CN109449454B - 一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置 - Google Patents

一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109449454B
CN109449454B CN201811289237.0A CN201811289237A CN109449454B CN 109449454 B CN109449454 B CN 109449454B CN 201811289237 A CN201811289237 A CN 201811289237A CN 109449454 B CN109449454 B CN 109449454B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
fuel cell
pipe
carbon chamber
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811289237.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109449454A (zh
Inventor
王泽华
张俊霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaoyang University
Original Assignee
Shaoyang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaoyang University filed Critical Shaoyang University
Priority to CN201811289237.0A priority Critical patent/CN109449454B/zh
Publication of CN109449454A publication Critical patent/CN109449454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109449454B publication Critical patent/CN109449454B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置，属于燃料电池技术领域。包括分子筛、活性炭室、高温炭室、加热器和燃料电池；分子筛上设有荒煤气管，分子筛通过氢气管与加热器相连，分子筛通过引流管与活性炭室相连；活性炭室内部装有活性炭，活性炭室通过混气管与高温炭室连接，高温炭室通过燃气管与加热器连接；加热器通过进气管与燃料电池连接，燃料电池上设有空气管。将荒煤气经过一系列的重整转变为电能，不仅实现了荒煤气变废为宝，还产生了清洁的二次能源电能，节能环保。该装置结构设计合理，用途广泛。充分利用了荒煤气中的可燃气体，电化学反应产生的热量还可以加热电化学反应气体，保证燃料电池高效运作。

Description

一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置。
背景技术
陕西地区的神府煤田分布于陕西省榆林地区的神木、府谷、榆林、横山、靖边和定边等县、市境内，属长焰煤和不粘煤的主要产地，这些煤具有“低灰、低硫、高水、高发热量”的优点，是制备兰炭的优质原料。目前，兰炭企业是榆林地区的支柱产业，兰炭热解后将产生大量荒煤气，其中含有CH4、H2、CO、CO2、N2等气体，其中的可燃气体常常被通入到电厂烧掉，然而利用效率较低，使用时还需要掺混天然气或煤炭，并且存在环境污染等问题。还有一些小型煤化工厂直接将荒煤气排放到环境中，造成极大浪费。如何有效利用荒煤气中的可燃烧气体是煤化工行业的热点课题。
发明内容
为了有效解决上述问题，本发明提供一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置，包括分子筛、活性炭室、高温炭室、加热器和燃料电池；分子筛上设有荒煤气管，分子筛通过氢气管与加热器相连，分子筛通过引流管与活性炭室相连；活性炭室内部装有活性炭，活性炭室通过混气管与高温炭室连接，高温炭室通过燃气管与加热器连接；加热器通过进气管与燃料电池连接，燃料电池上设有空气管。
优选地，燃料电池内部设有阳极板和阴极板，阳极板与进气管连通，阴极板与空气管连通；阳极板与阳极连接，阴极板与阴极连接，阴极和阳极通过电线连接。
进一步优选地，电线上设有电流表。
进一步优选地，空气管上设有截止阀。
优选地，燃料电池上设有排出系统。
优选地，荒煤气管上设有截止阀。
优选地，加热器上设有温度计。
优选地，活性炭室设有上盖板和下底板。
与现有技术相比，本发明的有益的技术效果为：
本发明公开的利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置，包括分子筛、活性炭室、高温炭室、加热器和燃料电池；分子筛上设有荒煤气管，分子筛通过氢气管与加热器相连，分子筛通过引流管与活性炭室相连；荒煤气经荒煤气管进入分子筛后，氢气通过分子筛分离出来，经氢气管进入加热器；CH4、CO、CO2、N2进入活性炭室，活性炭室内部装有活性炭，N2经活性炭吸收后，CH4、CO、CO2进入高温炭室，CO2在高温炭室中转变为CO，然后CH4和CO通过燃气管进入加热器，和氢气一同提升温度后经进气管进入燃料电池，为燃料电池提供燃料，燃料电池上设有空气管，空气进入燃料电池后为燃料电池提供氧化剂，燃料电池内部发生电化学反应，生成电能。将荒煤气经过一系列的重整转变为电能，不仅实现了荒煤气变废为宝，还产生了清洁的二次能源电能，节能环保。该装置结构设计合理，用途广泛。充分利用了荒煤气中的可燃气体，在燃料电池内部，电化学反应产生的热量还可以进一步加热电化学反应气体，保证燃料电池高效运作。
进一步地，电线上设有电流表，可以实时监控燃料电池所产生的电流，以便于随时调整装置的反应速度。
进一步地，空气管上设有截止阀，便于控制进入空气的流量，控制反应速度。
进一步地，燃料电池上设有排出系统，可以将电化学反应产生的水和气体及时排出燃料电池，保证燃料电池的高效运作。
进一步地，荒煤气管上设有截止阀，可以控制荒煤气的流量，控制反应速度。
进一步地，加热器上设有温度计，可以实时监控加热器中的温度，保证燃料气体的预热温度，保证后续电化学反应的效率。
进一步地，活性炭室设有上盖板和下底板，可以方便更换活性炭，提高活性炭的吸收效率，保证装置的工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图：
图中：1为荒煤气管，2为分子筛，3为氢气管，4为加热器，5为进气管，6为燃料电池，7为阳极板，8为阴极，9为阴极板，10为电线，11为电流表，12为阳极，13为燃气管，14为高温炭室，15为混气管，16为活性炭室，17为引流管，18为空气管，19为活性炭。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1，为本发明的利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置，分子筛2、活性炭室16、高温炭室14、加热器4和燃料电池6；燃料电池6内部设有阳极板7和阴极板9，燃料电池6上设有排出系统；阳极板7与进气管5连通，阴极板9与空气管18连通，空气管18上设有截止阀。阳极板7与阳极12连接，阴极板9与阴极8连接，阴极8和阳极12通过电线10连接，电线10上设有电流表11。分子筛2上设有荒煤气管1，荒煤气管1上设有截止阀；分子筛2通过氢气管3与加热器4相连，加热器4上设有温度计；分子筛2通过引流管17与活性炭室16相连；活性炭室16内部装有活性炭19，活性炭室16设有上盖板和下底板。活性炭室16通过混气管15与高温炭室14连接，高温炭室14通过燃气管13与加热器4连接；加热器4通过进气管5与燃料电池6连接，燃料电池6上设有空气管18。
本发明的利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置，在工作时：
来自兰炭厂的荒煤气经荒煤气管1进入分子筛2后，氢气通过分子筛分离出来，经氢气管3进入加热器4；CH4、CO、CO2、N2经引流管17进入活性炭室16，活性炭室16内部装有活性炭19，N2经活性炭19吸收后，CH4、CO、CO2通过混气管15进入高温炭室14，CO2在高温炭室14中1000℃的高温炭表面被还原为CO，然后CH4和CO通过燃气管13进入加热器4，和氢气一同提升温度后经进气管5进入燃料电池6，并附集在阳极板7上，燃料电池6上设有空气管18，空气进入燃料电池6后附集在阴极板9上，当阳极板7上附集的空气和阴极板9上附集的燃气发生电化学反应后，产生电流，沿着阳极12经过电线10流经电流表11后流入阴极8；并且燃料电池发出电能的同时，电化学反应产生的热量将未完全反应的阴阳极剩余气体加热，阳极未反应完全的气体和阴极剩余氧化剂燃烧，所产生的热量可继续预热空气和燃气。

Claims (4)

1.一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置的工作方法，其特征在于，装置包括分子筛(2)、活性炭室(16)、高温炭室(14)、加热器(4)和燃料电池(6)；分子筛(2)上设有荒煤气管(1)，荒煤气管(1)上设有截止阀，分子筛(2)通过氢气管(3)与加热器(4)相连，分子筛(2)通过引流管(17)与活性炭室(16)相连；活性炭室(16)内部装有活性炭(19)，活性炭室(16)通过混气管(15)与高温炭室(14)连接，高温炭室(14)通过燃气管(13)与加热器(4)连接；加热器(4)通过进气管(5)与燃料电池(6)连接，燃料电池(6)上设有空气管(18)，空气管(18)上设有截止阀；
燃料电池(6)内部设有阳极板(7)和阴极板(9)，阳极板(7)与进气管(5)连通，阴极板(9)与空气管(18)连通；阳极板(7)与阳极(12)连接，阴极板(9)与阴极(8)连接，阴极(8)和阳极(12)通过电线(10)连接，电线(10)上设有电流表(11)；
方法包括：来自兰炭厂的荒煤气经荒煤气管(1)进入分子筛(2)后，氢气通过分子筛分离出来，经氢气管(3)进入加热器(4)；CH4、CO、CO2、N2经引流管(17)进入活性炭室(16)，N2经活性炭(19)吸收后，CH4、CO、CO2通过混气管(15)进入高温炭室(14)，CO2在高温炭室(14)中1000℃的高温炭表面被还原为CO，然后CH4和CO通过燃气管(13)进入加热器(4)，和氢气一同提升温度后经进气管(5)进入燃料电池(6)，并附集在阳极板(7)上，空气进入燃料电池(6)后附集在阴极板(9)上，当阳极板(7)上附集的空气和阴极板(9)上附集的燃气发生电化学反应后，产生电流，沿着阳极(12)经过电线(10)流经电流表(11)后流入阴极(8)；燃料电池发出电能的同时，电化学反应产生的热量将未完全反应的阴阳极剩余气体加热，阳极未反应完全的气体和阴极剩余氧化剂燃烧，产生的热量继续预热空气和燃气。
2.根据权利要求1所述的利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置的工作方法，其特征在于，燃料电池(6)上设有排出系统。
3.根据权利要求1所述的利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置的工作方法，其特征在于，加热器(4)上设有温度计。
4.根据权利要求1所述的利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置的工作方法，其特征在于，活性炭室(16)设有上盖板和下底板。
CN201811289237.0A 2018-10-31 2018-10-31 一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置 Active CN109449454B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811289237.0A CN109449454B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811289237.0A CN109449454B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109449454A CN109449454A (zh) 2019-03-08
CN109449454B true CN109449454B (zh) 2022-03-18

Family

ID=65549907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811289237.0A Active CN109449454B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109449454B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110165267B (zh) * 2019-05-22 2022-07-08 新地能源工程技术有限公司 一种使用兰炭尾气进行固体氧化物燃料电池发电的装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101191060A (zh) * 2007-11-23 2008-06-04 合肥天焱绿色能源开发有限公司 一种由固体生物质制备合成气的方法和设备
CN102491269A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 四川同盛科技有限责任公司 一种从焦炉煤气中提取氢气的方法
CN104025356A (zh) * 2011-05-04 2014-09-03 兹特克公司 具有二氧化碳废气利用的零排放发电站
CN104377375A (zh) * 2014-11-03 2015-02-25 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统
JP2016115479A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
CN108321416A (zh) * 2018-03-29 2018-07-24 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Co2近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10367208B2 (en) * 2015-05-06 2019-07-30 Robert E. Buxbaum High efficiency fuel reforming and water use in a high temperature fuel-cell system and process for the such thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101191060A (zh) * 2007-11-23 2008-06-04 合肥天焱绿色能源开发有限公司 一种由固体生物质制备合成气的方法和设备
CN104025356A (zh) * 2011-05-04 2014-09-03 兹特克公司 具有二氧化碳废气利用的零排放发电站
CN102491269A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 四川同盛科技有限责任公司 一种从焦炉煤气中提取氢气的方法
CN104377375A (zh) * 2014-11-03 2015-02-25 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统
JP2016115479A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
CN108321416A (zh) * 2018-03-29 2018-07-24 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 Co2近零排放的整体煤气化燃料电池发电系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109449454A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107221695B (zh) 一种以生物质气化制氢的燃料电池系统及其发电方法
CN102746903B (zh) 一种大型、无废气和二噁英排放的生活垃圾干馏-气化炉
CN102031149A (zh) 垃圾裂解催化气化炉
CN103972559A (zh) 一种生物质联合循环发电并分离二氧化碳的方法和装置
CN210068320U (zh) 一种太阳能驱动生物质气化的联合发电系统
CN102226107A (zh) 二段式生物质高温气化制备合成气工艺及设备
CN105140547B (zh) 六罐循环式沼气双路sofc阳极燃料供给系统
CN204281299U (zh) 一种基于甲醇水制氢系统的供暖系统
CN104445065A (zh) 一种基于甲醇水制氢系统的供暖系统及其供暖方法
CN107355262A (zh) 一种火电厂调峰发电系统及发电控制方法
Zhao et al. Study on thermal performance of solar methanol reforming MCFC-GT-ST-CHP system
CN109449454B (zh) 一种利用荒煤气的固体氧化物燃料电池装置
CN111004640A (zh) 一种生活垃圾热解炭化处置系统及方法
CN107177380A (zh) 固体生活垃圾热解气化发电装置
CN112680237A (zh) 一种卧式生活垃圾绝氧热解炭化装置及方法
CN102205343B (zh) 新农村小城镇生活垃圾与污水综合处理系统及处理方法
CN208586255U (zh) 一种结合生物质利用的多能互补综合供能系统
CN206739278U (zh) 一种生物质综合能源利用系统
Octavianthy et al. Municipal solid waste to electricity using anaerobic digestion and incineration conversion technologies: A comparative study
CN113321182B (zh) 一种污泥耦合制氢的系统和方法
CN101768473A (zh) 分布式可再生能源系统的生物质和高热值垃圾气化方法
CN203932215U (zh) 一种生物质联合循环发电并分离二氧化碳的装置
CN204702703U (zh) 一种生物质能高温常压气化联合循环发电系统
Pavel et al. Carbon capture and storage in biomass combustion process
CN202079074U (zh) 新农村小城镇生活垃圾与污水综合处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220221

Address after: 422000 Li Ziyuan and Qili Ping, Daxiang District, Shaoyang City, Hunan Province

Applicant after: SHAOYANG University

Address before: 719000 unit 101, unit 4, building 9, West family District, Yulin College, Yulin City, Shaanxi Province

Applicant before: Zhang Junxia

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant