CN108604696B - 具有增强的co2捕集的燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于从燃烧发电厂所产生的烟气中去除二氧化碳的二氧化碳捕集系统。所述系统包括电解池，所述电解池被配置为接收包括二氧化碳的烟气并且输出包括富集烟气的第一排气流，所述富集烟气包括二氧化碳。所述系统还包括燃料电池，所述燃料电池被配置为接收所述第一排气流并输出包括二氧化碳的第二排气流。所述第二排气流相比所述第一排气流包含更高浓度的二氧化碳。

Description

具有增强的CO2捕集的燃料电池系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年11月17日提交的美国专利申请No.62/256,484的优先权权益，其全部内容通过引用整体并入本文。
背景技术
本公开涉及用于生产电力的燃料电池系统。具体地，本公开涉及能够增强CO2捕集的燃料电池系统。
燃烧发电厂通过燃烧化石燃料(诸如煤、石油或天然气)来产生能量。在燃烧过程中，烟气形式的排气被产生并经常排入大气。但是，燃烧过程中产生的烟气含有许多污染物，诸如二氧化碳。已知这些污染物通过促进整体气候变化而对环境产生不利影响。因此，近年来，许多政府监管机构已要求减少这些污染物(特别是二氧化碳) 排放到大气中。
鉴于认识到二氧化碳释放的有害影响以及近期对其排放的限制，对于从燃烧发电厂产生的烟气中有效地去除纯化形式的二氧化碳已经做出了努力。通过从烟气中去除二氧化碳，二氧化碳或者可以用于其他更安全的目的，诸如用于地下储存或石油生产需求。
然而，目前从烟气捕集CO2的方法效率非常低。这部分是由于烟气中存在的二氧化碳具有稀释的浓度，浓度可能低至5％。因此，设计用于去除CO2的常规系统可能非常昂贵且需要高能量输入以充分去除或减少CO2，从而显着降低发电厂本身的生产能力。
一种从烟气中去除二氧化碳的输入能量可能被弥补的已知的方法是通过使用燃料电池。燃料电池是能够通过电化学反应将存储在燃料(诸如烃燃料)中的化学能转换为电能的设备。特别地，燃料电池(诸如熔融碳酸盐燃料电池(MCFC))能够从烟气的输入供应产生电能并且能够选择性地去除作为副产物包含在烟气中的二氧化碳。因此，从燃料电池产生排气，排气包含更浓形式的二氧化碳，浓度可以高达约70％。这种浓缩的排气流允许二氧化碳容易地被去除，而不需要像传统方法那样高的输入能量。另外，由于燃料电池产生电作为其内部电化学反应的副产物，所以产生浓二氧化碳流的过程导致燃烧发电厂的整体能量输出增加。
然而，因为烟气含有稀释形式的二氧化碳，所以提供烟气作为燃料电池的输入供应会导致较低的电输出。
发明内容
本发明的某些实施方式提供一种CO2回收系统，其在输入到燃料电池之前产生富含O2的烟气，使得可实现较高的输出值，进一步弥补从烟气捕集CO2的成本并增加发电厂的整体效率。
在某些实施方式中，CO2捕集系统包括压缩和冷冻浓缩的CO2流，从而产生液态CO2。由于CO2包含不可冷凝的气体(例如H2、CO)，产生H2、CO和CO2的废气(或排气)流，其可以作为燃料再循环至燃料电池或纯化为H2或H2和CO。
在某些实施方式中，用于从由燃烧发电厂产生的烟气中去除二氧化碳的二氧化碳捕集系统包括电解池，其配置成接收废气(其包括二氧化碳、氢气、一氧化碳和水) 并输出包括烟气(其包括氧气和二氧化碳)的第一排气流和含有高浓度氢气(例如大于95％)的第二排气流，氢气可作为有价值的副产物输出。
在某些实施方式中，用于从由燃烧发电厂产生的烟气中去除二氧化碳的二氧化碳捕集系统包括电解池，电解池被配置为接收包括二氧化碳的烟气并且输出包括富集烟气(其包括二氧化碳)的第一排气流。二氧化碳捕集系统还包括燃料电池，燃料电池被配置成接收第一排气流并且输出第二排气流。第二排气流相比第一排气流包含更高浓度的二氧化碳。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，富集烟气还包括比烟气更高浓度的氧气。
在可与上述实施方式组合的一个方面中，富集烟气包括比烟气更高浓度的二氧化碳。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，电解池是熔融碳酸盐电解槽。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，燃料电池是熔融碳酸盐燃料电池。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，电解池被配置为产生包括氢气的第三排气流。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，二氧化碳捕集系统还包括隔离系统，隔离系统被配置为冷却和冷凝第二排气流，使得产生液态二氧化碳。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，第二排气流包括约70％的二氧化碳。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，燃料电池被配置为输出基本上贫含二氧化碳的第四排气流。
在某些实施方式中，用于从由燃烧发电厂产生的烟气中去除二氧化碳的二氧化碳捕集系统包括具有第一阳极和第一阴极的燃料电池。第一阴极被配置为接收包括二氧化碳和氧气的烟气并输出主要包括氮气和一些二氧化碳和氧气的贫CO2烟气。二氧化碳捕集系统还包括具有第二阳极和第二阴极的电解槽。第二阳极被配置为接收由CO2液化产生的废气并输出氢排出气体。第二个阴极输出CO2和O2，这使得烟气富集到燃料电池。
在可与上述实施方式组合的一个方面中，电解池是熔融碳酸盐电解槽并且燃料电池是熔融碳酸盐燃料电池。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，富集烟气包括比烟气更高浓度的氧气和二氧化碳。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，第二阳极被配置为输出主要包括氢气以及少量二氧化碳和一氧化碳的排气。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，第二阳极被配置为接收废气并输出氢气。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，第二阳极被配置为输出高纯度的氢气。
在可与上述任意实施方式和方面组合的一个方面中，第二阳极被配置为接收包含烃燃料和水的燃料供应流。
在可与上述任意实施方式和方面组合的一个方面中，第二阳极被配置为内部重整燃料供应流。
在某些实施方式中，用于从由燃烧发电厂产生的烟气中去除二氧化碳的二氧化碳捕集系统包括具有第一阳极和第一阴极的电解池。第一阴极被配置为接收包括二氧化碳和氧气的烟气并输出包括二氧化碳和氧气的富集烟气。二氧化碳捕集系统还包括具有第二阳极和第二阴极的燃料电池。第二阴极被配置为接收富集烟气并且输出贫含二氧化碳的排气。
在某些实施方式中，用于从由燃烧发电厂产生的烟气中捕集二氧化碳的方法包括将包括二氧化碳的烟气供应至电解池并且输出包括富集烟气(具有二氧化碳)的第一排气流。该方法还包括将第一排气流供应到燃料电池并输出第二排气流，第二排气流包括二氧化碳、水、氢气和一氧化碳。第二排气流包括比第一排气流更高浓度的二氧化碳。
在可与上述实施方式组合的一个方面中，用于捕集二氧化碳的方法还包括从第二排气流中隔离基本上全部的二氧化碳。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，捕集二氧化碳的方法还包括将烃燃料和水供应至燃料电池。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，捕集二氧化碳的方法还包括输出来自电解池的氢气流。
在可与上述实施方式和方面组合的一个方面中，捕集二氧化碳的方法进一步包括从燃料电池输出第三排气流，第三排气流基本上贫含二氧化碳。
这些和其他有利的特征将通过阅读本公开和附图而变得显而易见。
附图说明
图1示出了利用燃料电池的碳捕集系统的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的结合有重整器-电解器-净化器的碳捕集系统的示意图。
具体实施方式
总体参考附图，本文公开的是增强的CO2捕集系统，其利用重整器-电解器-净化器以用二氧化碳富集烟气，然后将烟气引入燃料电池中，使得可以实现从CO2捕集过程的更高能量输出。
图1示出了利用燃料电池以捕集包含在由燃烧发电厂产生的烟气流中的二氧化碳的CO2捕集系统10。这种系统在例如美国专利No.7,396,603中被描述，该专利通过引用整体并入本文。在燃烧发电厂中，化石燃料管线11将化石燃料流(诸如煤、油、天然气或其他类型的烃燃料)供应到燃烧室50(诸如锅炉或燃气轮机)。另外，空气供应管线13将空气流供应到燃烧室50。燃烧室50内的化石燃料和空气的燃烧反应产生能量输出和作为排气的烟气流。烟气流包含水、氧气和有害排放物(包括二氧化碳)的混合物。特别地，取决于所使用的化石燃料的类型和燃烧过程，烟气流可以包括稀释浓度的二氧化碳，其可以在约3％至约15％的范围内。
烟气流通过烟气管线52离开燃烧室50，烟气流通过烟气管线52供料到第一气体净化站24。第一气体净化站24被配置为去除包含在烟气中的杂质，杂质可能对燃料电池系统有害。然后第一鼓风机26将清洁后的烟气流引导通过第一热交换器25，在第一热交换器25中烟气在被引入燃料电池30的阴极32中之前通过废热加热。在附图中所示的实施方式中，燃料电池30包括熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。在一些实施方式中，燃料电池30可以被配置为能够内部重整原料气。可替代地，燃料电池30可以接收来自外部重整器的重整燃料。此外，燃料电池30还可以包括连接以形成燃料电池堆的多个独立电池。
如图1中进一步所示，燃料供应管线12为燃料电池30供应燃料流。燃料流可以包括烃，诸如天然气或沼气。燃料流被供应到第二气体净化站22，在第二气体净化站 22中燃料流被清除可能对燃料电池系统有害的杂质。然后将清洁的燃料流与由供水管线14供应的水流和来自燃料电池30的阳极34并且由回流管线44携带的氢气、一氧化碳和二氧化碳的循环流混合，这将在下文中更详细地描述。混合气流(包含天然气、水、氢气、一氧化碳和二氧化碳)通过第二热交换器23经由混合燃料管线16进料，在第二热交换器23中混合气流通过废热加热，然后被引入燃料电池30的阳极34中。
在燃料电池30作为MCFC单元运行期间，由混合燃料管线16供应至阳极34的甲烷和水可以经历由催化剂驱动的内部重整反应以产生氢气和二氧化碳。额外的氢气和二氧化碳可以在气体转换反应(其中水与一氧化碳反应)中产生。然后氢气与碳酸根离子
Figure GDA0003111753650000061
反应，碳酸根离子通过在阴极32处发生的电化学反应产生并转移通过设置在阴极32和阳极34之间的电解质层(未示出)。反应导致生成水和二氧化碳(它们形成阳极排气流)以及驱动电力生产的电子。
在MCFC系统的常规使用中，阳极排气流被循环回到阴极32，其中包含在阳极排气流中的二氧化碳用于支持在阴极32处发生的电化学反应。然而，如图1中所示，烟气流被用于供应所需的二氧化碳。特别地，包含在烟气流中的氧气和二氧化碳与电子反应以产生将转移到阳极34的碳酸根离子，从而完成电路并促进在阳极34处发生的用于产生电力的反应。烟气(其现在基本上贫含二氧化碳)作为阴极排气流通过阴极排气管线38从系统10排出。有利的是，存在于烟气流中的氮氧化物随着烟气流通过燃料电池30而大部分被分解并作为氮气在阴极排气流中释放。如图1中所示，包含在阴极排气流中的废热被第一交换器25和第二热交换器23使用以加热供应到燃料电池 30的进入气流，如上所述。
如在图1中进一步示出那样，阳极排气流(其基本上包含水和二氧化碳以及残余量的未反应的氢气和一氧化碳)通过阳极排气管线36由第二鼓风机28从燃料电池30 排出至隔离系统40。在此处，由于燃料电池30的电化学反应，阳极排气流相比烟气流包含更高浓度的二氧化碳。特别地，阳极排气流可以包括约70％的二氧化碳。该较高浓度的CO2导致更高效的二氧化碳去除过程。为了去除CO2，在隔离系统40处，阳极排气流被冷却并且排气流中存在的水被冷凝出来。然后将气体进一步冷却，使大部分 CO2冷凝。然后将冷凝的二氧化碳从剩余的气体中分离出来并通过去除管线42从系统 10中去除，其中液态CO2可以出于其他目的而被储存。同时，包含在阳极排气流中的剩余氢气、一氧化碳和残余二氧化碳通过回流管线44作为废气返回到系统中，在回流管线44中剩余氢气、一氧化碳和残余二氧化碳与天然气和水流混合，预热，然后引回到阳极34。
如上所述，由燃烧发电厂产生的烟气包含低浓度的二氧化碳，浓度在3％到15％范围内。通过向燃料电池30的阴极32供应较低浓度的氧气和二氧化碳，产生了燃料电池30的较低总能量输出。如将在下文中参考图2更详细描述那样，通过使用重整器- 电解器-净化器(REP)电池，从烟气流捕集更多CO2以及燃料电池30产生更多能量可以被实现。
图2示出了根据本发明的结合用于增加CO2捕集的REP电池的增强型CO2捕集系统100的一个实施方式。REP系统的示例在国际专利申请No.PCT/US2015/013837中更详细地被描述，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。类似于图1中所示的CO2捕集系统，由化石燃料管线11供应的化石燃料流(诸如煤、油、天然气或其他类型的烃燃料)和由空气供应管线13供应的空气流被引入到燃烧室50(诸如锅炉或燃气轮机) 中。燃烧室50内的化石燃料和空气的燃烧反应产生能量输出和烟气流。烟气流通过烟气管线52离开燃烧室50，在烟气管线52中烟气流被进料到第一气体净化站24以从烟气流去除杂质。清洁后的烟气由第一鼓风机26引导通过第一热交换器25从而通过废热加热，然后被引入REP电池160(其可以是电解池)的阴极162中。在图中所示的实施方式中，REP电池160被配置为熔融碳酸盐电解槽(MCEC)，其将在下文中更详细地描述。REP电池160可以在内部重整，并且可以进一步包括多个单独的电池以形成REP堆。
如在图2中进一步示出那样，燃料供应管线12以烃燃料的形式(诸如天然气或沼气)向燃料电池30供应燃料流。首先将燃料流引导至第二气体净化站22，在第二气体净化站22处清除燃料流中可能对燃料电池系统有害的杂质。然后清洁的燃料流与由供水管线14供应的水流混合，并且包含燃料和水的混合气流通过第二热交换器23经由混合燃料管线116进料，在第二热交换器23中混合气流通过废热加热，然后被引入到燃料电池30的阳极34中。
由于在燃料电池30中产生的电化学反应，如上文所详细描述的，包含高浓度CO2(例如，约70％或更多)的阳极排气流(第二排气流)从阳极34释放。通过阳极排气管线132将阳极排气流进料到第二鼓风机28，第二鼓风机28将阳极排气流供应到隔离系统40。与上文中关于图1描述的碳捕集系统相似地，隔离系统40冷却并冷凝阳极排气流以从排气流中隔离液态CO2。液态CO2经由去除管线142从系统100中除去，在去除管线142中液态CO2被存储或用于其他目的。如图2中所示，氢气、一氧化碳和残余二氧化碳通过回流管线144返回到系统100并引入到REP电池160的阳极164中。
REP电池160通常包含具有催化剂层的阳极164、具有催化剂层的阴极162、以及用于在阳极164和阴极162之间传输离子的电解质层(未示出)。此外，REP电池160 连接至电源(未示出)，电源被配置为向REP电池160施加电压以驱动内部电化学反应。在REP电池160作为MCEC单元运行期间，来自回流管线144的气流(包含氢气、一氧化碳和残余二氧化碳)被引入到阳极164。通过供水管线146，水也被添加到回流管线144中的气流中，然后在气流进入阳极164之前，气流通过第三热交换器127被加热。随后，在二氧化碳和水之间发生电解/CO2泵反应，并且由于电源施加的电压而流向阳极164的电子导致产生氢气和碳酸根离子。在阳极164处产生的碳酸根离子气体
Figure GDA0003111753650000081
通过电解质层泵出REP电池160。来自原料气和来自电解反应的大部分H2通过氢气管线156以高纯度排出(第三排气流)，在氢气管线156处H2用于弥补燃料电池30的能量需求或出于其他目的排出。在某些实施方式中，从REP电池160排出的 H2的纯度在95％或更高的水平。同时，碳酸根离子通过电解质层转移到阴极162，在阴极162处离子转化为氧气、二氧化碳和电子。电子从阴极流向电源并完成电路。因此，与随后在阴极162处的反应一起转移碳酸根离子
Figure GDA0003111753650000082
具有将氧气和二氧化碳从回流管线气流中泵出的效果。因为烟气流流过阴极162，所以通过电解反应泵出的二氧化碳和氧气被引入到烟气流中，得到富集了更高浓度的氧气和二氧化碳的烟气流。
如图2中所示，通过燃料电池供应线路154从REP电池160排出富集烟气流(第一排气流)从而为燃料电池30的阴极32供应必需的二氧化碳和氧气，其中存在于富集烟气流中的氧气和二氧化碳被用于驱动用于产生电力的内部反应，如上文中详细描述的。然而，由于富集烟气流现在包含较高浓度的O2和CO2，因此可以实现从燃料电池30获得较高的能量输出。如图2中进一步所示那样，燃料电池30的阴极32输出排出气138(第四排气流)，排出气138经过第一热交换器25和第二热交换器23以加热供应到燃料电池30的烟气和燃料流，然后烟气和燃料流被排出系统。与从燃烧室50 输出的烟气相比，该排出气基本上贫含二氧化碳。
另外，通过REP电池160产生高纯度氢气实现了额外的能量输出，高纯度氢气可以用作供给到燃料电池30和/或从系统输出用于其它能量用途的燃料。此外，从隔离系统返回的残余二氧化碳被引入到REP电池160中，以被再循环回到烟气流中，并随后被燃料电池去除。因此，可以获得增强的和高效的CO2捕集系统，其中增加CO2捕集并且可以实现从去除过程中的能量输出(氢气)，由此改善发电厂的生产能力并同时减少有害的CO2排放。
如本文所使用的，术语“大致”、“大约”、“基本上”和类似的术语意图具有广泛的含义，与本公开的主题涉及领域的通常用法和普通技术人员接受的用法相一致。本领域普通技术人员在阅读本公开时应该理解，这些术语旨在允许描述本文所描述的和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应该被解释为表明对所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求书中记载的本发明的范围内。
这里使用的术语“联接”、“连接”等意味着两个构件直接或间接地彼此相连。这样的相连可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这种相连可以通过两个构件或两个构件和任何另外的中间构件与彼此或者与两个构件或者与两个构件和任何另外中间构件彼此附接而一体地形成为单一整体来实现。
本文对元件位置(例如，“顶”、“底”、“上”、“下”等)的引用仅用于描述附图中各种元件的方向。应该注意的是，根据其他示例性实施方式，各种元件的方向可以不同，并且这样的变化旨在由本公开所涵盖。
重要的是要注意，各种示例性实施方式的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施方式，但阅读本公开内容的本领域普通技术人员将容易地认识到许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、方向等的变化)而实质上不背离本文所述主题的新颖教导和优点。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件的性质或数量或位置可以改变或变化。根据替代的实施方式，任何过程或方法步骤的的时序或顺序可以变化或重新排序。在不背离本发明的范围的情况下，还可以在各种示例性实施方式的设计、操作条件和布置中进行其他替代、修改、改变和省略。

Claims (13)

1.一种用于从燃烧发电厂所产生的烟气中去除二氧化碳的二氧化碳捕集系统，包括：
熔融碳酸盐电解槽，所述熔融碳酸盐电解槽包括电解槽阳极和电解槽阴极；
熔融碳酸盐燃料电池，所述熔融碳酸盐燃料电池包括燃料电池阳极和燃料电池阴极；
烟气供应管线，所述烟气供应管线被连接到所述电解槽阴极，并且被配置为供应从所述燃烧发电厂接收的烟气；
第一排气流连接管线，所述第一排气流连接管线被连接到所述电解槽阴极并且被连接到所述燃料电池阴极；以及
第二排气流连接管线，所述第二排气流连接管线被连接到所述燃料电池阳极；
其中所述电解槽阴极被配置为(i)接收来自所述烟气供应管线的所述烟气，以及(ii)向所述第一排气流连接管线输出第一排气流，使得所述第一排气流包括第一浓度的二氧化碳，所述第一浓度大于所述烟气中的二氧化碳的浓度；
其中所述燃料电池阴极被配置为接收来自所述第一排气流连接管线的所述第一排气流；以及
其中所述燃料电池阳极被配置为向所述第二排气流连接管线输出第二排气流，使得所述第二排气流包括第二浓度的二氧化碳，所述第二浓度大于二氧化碳的所述第一浓度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述烟气还包括氧气并且所述第一排气流还包括氧气，并且其中所述第一排气流相比所述烟气包括更高浓度的氧气。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括第三排气流连接管线，所述第三排气流连接管线被连接到所述电解槽阳极，其中所述电解槽阳极被配置为向所述第三排气流连接管线输出包括氢气的第三排气流。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述电解槽阳极被配置为输出所述第三排气流，使得所述第三排气流包括至少95％的氢气。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述第三排气流连接管线被连接到燃料电池阳极，并且所述燃料电池阳极被配置为接收来自所述第三排气流连接管线的所述第三排气流。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述燃料电池阳极被配置为输出所述第二排气流，使得所述第二排气流包括70％的二氧化碳。
7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的系统，还包括隔离系统，所述隔离系统被连接到所述第二排气流连接管线，其中所述隔离系统被配置为接收来自所述第二排气流连接管线的所述第二排气流，并且被配置为冷却和冷凝所述第二排气流，使得产生液态二氧化碳。
8.根据权利要求3所述的系统，还包括第四排气流连接管线，所述第四排气流连接管线被连接到所述燃料电池阴极，其中所述燃料电池被配置为向所述第四排气流连接管线输出第四排气流，使得所述第四排气流基本上贫含二氧化碳。
9.一种用于从燃烧发电厂所产生的烟气中去除二氧化碳的方法，所述方法包括：
提供二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳捕集系统包括：
熔融碳酸盐电解槽，所述熔融碳酸盐电解槽包括电解槽阳极和电解槽阴极，
熔融碳酸盐燃料电池，所述熔融碳酸盐燃料电池包括燃料电池阳极和燃料电池阴极，
烟气供应管线，所述烟气供应管线被连接到所述电解槽阴极，并且被配置为供应从所述燃烧发电厂接收的烟气，
第一排气流连接管线，所述第一排气流连接管线被连接到所述电解槽阴极并且被连接到所述燃料电池阴极；以及
第二排气流连接管线，所述第二排气流连接管线被连接到所述燃料电池阳极；
在所述电解槽阴极接收来自所述烟气供应管线的所述烟气；
从所述电解槽阴极向所述第一排气流连接管线输出第一排气流，使得所述第一排气流包括第一浓度的二氧化碳，所述第一浓度大于所述烟气中的二氧化碳的浓度；
在所述燃料电池接收来自所述第一排气流连接管线的所述第一排气流；以及
从所述燃料电池向所述第二排气流连接管线输出第二排气流，使得所述第二排气流包括第二浓度的二氧化碳，所述第二浓度大于二氧化碳的所述第一浓度。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括第三排气流连接管线，所述第三排气流连接管线被连接到所述电解槽阳极，其中所述电解槽阳极向所述第三排气流连接管线输出包括氢气的第三排气流。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述电解槽输出所述第三排气流，使得所述第三排气流包括至少95％的氢气。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第三排气流连接管线被连接到燃料电池阳极，并且所述燃料电池阳极被配置为接收来自所述第三排气流连接管线的所述第三排气流。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：
提供隔离系统，所述隔离系统被连接到所述第二排气流连接管线，其中所述隔离系统接收来自所述第二排气流连接管线的所述第二排气流，并且冷却和冷凝所述第二排气流，使得产生液态二氧化碳。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019070526A1 (en) 2017-10-02 2019-04-11 Battelle Energy Alliance, Llc METHODS AND SYSTEMS FOR ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF CARBON DIOXIDE USING SWITCHABLE POLARITY MATERIALS
GB2568564B (en) * 2018-07-17 2020-01-01 Omnagen Ltd Carbon dioxide conversion using combined fuel cell and electrolysis cell
KR102653151B1 (ko) * 2019-02-18 2024-04-02 퓨얼셀 에너지, 인크 용융 탄산염 전해조 전지를 이용한 연소 터빈용 에너지 저장
US11456474B2 (en) * 2019-07-19 2022-09-27 Bloom Energy Corporation Integrated power generation, carbon dioxide separation and downstream processing system and method
US11555446B2 (en) * 2021-06-11 2023-01-17 Mitsubishi Power Americas, Inc. Hybrid power plant with C02 capture
CN114883616A (zh) * 2022-05-20 2022-08-09 湖南博忆源机电设备有限公司 一种基于燃料电池的二氧化碳捕捉系统及其捕捉方法
US11955674B1 (en) 2023-03-07 2024-04-09 Chevron Phillips Chemical Company Lp Use of a fuel cell to decarbonize a hydrocarbon cracking system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004099927A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 酸素及び二酸化炭素の精製と高濃度化処理方法
WO2010021997A2 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency dual-stack molten carbonate fuel cell system
JP2010228963A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Chugoku Electric Power Co Inc:The 二酸化炭素回収装置
WO2015116964A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Fuelcell Energy, Inc. Reformer-electrolyzer-purifier (rep) assembly for hydrogen production, systems incorporating same and method of producing hydrogen
WO2015153064A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Mclarty Dustin Poly-generating fuel cell with thermally balancing fuel processing

Family Cites Families (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3094390A (en) 1958-07-09 1963-06-18 Air Prod & Chem Production and storage of converted hydrogen
US3180813A (en) * 1961-05-31 1965-04-27 Consolidation Coal Co Electrolytic process for producing hydrogen from hydrocarbonaceous gases
IT1020634B (it) 1974-06-11 1977-12-30 Shell Bv Motore a combustione interna con riciclo dei gas di scarico
CA1242985A (en) 1984-02-08 1988-10-11 William P. Hegarty Method for controlling fluidized catalytic cracker regenerator temperature and velocity with carbon dioxide
JPS60235893A (ja) 1984-05-09 1985-11-22 Osaka Gas Co Ltd Ｃｏ及びｈ↓２を含むガスのメタン化方法
US4849091A (en) 1986-09-17 1989-07-18 Uop Partial CO combustion with staged regeneration of catalyst
DK162961C (da) 1989-11-20 1992-05-25 Haldor Topsoe As Braendselscellekraftvaerk
JP3407747B2 (ja) 1992-06-19 2003-05-19 石川島播磨重工業株式会社 水分分離器を備えた燃料電池発電装置
US5346778A (en) 1992-08-13 1994-09-13 Energy Partners, Inc. Electrochemical load management system for transportation applications
US5346613A (en) 1993-09-24 1994-09-13 Uop FCC process with total catalyst blending
US5413878A (en) 1993-10-28 1995-05-09 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy System and method for networking electrochemical devices
US5711770A (en) 1996-01-04 1998-01-27 Malina; Mylan Energy conversion system
US5928806A (en) * 1997-05-07 1999-07-27 Olah; George A. Recycling of carbon dioxide into methyl alcohol and related oxygenates for hydrocarbons
US6187465B1 (en) 1997-11-07 2001-02-13 Terry R. Galloway Process and system for converting carbonaceous feedstocks into energy without greenhouse gas emissions
JPH11169661A (ja) 1997-12-12 1999-06-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 二酸化炭素回収装置
JP4100479B2 (ja) 1998-02-04 2008-06-11 信行 神谷 二酸化炭素分解方法
AU5851500A (en) 1999-07-09 2001-01-30 Ebara Corporation Process and apparatus for production of hydrogen by gasification of combustible material and method for electric power generation using fuel cell and electric power generation system using fuel cell
ATE491239T1 (de) 2000-07-10 2010-12-15 Versa Power Systems Ltd Integriertes modul für festoxid- brennstoffzellensystem
JP2002319428A (ja) 2001-04-19 2002-10-31 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池発電設備
JP4782423B2 (ja) 2002-09-05 2011-09-28 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 高純度水素の製造装置及び方法
US7070874B2 (en) 2002-12-24 2006-07-04 Fuelcell Energy, Inc. Fuel cell end unit with integrated heat exchanger
US7276306B2 (en) 2003-03-12 2007-10-02 The Regents Of The University Of California System for the co-production of electricity and hydrogen
US7014932B2 (en) 2003-03-19 2006-03-21 Proton Energy Systems, Inc. Drainage system and process for operating a regenerative electrochemical cell system
US7045238B2 (en) 2003-03-24 2006-05-16 Ion America Corporation SORFC power and oxygen generation method and system
JP2004311159A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Central Res Inst Of Electric Power Ind 高圧水素製造方法および装置並びに燃料電池自動車
US7575822B2 (en) 2003-04-09 2009-08-18 Bloom Energy Corporation Method of optimizing operating efficiency of fuel cells
US7364810B2 (en) 2003-09-03 2008-04-29 Bloom Energy Corporation Combined energy storage and fuel generation with reversible fuel cells
US7482078B2 (en) 2003-04-09 2009-01-27 Bloom Energy Corporation Co-production of hydrogen and electricity in a high temperature electrochemical system
US7878280B2 (en) 2003-04-09 2011-02-01 Bloom Energy Corporation Low pressure hydrogen fueled vehicle and method of operating same
US7150927B2 (en) 2003-09-10 2006-12-19 Bloom Energy Corporation SORFC system with non-noble metal electrode compositions
US6896988B2 (en) 2003-09-11 2005-05-24 Fuelcell Energy, Inc. Enhanced high efficiency fuel cell/turbine power plant
US7353085B2 (en) 2003-09-22 2008-04-01 Hydrogenics Corporation Electrolyzer cell stack system
US20050112425A1 (en) 2003-10-07 2005-05-26 Ztek Corporation Fuel cell for hydrogen production, electricity generation and co-production
US20050123810A1 (en) 2003-12-09 2005-06-09 Chellappa Balan System and method for co-production of hydrogen and electrical energy
US7422810B2 (en) 2004-01-22 2008-09-09 Bloom Energy Corporation High temperature fuel cell system and method of operating same
JP4751580B2 (ja) 2004-03-31 2011-08-17 東京瓦斯株式会社 発電装置
US7396603B2 (en) 2004-06-03 2008-07-08 Fuelcell Energy, Inc. Integrated high efficiency fossil fuel power plant/fuel cell system with CO2 emissions abatement
US7323270B2 (en) 2004-08-11 2008-01-29 Fuelcell Energy, Inc. Modular fuel-cell stack assembly
US7381487B2 (en) 2004-12-27 2008-06-03 Fuelcell Energy, Inc. In-situ removal of electrolyte from gas oxidizer
US8691462B2 (en) 2005-05-09 2014-04-08 Modine Manufacturing Company High temperature fuel cell system with integrated heat exchanger network
JP5542332B2 (ja) 2005-07-25 2014-07-09 ブルーム エナジー コーポレーション アノード排気を部分的にリサイクルする燃料電池システム
GB0524486D0 (en) 2005-12-01 2006-01-11 Rolls Royce Fuel Cell Systems An electrolysis apparatus
JP4813887B2 (ja) 2005-12-12 2011-11-09 三菱重工業株式会社 ガスタービンプラント
US9190693B2 (en) 2006-01-23 2015-11-17 Bloom Energy Corporation Modular fuel cell system
US8257563B2 (en) 2006-09-13 2012-09-04 Ceramatec, Inc. High purity hydrogen and electric power co-generation apparatus and method
JP2008084698A (ja) 2006-09-27 2008-04-10 Toshiba Corp 燃料改質装置及び燃料電池システム
CA2569006C (en) * 2006-11-20 2013-12-24 Jose Lourenco Method to condense and recover carbon dioxide from fuel cells
WO2008051368A2 (en) 2006-10-23 2008-05-02 Bloom Energy Corporation Dual function heat exchanger for start-up humidification and facility heating in sofc system
US20080155984A1 (en) 2007-01-03 2008-07-03 Ke Liu Reforming system for combined cycle plant with partial CO2 capture
US7862938B2 (en) 2007-02-05 2011-01-04 Fuelcell Energy, Inc. Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation
US9557057B2 (en) 2007-02-09 2017-01-31 Dale Robert Lutz Reliable carbon-neutral power generation system
US7833668B2 (en) 2007-03-30 2010-11-16 Bloom Energy Corporation Fuel cell system with greater than 95% fuel utilization
US7846599B2 (en) 2007-06-04 2010-12-07 Bloom Energy Corporation Method for high temperature fuel cell system start up and shutdown
US8852820B2 (en) 2007-08-15 2014-10-07 Bloom Energy Corporation Fuel cell stack module shell with integrated heat exchanger
WO2009031747A1 (en) 2007-09-06 2009-03-12 Korea Institute Of Machinery And Materials Power plant having pure oxygen combustor
US8062804B2 (en) 2007-10-31 2011-11-22 Fuelcell Energy, Inc. Flow control assembly for use with fuel cell systems operating on fuels with varying fuel composition
US7935245B2 (en) 2007-12-21 2011-05-03 Uop Llc System and method of increasing synthesis gas yield in a fluid catalytic cracking unit
US8652694B2 (en) 2008-03-04 2014-02-18 Fuelcell Energy, Inc. Water recovery assembly for transferring water from fuel cell cathode exhaust
US8366902B2 (en) 2008-03-24 2013-02-05 Battelle Energy Alliance, Llc Methods and systems for producing syngas
WO2010004425A2 (en) 2008-07-07 2010-01-14 Osum Oil Sands Corp. Carbon removal from an integrated thermal recovery process
JP5137199B2 (ja) 2008-07-07 2013-02-06 東京瓦斯株式会社 大気中二酸化炭素の分離回収処理装置
JP5496494B2 (ja) * 2008-11-26 2014-05-21 中国電力株式会社 発電システム
CN102317237A (zh) 2008-12-31 2012-01-11 国际壳牌研究有限公司 制备富甲烷气体的方法
JP2010212141A (ja) 2009-03-11 2010-09-24 Fuji Electric Systems Co Ltd 燃料電池発電装置
US20100266923A1 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Bloom Energy Corporation Fuel cell system with electrochemical hydrogen pump and method of operating same
IT1394308B1 (it) * 2009-05-21 2012-06-06 Genport S R L Gruppo di generazione elettrica di tipo trasportabile/carrellabile e metodo impiegante tale gruppo di generazione elettrica.
US8153309B2 (en) 2009-05-27 2012-04-10 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and method using hydrogen pressure in fuel cell electric vehicle
US8563186B2 (en) 2009-06-16 2013-10-22 Shell Oil Company Systems and processes of operating fuel cell systems
US8632922B2 (en) 2009-06-16 2014-01-21 Shell Oil Company Systems and processes for operating fuel cell systems
KR20110114816A (ko) 2010-04-14 2011-10-20 삼성중공업 주식회사 연료전지 발전시스템을 이용한 이산화탄소 포집장치 및 그 방법
BR112012028329A2 (pt) 2010-05-05 2017-03-21 Univ Denmark Tech Dtu processo para a operação de uma pilha de célula de combustível com alta temperatura
US9819038B2 (en) 2011-03-31 2017-11-14 General Electric Company Fuel cell reforming system with carbon dioxide removal
EP2751307B1 (de) 2011-08-29 2015-09-09 Karl-Hermann Busse Energieversorgungsanlage, insbesondere für den bereich der haustechnik
US9190685B2 (en) 2011-10-27 2015-11-17 Bloom Energy Corporation SOFC system with selective CO2 removal
FR2982422B1 (fr) 2011-11-09 2013-11-15 Saint Gobain Substrat conducteur pour cellule photovoltaique
CN103999277B (zh) 2011-11-21 2016-08-17 沙特阿拉伯石油公司 利用石油燃料联合生产氢气和电的方法和系统
DE102012206541A1 (de) 2012-04-20 2013-10-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung für die Hochtemperaturelektrolyse
US9664385B2 (en) 2012-09-17 2017-05-30 Phillips 66 Company Process for enabling carbon-capture from existing combustion processes
US9190676B2 (en) 2012-09-28 2015-11-17 Fuelcell Energy, Inc. Flame stabilized mixer-eductor-oxidizer for high temperature fuel cells
CN105209377B (zh) 2013-03-15 2017-04-26 埃克森美孚研究工程公司 在费‑托合成中集成熔融碳酸盐燃料电池
EP2784187A1 (en) 2013-03-25 2014-10-01 Helmut-Schmidt-Universität/ Universität der Bundeswehr Hamburg High efficiency fuel cell
JP2014198789A (ja) 2013-03-29 2014-10-23 大阪瓦斯株式会社 メタンリッチガス製造システム
US10096840B1 (en) 2014-12-15 2018-10-09 Bloom Energy Corporation High temperature air purge of solid oxide fuel cell anode electrodes
US9478819B2 (en) 2014-12-19 2016-10-25 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency molten carbonate fuel cell system and method
EP3054519B1 (en) 2015-02-03 2017-11-08 Technische Universität München Reversible fuel cell system and method for operating a fuel cell system
CN104847424B (zh) 2015-05-05 2016-05-18 华北电力大学 用熔融碳酸盐燃料电池捕获燃煤电厂co2的系统及方法
JP6534116B2 (ja) 2015-05-22 2019-06-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体酸化物形燃料電池システム
JP6679720B2 (ja) 2015-11-16 2020-04-15 フュエルセル エナジー， インコーポレイテッドＦｕｅｌｃｅｌｌ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ． 燃料電池からｃｏ２を捕捉するシステム
US10361442B2 (en) 2016-11-08 2019-07-23 Bloom Energy Corporation SOFC system and method which maintain a reducing anode environment
US10581090B2 (en) 2017-11-03 2020-03-03 Bloom Energy Corporation Fuel cell system containing humidity sensor and method of operating thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004099927A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 酸素及び二酸化炭素の精製と高濃度化処理方法
WO2010021997A2 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency dual-stack molten carbonate fuel cell system
JP2010228963A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Chugoku Electric Power Co Inc:The 二酸化炭素回収装置
WO2015116964A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Fuelcell Energy, Inc. Reformer-electrolyzer-purifier (rep) assembly for hydrogen production, systems incorporating same and method of producing hydrogen
WO2015153064A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Mclarty Dustin Poly-generating fuel cell with thermally balancing fuel processing

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