CN219297656U - 一种sofc-soec联用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于碳中和技术领域，具体涉及一种SOFC‑SOEC联用系统，包括燃料供给单元、控制单元、使用燃料发电并产生CO2的SOFC单元、SOEC单元，所述控制单元分别与燃料供给单元、SOFC单元、SOEC单元电连接，所述燃料供给单元、SOFC单元、SOEC单元依次相连。本实用新型的有益效果是：本发明不仅解决了SOFC或其他含碳物质燃烧过程中的CO2排放问题，同时能够将CO2转化为化学能更高的其他含碳化合物。
Description
技术领域
本实用新型属于碳中和技术领域，具体涉及一种SOFC-SOEC联用系统。
背景技术
由于人类长期依赖化石能源，地球大气层中的CO2浓度不断升高，引起了严重的环境问题。为了应对气候变化，包括中国在内的世界主要国家均提出了“碳中和”的相关政策。虽然核电、风电、水电、光伏等绿电不断发展，但利用煤、垃圾等可燃物进行的火力发电仍是主要方式，这不可避免的会产生CO2排放。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种SOFC-SOEC联用系统。
本实用新型提供了如下的技术方案：
一种SOFC-SOEC联用系统，包括燃料供给单元、控制单元、使用燃料发电并产生CO2的SOFC单元、SOEC单元，所述控制单元分别与燃料供给单元、SOFC单元、SOEC单元电连接，所述燃料供给单元、SOFC单元、SOEC单元依次相连。
优选的，所述联用系统还包括水蒸汽供给单元，所述SOEC单元包括通过电解CO2得到CO和O2的第一SOEC模块，所述SOEC单元还包括通过电解水蒸气得到H2和O2的第二SOEC模块，所述水蒸汽供给单元、第一SOEC模块、第二SOEC模块、燃料供给单元、SOFC单元分别与控制单元电连接，所述水蒸汽供给单元与第二SOEC模块相连，所述SOFC单元与第一SOEC模块相连。
优选的，所述联用系统还包括将CO、H2催化转变为含碳化合物的制含碳化合物单元，所述制含碳化合物单元分别与第一SOEC模块、第二SOEC模块相连，所述制含碳化合物单元还与控制单元电连接。
优选的，所述第一SOEC模块、第二SOEC模块分与SOFC单元相连用于将O2回送至SOFC单元内。
优选的，所述联用系统还包括用于燃料的除杂和/或重整和/或纯化在内的燃料预处理单元，所述燃料预处理单元的进口与燃料供给单元相连，所述燃料预处理单元的出口与SOFC单元相连。
优选的，所述燃料供给单元中的燃料为天然气、煤制气、生物质气、甲烷、甲醇中至少一种。
优选的，所述SOFC单元为管式电堆、平板式电堆中至少一种。
优选的，所述SOFC单元、SOEC单元中的单电池结构为阳极支撑、电解质支撑、阴极支撑、金属支撑中的至少一种。
优选的，所述SOEC单元使用的阴极材料为金属陶瓷基、钙钛矿基（LSCrM-LSCrF、钛酸锶-LST基、LSF基、SFM基等）、氧化铈基中的至少一种。
本实用新型的有益效果是：
1、本发明不仅解决了SOFC或其他含碳物质燃烧过程中的CO2排放问题，同时能够将CO2转化为化学能更高的其他含碳化合物。
2、由于该系统体积较小，布局灵活，可用于煤矿、发电厂、酒精厂、炼油厂、居民区等场景。
附图说明
图1是实施例2对应的结构图；
图2是实施例4对应的结构图。
附图中标记的含义如下：
1-燃料供给单元 2-控制单元 3-SOFC单元 4-SOEC单元 41-第一SOEC模块42-第二SOEC模块 5-CO收集系统 6-燃料预处理单元 7-水蒸汽供给单元 8-制含碳化合物单元。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做具体说明。
本发明中SOFC为固体氧化物燃料电池，SOEC为固体氧化物电解池，如无特别说明本发明中涉及的装置，如燃料供给单元、控制单元、SOEC单元等，均为现有技术，从市场中购买而来，至于具体型号，本领域技术人员可以根据具体使用场景，选择出合适的型号。
实施例1
一种SOFC-SOEC联用系统，包括燃料供给单元1、控制单元2、SOFC单元3、SOEC单元4和CO收集系统5，所述控制单元2分别与燃料供给单元1、SOFC单元3、SOEC单元4电连接，所述燃料供给单元1、SOFC单元3、SOEC单元4依次相连，在控制单元的管理下，燃料供给单元1为SOFC单元3提供含碳燃料，SOFC单元3发电产生的CO2在SOEC单元4中电解生成CO和O2，O2通过管路回送到SOFC单元3中用于补充氧化剂，CO送入CO收集系统5。
本实施例中燃料供给单元中的燃料为天然气；SOFC单元3为管式电堆；SOEC单元4使用的阴极材料为金属陶瓷基。
实施例2
本实施例与实施例1的不同指出在于：本实施例的联用系统还包括用于燃料的除杂和/或重整和/或纯化在内的燃料预处理单元6，所述燃料预处理单元6的进口与燃料供给单元1相连，所述燃料预处理单元6的出口与SOFC单元3相连。
实施例3
一种SOFC-SOEC联用系统，包括燃料供给单元1、控制单元2、SOFC单元3、SOEC单元4和水蒸汽供给单元7，所述SOEC单元4包括第一SOEC模块41和第二SOEC模块42，所述控制单元2分别与燃料供给单元1、SOFC单元3、第一SOEC模块41、第二SOEC模块42、水蒸汽供给单元7电连接，所述燃料供给单元1与SOFC单元3相连，在控制单元的管理下，燃料供给单元1为SOFC单元3提供含碳燃料，SOFC单元3发电并产生CO2，所述SOFC单元3与第一SOEC模块41相连，第一SOEC模块41通过电解CO2得到CO和O2，所述水蒸汽供给单元7与第二SOEC模块42相连，第二SOEC模块42通过电解水蒸气得到H2和O2。
所述联用系统还包括制含碳化合物单元8，所述制含碳化合物单元8分别与第一SOEC模块41、第二SOEC模块42相连，所述制含碳化合物单元8还与控制单元2电连接，CO、H2进入制含碳化合物单元8催化转变为含碳化合物，不同催化剂和反应条件可以得到不同比例的含碳、氢元素的产物，例如CH4，甲醇，乙醇，乙烯等。
第一SOEC模块41、第二SOEC模块42分与SOFC单元3相连用于将O2回送至SOFC单元3内用作氧化剂。
本实施例中燃料供给单元中的燃料为煤制气；SOFC单元3为平板式电堆；SOEC单元4使用的阴极材料为SFM基。
实施例4
本实施例与实施例3的不同指出在于：本实施例的联用系统还包括用于燃料的除杂和/或重整和/或纯化在内的燃料预处理单元6，所述燃料预处理单元6的进口与燃料供给单元1相连，所述燃料预处理单元6的出口与SOFC单元3相连。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种SOFC-SOEC联用系统，其特征在于，包括燃料供给单元（1）、控制单元（2）、使用燃料发电并产生CO2的SOFC单元（3）、SOEC单元（4），所述控制单元（2）分别与燃料供给单元（1）、SOFC单元（3）、SOEC单元（4）电连接，所述燃料供给单元（1）、SOFC单元（3）、SOEC单元（4）依次相连。
2.根据权利要求1所述的一种SOFC-SOEC联用系统，其特征在于，所述联用系统还包括水蒸汽供给单元（7），所述SOEC单元（4）包括通过电解CO2得到CO和O2的第一SOEC模块（41），所述SOEC单元（4）还包括通过电解水蒸气得到H2和O2的第二SOEC模块（42），所述水蒸汽供给单元（7）、第一SOEC模块（41）、第二SOEC模块（42）、燃料供给单元（1）、SOFC单元（3）分别与控制单元（2）电连接，所述水蒸汽供给单元（7）与第二SOEC模块（42）相连，所述SOFC单元（3）与第一SOEC模块（41）相连。
3.根据权利要求1所述的一种SOFC-SOEC联用系统，其特征在于，所述联用系统还包括将CO、H2催化转变为含碳化合物的制含碳化合物单元（8），所述制含碳化合物单元（8）分别与第一SOEC模块（41）、第二SOEC模块（42）相连，所述制含碳化合物单元（8）还与控制单元（2）电连接。
4.根据权利要求2所述的一种SOFC-SOEC联用系统，其特征在于，所述第一SOEC模块（41）、第二SOEC模块（42）分与SOFC单元（3）相连用于将O2回送至SOFC单元（3）内。
5.根据权利要求1所述的一种SOFC-SOEC联用系统，其特征在于，所述联用系统还包括用于燃料的除杂和/或重整和/或纯化在内的燃料预处理单元（6），所述燃料预处理单元（6）的进口与燃料供给单元（1）相连，所述燃料预处理单元（6）的出口与SOFC单元（3）相连。
6.根据权利要求1所述的一种SOFC-SOEC联用系统，其特征在于，所述SOFC单元（3）、SOEC单元（4）中的单电池结构为阳极支撑、电解质支撑、阴极支撑、金属支撑中的至少一种。
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2022
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