸，需要多个区段20’。或者，吸附剂吸气器20可以是延伸穿过入口导管2的整个横截面区域的单件。
图3示出了安装的吸附剂吸气器20，其覆盖固体氧化物燃料电池堆的空气流10的入口导管2的整个横截面区域。
图4示意性地示出了包括吸附剂吸气器的燃料电池系统，包含MMA(MgO+MgAl2O4)的条带的吸附剂吸气器20位于固体氧化物燃料电池系统110的固体氧化物燃料电池堆112的入口导管中。在该特定布置中，吸附剂吸气器20位于热交换器166和在燃料电池堆112的氧化剂供应入口导管中的氧化剂供应歧管136之间。或者，吸附剂吸气器20A可以位于氧化剂出口歧管156和阴极喷射器160之间的阴极再循环回路161或再循环导管158中。在另一种布置中，吸附剂吸气器20B可以设置在热交换器166内的通道180中。
固体氧化物燃料电池堆112包括多个固体氧化物燃料电池116，每个固体氧化物燃料电池116包括电解质118、阳极120和阴极122。
燃气涡轮发动机114包括压缩机124和涡轮机126，并且涡轮机126被布置成经由轴128驱动压缩机124。燃气涡轮发动机114的涡轮机126也被布置成经由轴129驱动发电机127。
通过燃料歧管130向固体氧化物燃料电池116的阳极120供应燃料，例如氢气，并且燃料供应132，例如氢气，被设置为经由导管134向燃料歧管130供应燃料。通过氧化剂歧管136向阴极122供应氧化剂，例如氧气，空气等，并且氧化剂供应138被设置为经由导管140向氧化剂歧管136供应氧化剂。压缩机124位于导管140中并且将供应至氧化剂歧管136的氧化剂加压。
阳极120设置有未使用的燃料收集歧管142，未使用的燃料排放到该未使用的燃料收集歧管142中。未使用的燃料收集歧管142经由导管144和146连接到导管134，使得一部分未使用的燃料被供应、再循环到燃料歧管130。提供燃料喷射器148以引起未使用的燃料从未使用的燃料收集歧管142向燃料歧管130供应、再循环。导管144、146和燃料喷射器148形成装置150，以将来自固体氧化物燃料电池116的阳极120的未使用燃料供应、再循环回到固体氧化物燃料电池116的阳极120。燃料喷射器148将未使用的燃料加压，并将未使用的燃料与由燃料供应132通过导管134供应的燃料混合到燃料歧管130。只有来自燃料供应132的燃料在燃料供应32与燃料喷射器148之间的导管134的第一部分134A中流动。来自燃料供应132的燃料和来自固体氧化物燃料电池116的阳极120的未使用的燃料的部分在通过燃料喷射器148混合之后通过导管134的第二部分134B供应到燃料歧管130。
未使用的燃料收集歧管142还经由导管144和另外的导管154连接到燃烧器152，使得未使用的燃料的第二部分被供应到燃烧器152。
阴极122设置有未使用的氧化剂收集歧管156，未使用的氧化剂被排放到未使用的氧化剂收集歧管156中。未使用的氧化剂收集歧管156经由导管158连接到导管140，使得一部分未使用的氧化剂被供应、再循环到氧化剂歧管136。提供氧化剂喷射器160以引起未使用的氧化剂从未使用的氧化剂收集歧管156向氧化剂歧管136供应、再循环。导管140和158以及氧化剂喷射器160形成装置161，以将来自固体氧化物燃料电池116的阴极122的未使用的氧化剂供应、再循环回到固体氧化物燃料电池116的阴极122。氧化剂喷射器160将未使用的氧化剂加压，并将未使用的氧化剂与由压缩机124通过导管140供应的氧化剂混合到氧化剂歧管136。
未使用的氧化剂收集歧管156经由导管158和另外的导管162连接到燃烧器152，使得未使用的氧化剂的第二部分被供应到燃烧器152。供应到燃烧器152的未使用的燃料的第二部分在供应到燃烧器152的未使用的氧化剂的第二部分中燃烧以产生热废气。在燃烧器152中所产生的热废气被布置为通过导管164流向热交换器166。将热废气供应到热交换器166的第一入口168，并且通过热交换器166内的第一路径170流向热交换器166的第一出口172。然后将热废气通过导管从热交换器166的第一出口172供应到涡轮机126。热废气驱动涡轮机126，然后热废气流过导管174并通过排气口176排出。有可能在涡轮机126下游的导管174中提供换热器。
来自压缩机124的氧化剂和来自固体氧化物燃料电池116的阴极122的未使用氧化剂的部分在通过氧化剂喷射器160混合之后通过导管140的第二部分140B供应到热交换器166的第二入口178并且通过热交换器166内的第二流动路径180流向热交换器166的第二出口182。然后，将来自压缩机124的氧化剂和来自固体氧化物燃料电池116的阴极122的未使用的氧化剂的部分从热交换器166的第二出口182经由导管140的第三部分140C供应到氧化剂歧管136。只有来自压缩机124的氧化剂在压缩机124和氧化剂喷射器160之间的导管140的第一部分140A中流动。
因此，通过热交换器166内的第一流动路径170流动的来自燃烧器152的热废气加热通过热交换器166内的第二流动路径180流动的流向阴极122的来自氧化剂供应138的氧化剂和来自阴极122的未使用的氧化剂。
固体氧化物燃料电池系统110包括压缩机124，该压缩机124被布置成将一部分氧化剂供应到燃烧器152，并且热交换器166被布置成将来自热交换器166的第一出口172的一部分燃烧器152废气供应到燃烧器152。更详细地说，从压缩机124流过导管140的第一部分140A的一部分氧化剂被供应到导管112。导管112将该部分氧化剂供应到喷射器114的主要入口。离开热交换器166的第一出口172的燃烧器152废气的一部分通过导管116供应到喷射器114的次要入口。喷射器114的出口被布置成通过导管1188将来自压缩机124的氧化剂的一部分和来自热交换器166的第一出口172的废气的一部分供应到燃烧器152。导管1188可以被布置成将来自压缩机124的氧化剂的一部分和来自热交换器166的第一出口172的废气的一部分与导管162中的未使用的氧化剂一起供应到燃烧器152。这种布置降低了例如热交换器166入口处和燃烧器152的出口处的温度，而不减少向导管140的第二部分140B中的冷的氧化剂的热传递。喷射器114被用作使用由压缩机124供应的氧化剂的一部分将来自燃烧器152的废气再循环回到燃烧器152的装置。
如图5(a)和(b)所示，在燃料电池系统110运行270小时之后，MMA吸附剂吸气器显示显著的变色。对放置在固体氧化物燃料电池堆110的入口导管2中的MMA吸附剂吸气器的分析显示以下的Cr和Si俘获：在湿循环(其中一些蒸汽存在于空气流中)960小时之后，吸附剂吸气器具有26.8％Si和4.4％Cr的表面组成；在520小时的干燥封闭循环(其中在流过燃料电池之前除去空气流中存在的蒸汽)之后，吸附剂吸气器具有为0.6wt％Si和1.1wt％Cr的表面组成。
图6和7示出了通过燃料电池堆201的入口导管202的入口空气流210的另一个路径。燃料电池堆201的入口导管202设置有一个或多个吸附剂吸气器220，并且吸附剂吸气器220是基本上平面的结构。吸附剂吸气器220被布置成横跨入口导管202延伸。吸附剂吸气器220跨过入口导管202平行地布置。平面结构的吸附剂吸气器220的平面基本上平行于入口空气流210的流动方向布置。在这个实例中，平面结构的吸附剂吸气器220的平面水平地布置。吸附剂吸气器220被间隔开，以形成到燃料电池堆201的多个垂直间隔开的平行流动通道221。在另一个替代布置中，平面结构的吸附剂吸气器的平面垂直地布置，并且被水平间隔开，以形成到燃料电池堆的多个水平间隔开的平行流动通道。在另一个替代布置中，平面结构的吸附剂吸气器的平面对角地布置，并且流动通道对角地间隔开。如上文所述，平面结构的吸附剂吸气器可以是MMA的片材、管或多通道管。MMA管可以涂覆有一层额外的氧化镁。或者，平面结构可以是具有一层氧化镁、氧化钙或氧化锰的金属片。吸附剂吸气器220不需要氧化剂开口，因为流动通道221能够使氧化剂流向固体氧化物燃料电池堆201。
尽管说明书已经提到在固体氧化物燃料电池堆的入口处的氧化剂吸入导管中提供吸附剂吸气器，但是吸附剂吸气器可以设置在用于固体氧化物燃料电池堆的氧化剂供应内的其它合适位置处。吸附剂吸气器可以位于固体氧化物燃料电池堆的氧化剂出口处。可替代地或附加地，吸附剂吸气器可以位于阴极/氧化剂再循环回路的导管中并横跨导管。可替代地或另外地，吸附剂吸气器可以位于将氧化剂供应到固体氧化物燃料电池堆的热交换器的通道中。吸附剂吸气器可以限定入口导管的一部分或全部或者再循环导管的一部分或全部。吸附剂吸气器可以作为涂层设置在入口导管的一部分或全部上或者再循环导管的一部分或全部上。
尽管已经描述了平面结构包含MMA，但同样可能的是平面结构包括具有吸附剂吸气剂涂层的金属板。吸附剂吸气剂的涂层可以通过等离子喷涂、热喷涂、浆料涂覆或其他合适的工艺来施加。
吸附剂吸气器可以是多孔的，例如，多孔吸气器可以包括通过挤出未经处理的MMA和烧结而制成的蜂窝结构。
尽管说明书已经提到向燃料电池的阴极供应空气，但同样可能的是供应空气或其他合适的氧化剂。
本领域技术人员将清楚，与上述任何实施方案相关地描述的特征可以在不同的实施方案之间互换使用。上述实施方案是用于说明本发明的各种特征的实例。
在本申请的整个说明书和权利要求书中，词语“包含”和“含有”及其变体意味着“包括但不限于”，并且它们不旨在(并且不)排除其他部分、添加剂、组成、整数或步骤。贯穿本申请的说明书和权利要求书，除非上下文另有要求，否则单数涵盖复数。特别地，除非上下文另有要求，否则在使用不定冠词时，本申请应当被理解为考虑复数和单数。
与本发明的特定方面、实施方案或实例相伴随着描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或组应当被理解为适用于本文所述的任何其他方面、实施方案或实例，除非与其不兼容。本申请(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合来组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸到本申请(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或者如此公开的任何方法或过程的步骤中任何新颖的步骤或任何新颖的组合。
读者的注意力被引导至与本申请相关的与本说明书同时提交或在本说明书之前提交的所有论文和文件，并且这些论文和文件与本说明书一起公开供公众查阅，并且所有这些论文和文件的内容通过引用并入本文。

Claims (22)

1.一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至少一个燃料电池和用于将氧化剂供应到所述至少一个燃料电池的阴极的导管，所述导管包括至少一种适于从所述氧化剂中提取挥发性物质的吸附剂吸气器，所述吸附剂吸气器包含由氧化镁、氧化钙、氧化锰和基于氧化镁铝酸镁(MMA)MgO+MgAl2O4的材料组成的组中的至少一种，并且其中所述至少一种吸附剂吸气器是多孔的，并且其中孔径为大约0.1μm至大约100μm。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述多孔吸收剂吸气器的孔径为大约1μm至大约10μm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中基于MMA的材料被配置为具有与所述燃料电池中的其他组件的热膨胀系数CTE互补的CTE。
4.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中基于MMA的材料含有铝酸镁尖晶石与过量的氧化镁。
5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述过量的氧化镁位于所述吸附剂吸气器的暴露表面上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述吸附剂吸气器被形成为基本上平面的结构。
7.根据权利要求6所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述基本上平面的结构具有基本上没有开口的基本上均匀的相对表面。
8.根据权利要求7所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述基本上平面的结构设置有多个氧化剂开口。
9.根据权利要求8所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述氧化剂开口的直径为大约0.1mm至大约6mm。
10.根据权利要求8所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述氧化剂开口的直径为大约0.3mm至大约3mm。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述基本上平面的结构被布置在所述导管内，在穿过所述导管的所述氧化剂的直接流动路径中，使得氧化剂被迫穿过所述基本上平面的结构。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述吸附剂吸气器被成对设置，所述吸附剂吸气器基本上彼此平行地布置并且按流动顺序布置。
13.根据权利要求12所述的固体氧化物燃料电池系统，其中成对吸附剂吸气器被布置为使得每个吸附剂吸气器的所述多个氧化剂开口相对于相邻吸附剂吸气器的多个氧化剂开口偏移。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中选择所述氧化剂开口间隔，使得在一对吸附剂吸气器中的第二吸附剂吸气器的表面上从所述第二吸附剂吸气器的第二表面上的冲击点到所述第二吸附剂吸气器中的氧化剂开口的流动为使得所述流动不形成完整的边界层。
15.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中所述吸附剂吸气器包括内部通道。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中一对吸附剂吸气器被定位为使得它们之间的距离为1mm至100mm。
17.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中至少一种吸附剂吸气器位于入口导管处。
18.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中至少一种吸附剂吸气器位于氧化剂再循环回路中。
19.根据前述权利要求中任一项所述的固体氧化物燃料电池系统，其中至少一种吸附剂吸气器位于热交换器内的氧化剂通道处。
20.一种用于在固体氧化物燃料电池系统中从氧化剂流中提取铬物质的方法，所述方法包括：
将吸附剂吸气器布置在氧化剂导管中，所述氧化剂导管被布置成将氧化剂供应到至少一个燃料电池的阴极，其中所述吸附剂吸气器包含由氧化镁、氧化钙、氧化锰和基于氧化镁铝酸镁(MMA)MgO+MgAl2O4的材料组成的组中的至少一种，并且其中所述至少一种吸附剂吸气器是多孔的，并且其中孔径为大约0.1μm至大约100μm；以及
通过导管将氧化剂供应到固体氧化物燃料电池系统中的至少一个燃料电池。
21.基本上如本文参考附图所述的固体氧化物燃料电池。
22.基本上如本文参照附图所述的用于在固体氧化物燃料电池系统中从氧化剂流中提取铬物质的方法。
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