FI120476B - Polttokennopinojen virtausjärjestely - Google Patents

Polttokennopinojen virtausjärjestely Download PDF

Info

Publication number
FI120476B
FI120476B FI20045407A FI20045407A FI120476B FI 120476 B FI120476 B FI 120476B FI 20045407 A FI20045407 A FI 20045407A FI 20045407 A FI20045407 A FI 20045407A FI 120476 B FI120476 B FI 120476B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fuel cell
cathode
anode
flow
cell stack
Prior art date
Application number
FI20045407A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20045407A (fi
FI20045407A0 (fi
Inventor
Erkko Fontell
Timo Kivisaari
Original Assignee
Waertsilae Finland Oy
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 Waertsilae Finland Oy filed Critical Waertsilae Finland Oy
Priority to FI20045407A priority Critical patent/FI120476B/fi
Publication of FI20045407A0 publication Critical patent/FI20045407A0/fi
Priority to EP05795244A priority patent/EP1805842A1/en
Priority to US11/718,221 priority patent/US20080299425A1/en
Priority to PCT/FI2005/050345 priority patent/WO2006045893A1/en
Priority to CNB2005800365508A priority patent/CN100550499C/zh
Priority to JP2007538457A priority patent/JP4914366B2/ja
Publication of FI20045407A publication Critical patent/FI20045407A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI120476B publication Critical patent/FI120476B/fi
Priority to US13/316,422 priority patent/US20120129063A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432Grouping of unit cells of planar configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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)

Description

POLTTOKENNOPINOJEN VIRTAUS JÄRJESTELY STRÖMNINGSARRANGEMANG FOR BRÄNSLECELLSTAPLAR
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen polttoken-5 nopinojen virtausjärjestely, joka käsittää useista polttokennoyksiköistä muodostuvia polttokennopinoja, jossa kukin polttokennoyksikkö ja polttokennopino käsittää anodi- ja katodiosan, ja joka virtausjärjestely käsittää anodivirtauskanaviston ja polttoaineen lähteen, joka on anodivirtauskanaviston syöttöosan avulla virtausyhteydes-sä kunkin polttokennopinon anodiosan tuloon, ja jossa anodiosan poisto on yhtey-10 dessä anodivirtauskanaviston poisto-osan kanssa poistokaasun johtamiseksi pois kultakin polttokennopinon anodiosalta, sekä katodivirtauskanaviston, joka käsittää syöttöosan, joka muodostaa virtausyhteyden katodikaasulle kunkin polttokennopinon katodiosan tuloon ja katodivirtauskanaviston poisto-osan, joka on yhteydessä katodiosien poistojen kanssa poistokaasun johtamiseksi pois polttokennopinoilta, 15 sekä ensimmäisen lämmönvaihtimen, joka on sovitettuna katodivirtauskanaviston ensimmäiseen osaan katodikaasun lämmittämiseksi.
Polttokennojen avulla voidaan tuottaa sähköenergiaa vapauttamalla elektroneja polttoainekaasua hapettamalla anodipuolella ja edelleen yhdistää elektronit katodi-20 puolella happea, tai muuta pelkistyvää ainetta pelkistämällä, sen jälkeen, kun ne ovat kiertäneet ulkoisen virtapiirin kautta tehden työtä. Toiminnan aikaansaamiseksi täytyy kullekin polttokennolle tuoda polttoainetta ja happea, tai muuta pelkistävää ainetta. Yleensä tämä tapahtuu aikaansaamalla anodi- ja katodipuolelle polttoaineen ja ilman virtaus. Yksittäisen polttokennon aikaansaama potentiaaliero on tyy-25 pillisesti kuitenkin niin pieni, että niistä muodostetaan käytännössä polttokennoyksikkö, eli ns. pino, kytkemällä useita kennoja sähköisesti sarjaan. Erillisiä yksiköitä voidaan edelleen kytkeä sarjaan jännitteen nostamiseksi. Kullekin polttokennoyksi-kölle eli ns. pinolle täytyy voida toimittaa reaktiossa tarvittavat aineet, polttoaine ja happi (ilma), sekä myös kuljettaa reaktiotuotteet pois yksiköiltä, toisin sanoen tarvi-30 taan katodi- ja anodipuolen kaasuvirtausjärjestelmät. Lisäksi energiataloudellisuu-den vuoksi on edullista ottaa reaktiolämpöä talteen, erityisesti kiinteäoksidipoltto- 2 kennoja käytettäessä lämpötila on jopa tuhannen celsius-asteen suuruusluokkaa. Prosessiteknisesti polttokennojärjestelyn kokonaishyötysuhteeseen vaikuttaa erityisen voimakkaasti anodi- ja katodipuolen kaasuvirtausten järjestäminen.
5 Julkaisussa US 6,344,289 on esitetty kaasuvirtausten kytkentä polttokennopinojen yhteydessä toteutettavaksi siten, että katodipuolelta pinot on kytketty sarjaan ja anodipuolelta rinnan. Julkaisussa on lisäksi esitetty kunkin sarjaan kytketyn pinon väliin jäähdytysilman tuonti, mikä edesauttaa haluttujen prosessiolosuhteiden ylläpitämistä, ja myös vähentää tarvittavaa kokonaisilmamäärää. Julkaisussa esitetty 10 kytkentä ei kuitenkaan ole mm. tilankäytön kannalta optimaalinen kytkettäessä lukumäärältään useita polttokennopinoja toisiinsa, mikä on välttämätöntä pyrittäessä satojen kilowattien kokonaistehoon.
Julkaisussa "Conceptual study of a 250 kW planar SOFC system for CHP applica-15 tion", E. Fontell et al, Journal of Power Sources 131 (2004) 49-56, on esitetty kaa-viollisesti kaasun virtaukset erääseen kiinteäoksidi-polttokennosovellukseen maa-kaasukäytössä. Julkaisussa ehdotetaan anodivirtauksen toteuttamista siten, että polttoaine ensin esilämmitetään, jonka jälkeen se johdetaan rikinpoistolaitteeseen. Polttoaineeseen, jolle rikinpoisto on jo suoritettu, sekoitetaan polttokennoilta pois-20 tettavaa anodipuolen kaasua ja tämä seos johdetaan esireformeriin. Esireformeris-sa kaasun korkeammat hiilivedyt pilkotaan metaaniksi, vedyksi ja hiilioksideiksi (CO, C02). Tämän jälkeen kaasua lämmitetään niin ikään polttokennolta poistettavan anodipuolen kaasun avulla ja lämmitetty kaasu johdetaan polttokennoon. Katodipuolen ilmavirtaus on toteutettu siten, että syötettävä ilma lämmitetään katodi-25 puolen poistoilman avulla. Osa jäähdytetystä poistoilmasta johdetaan katalyyttiseen polttimeen, jossa kierrättämätön anodipuolen kaasu hapetetaan. Julkaisussa esitetään pinojen olevan sekä anodipuoleltaan että katodipuoleltaan rinnan kytkettyinä. Rinnan kytkentä johtaa käytännössä useita pinoja toisiinsa kytkettäessä varsinkin katodipuolella ongelmiin, sillä rinnan kytkennässä mm. jäähdytyksen vuoksi 30 tarvittava kokonaisilmamäärä kasvaa hyvin suureksi.
3
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada polttokennopinojen virtausjärjestely, jonka avulla edellä mainitut tekniikan tason ongelmat voidaan ratkaista. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on aikaansaada kiinteäoksidi polttokennopinojen virtaus-järjestely, jolla rakenteesta tulee virtaus- ja lämpöteknisesti edullinen ja kompakti, 5 ja jossa järjestelyssä ajettava prosessi on myös kokonaishyötysuhteeltaan hyvä.
Keksinnön tavoitteet saavutetaan patenttivaatimuksissa 1 sekä muissa vaatimuksissa tarkemmin esitetyllä tavalla.
10 Keksinnön mukainen polttokennopinojen virtausjärjestely käsittää useista poltto-kennoyksiköistä muodostuvia polttokennopinoja, joissa kukin polttokennoyksikkö ja polttokennopino käsittää anodi- ja katodiosan, joka virtausjärjestely käsittää anodi-virtauskanaviston ja polttoaineen lähteen, joka on anodivirtaus-kanaviston syöttö-osan avulla virtausyhteydessä kunkin polttokennopinon anodiosan tuloon, ja jossa 15 anodiosan poisto on yhteydessä anodivirtauskanaviston poisto-osan kanssa poistokaasun johtamiseksi pois kultakin polttokennopinon anodiosalta. Edelleen virtausjärjestely käsittää katodivirtauskanaviston, joka käsittää syöttöosan, joka muodostaa virtausyhteyden katodikaasulle kunkin polttokennopinon katodiosan tuloon ja katodivirtauskanaviston poisto-osan, joka on yhteydessä katodiosien poistojen 20 kanssa poistokaasun johtamiseksi pois polttokennopinoilta, sekä ensimmäisen lämmönvaihtimen, joka on sovitettuna katodivirtauskanaviston ensimmäiseen osaan katodikaasun lämmittämiseksi.
Keksinnölle on tunnusomaista se, että polttokennopinoja on kytkettynä polttoken-25 nopinoryhmiksi, joissa on useita polttokennopinoja kytkettynä anodi- ja katodiosil-taan rinnan siten, että kunkin polttokennopinoryhmän anodiosan tulo on yhteydessä näille yhteiseen anodiosan tulokokoojaan ja että kunkin ryhmän anodiosan poisto on yhteydessä näille yhteiseen anodiosan poistokokoojaan ja lisäksi siten, että kunkin ryhmän katodiosan tulo on yhteydessä näille yhteiseen katodiosan kokoo-30 jaan ja että kunkin ryhmän katodiosan poisto on yhteydessä näille yhteiseen katodiosan kokoojaan, ja että mainitut polttokennopinoryhmät on anodipuolen virtauk- 4 siltaan kytketty rinnan ja katodipuolen virtauksiltaan kytketty sarjaan, ja että järjestely käsittää ohisyöttökanaviston, jonka kautta ainakin yhden polttokennopinoryh-män jälkeinen katodiosan kokooja on virtausyhteydessä katodivirtauskanaviston ensimmäiseen osaan, paikkaan kaasun virtaussuunnassa ennen ensimmäistä 5 lämmönvaihdinta.
Edullisesti ohisyöttökanavisto on virtausyhteydessä kaikkiin ensimmäisen poltto-kennopinoryhmän jälkeisiin polttokennopinoryhmien kokoojiin.
10 Tällaisella järjestelyllä saadaan ensinnäkin järjestettyä riittävä määrä polttokenno-yksikoitä kaasuvirtauksien osalta toisiinsa siten, että polttokennoyksiköiden kaasujen kuljetus sisään ja ulos polttokennoyksiköille aikaansaa sopivat reaktio-olosuhteet kunkin polttokennoyksikön anodille ja katodille. Lisäksi tällä järjestelyllä saadaan polttokennopinojen keskinäinen fyysinen sijoitettu joustavaksi. Edelleen 15 ohisyöttökanavan yhdistäminen kaasun virtaussuunnassa katodiosan jälkeiseen kokoojaan mahdollistaa katodipuolen kaasumäärän pitämisen kohtuullisen pienenä kuitenkin samalla mahdollistaen kunkin polttokennoyksikön katodiosan tehokkaan jäähdytyksen.
20 Katodipuoliltaan sarjaan kytkettyjen polttokennopinoryhmien välinen katodiosan kokooja muodostaa sekoitustilan, jossa edelliseltä polttokennopinoryhmältä tulevat ja seuraavalle polttokennopinoryhmälle lähtevät virtaukset voivat vapaasti sekoittua keskenään, minkä ansiosta seuraavaan polttokennopinoryhmään johdettava katodipuolen kaasu on tasalaatuista.
25
Keksinnön mukaisessa virtausjärjestelyssä anodivirtauskanavisto käsittää polttoaineen esireformerin, joka toimiessaan tarvitsee vesihöyryä, ja tämän tarpeen tyydyttämiseksi kunkin polttokennopinoryhmän anodiosan poistokokooja on virtausyhteydessä anodivirtauskanaviston toiseen osaan ja edelleen anodivirtaus- 30 kanaviston toinen osa on virtausyhtydessä anodivirtauskanaviston ensimmäiseen osaan ennen polttoaineen esireformeria. Tällöin polttokennoyksiköitä tulevan pa 5 kokaasun vesihöyryä voidaan johtaa esireformerille ja hyödyntää polttoaineen korkeiden hiilivetyjen pilkkomisen yhteydessä.
Keksinnön mukaisessa virtausjärjestelyssä polttokennopinot muodostuvat edulli-5 sesti kiinteäoksidipolttokennoyksiköistä.
Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin omaisesti viitaten oheiseen kaa-viomaiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää erästä edullista suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta polttokennopinojen virtausjärjestelystä.
10
Kuviossa 1 polttokennopinojen virtausjärjestely 1, jossa useita polttokennoyksiköitä 2 on kytketty toisiinsa niin anodiosiltaan 2.1 kuin katodiosiltaan 2.2. Sähköistä kytkentää ei ole esitetty ja se toteutetaan kulloinkin sopivalla tavalla esimerkiksi halutun kokonaisjännitteen aikaansaamiseksi.
15
Virtausjärjestely käsittää anodivirtauskanaviston 3, jonka avulla polttoaineen virtaus polttokennojen anodiosille 2.1 ja niiltä pois voidaan toteuttaa ja hallita. Anodivir-tauskanavisto 3 käsittää syöttöosan 3.1, joka muodostuu kanaviston siitä osasta, jossa kaasuvirtaus kulkee kohti anodiosia 2.1 ja myös poisto-osan 3.2, joka muo-20 dostuu kanaviston siitä osasta, jossa kaasuvirtaus kulkee poispäin anodiosista 2.1. Virtausjärjestely 1 käsittää myös katodivirtauskanaviston 4. Se muodostuu niin ikään syöttöosasta 4.1, jolla katodikaasua, yleensä ilmaa, johdetaan kohti kato-diosia 2.2 ja poisto-osasta 4.2, jolla kaasua johdetaan poispäin katodiosista 2.2. Keksinnön mukaisessa polttokennopinojen virtausjärjestelyssä polttoaineen lähde 25 8 on yhteydessä anodivirtauskanaviston 3 syöttöosaan 3.1 polttoaineen syöttämi seksi polttokennopinojen 2 anodiosille 2.1. Koska polttoaineena käytettään tyypillisesti korkeampia hiilivetyjä sisältävää polttoainetta, kuten maakaasua, on anodivirtauskanaviston 3 syöttöosaan sovitettu esireformeri 7, jossa korkeat hiilivedyt pilkotaan metaaniksi, vedyksi ja hiilen oksideiksi (CO, C02), minkä jälkeen kaasun 30 koostumus on sopiva kiinteäoksidipolttokennoille (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) syötettäväksi. Esireformerin jälkeen on andodivirtauskanaviston 3 syöttöosaan 3.1 6 järjestetty syötettävän kaasun lämmönvaihdin 10 (toinen lämmönvaihdin), jolla polt-toainekaasun lämpötilaa voidaan nostaa sopivaksi SOFC järjestelmälle. Lämmönvaihtimen 10 toinen puoli on kytkettynä anodivirtauskanaviston 3 poisto-osaan 3.2, jolloin syötettävää kaasua lämmitetään poisto-osassa 3.2 virtaavaa kaasua jääh-5 dyttämällä.
Järjestely käsittää myös katodivirtauskanaviston 4, joka muodostuu syöttöosasta 4.1, jolla katodikaasua voidaan syöttää polttokennojen katodiosille 2.2 ja edelleen poisto-osasta 4.2, jonka avulla katodikaasua poistetaan polttokennojen katodiosilta 10 2.2. Katodivirtauskanaviston syöttöosaan 4.1 on sovitettu katodikaasun lämmön vaihdin 9 (ensimmäinen lämmönvaihdin), jolla syötettävän katodikaasun lämpötilaa nostetaan. Se on edullisesti lämmönvaihdin, jonka toinen puoli on kytketty katodivirtauskanaviston 4 poisto-osaan 4.2 ja tällöin siis syötettävää kaasua lämmitetään poisto-osassa 4.2 virtaavaa kaasua jäähdyttämällä.
15
Polttokennopinoja 2 on kytketty polttokennopinoryhmiksi siten, että useita poltto-kennopinoja on kytkettynä sekä anodiosiltaan rinnan siten, että kunkin polttoken-nopinoryhmän anodiosan 2.1 tulo 5 on yhteydessä näille yhteiseen anodiosan tulo-kokoojaan 11. Vastaavasti kunkin polttokennopinoryhmän anodiosan 2.1 poisto 5' 20 on yhteydessä näille yhteiseen anodiosan poistokokoojaan 11'. Vastaavalla tavalla polttokennopinoryhmä on polttokennopinojen katodiosiltaan 2.2 kytketty rinnan siten, että kunkin polttokennopinoryhmän katodiosan 2.2 tulo 6 on yhteydessä näille yhteiseen katodiosan kokoojaan 12. Vastaavasti kunkin polttokennopinoryhmän katodiosan 2.2 poisto 6' on yhteydessä näille yhteiseen katodiosan kokoojaan 12. 25 Koska polttokennopinoryhmät ovat kytkettynä katodiosiltaan toisiinsa sarjaan, toimii kahden polttokennoryhmän välinen kokooja 12 samanaikaisesti edellisen polttokennopinoryhmän poistokokoojana ja seuraavan tulokokoojana. Polttokennon-pinoryhmien välisissä katodiosien kokoojissa kaasun sallitaan sekoittua vapaasti, jolloin seuraavaan polttokennopinoryhmään syötettävän kaasun koostumus on ta-30 saisempaa.
7 Järjestelyssä ensimmäisen polttokennopinoryhmän jälkeisten polttokennopinoryh-mien katodiosien kokoojat 12 on yhdistetty ohisyöttökanaviston 4.3 avulla katodivir-tauskanaviston 4 ensimmäisen osan 4.1 kanssa paikkaan, joka on kaasun virtaus-suunnassa ennen ensimmäistä lämmönvaihdinta 9. Tämä mahdollistaa sen, että 5 katodiosiltaan sarjaan kytketyistä polttokennopinoryhmistä ensimmäisen polttokennopinoryhmän jälkeisten polttokennopinoryhmien katodiosien kokoojat 12 toimivat aina edellisestä polttokennopinoryhmästä tulevan kaasun ja lämmittämättömän ka-todikaasun sekoituskammiona. Tällä tavalla voidaan tehokkaasti hallita kunkin peräkkäisen polttokennopinoryhmän katodiosan lämpötilaa ja samalla pitää katodi-10 kaasun kokonaismäärä mahdollisimman alhaisena.
Polttoaineen esireformeri on edullisesti adiabaattinen, kiinteäpeti höyryreformeri, joka käyttää reaktiossaan vesihöyryä. Se voi olla myös ns. autoterminen höyryreformeri tai katalyyttinen osittaishapetusreaktori. Koska anodipuolen poistokaasu 15 sisältää vesihöyryä, on virtausjärjestelyn anodivirtauskanaviston poisto-osa 3.2 varustettu haarakanavalla 3.3, joka yhdistää anodivirtauskanaviston poisto-osan 3.2 anodivirtauskanaviston syöttöosaan 3.1 kohtaan kaasun virtaussuunassa ennen esireformeria 7. Haarakanava 3.3 on yhdistetty anodivirtauskanaviston poisto-osaan 3.2 kohtaan, joka on kaasun virtaussuunnassa toisen lämmönvaihtimen 10 20 jälkeen.
Keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin sovellusmuotoihin, vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi on selvää, että kaasuvirtauksia voidaan säätää sovittamalla venttileitä virtausjärjestelyyn haluttui-25 hin paikkoihin.

Claims (5)

8 P ATENTTIVAATIM U KS ET
1. Polttokennopinojen virtausjärjestely (1), joka käsittää useista polttokennoyksi-köistä (2) muodostuvia polttokennopinoja, jossa kukin polttokennoyksikkö ja poltto-5 kennopino käsittää anodi- (2.1) ja katodiosan (2.2), ja joka virtausjärjestely (1) käsittää anodivirtauskanaviston (3) ja polttoaineen lähteen (8), joka on anodivirtauskanavis-ton syöttöosan (3.1) avulla virtausyhteydessä kunkin polttokennopinon anodiosan (2.1) tuloon (5), ja jossa anodiosan poisto (5') on yhteydessä anodivirtauskanavis-10 ton poisto-osan (3.2) kanssa poistokaasun johtamiseksi pois kultakin polttokennopinon anodiosalta, katodivirtauskanaviston (4), joka käsittää syöttöosan (4.1), joka muodostaa vir-tausyhteyden katodikaasulle kunkin polttokennopinon katodiosan (2.2) tuloon (6) ja katodivirtauskanaviston (4) poisto-osan (4.2), joka on yhteydessä katodiosien (2.2) 15 poistojen (6') kanssa poistokaasun johtamiseksi pois polttokennopinoilta, ensimmäisen lämmönvaihtimen (9), joka on sovitettuna katodivirtauskanaviston (4) ensimmäiseen osaan (4.1) katodikaasun lämmittämiseksi, tunnettu siitä, että polttokennopinoja on kytkettynä polttokennopinoryhmiksi, joissa on useita polttokennopinoja kytkettynä anodi- ja katodiosiltaan (2.1;2.2) rinnan siten, että kunkin 20 polttokennopinoryhmän anodiosan (2.1) tulo (5) on yhteydessä näille yhteiseen anodiosan tulokokoojaan (11) ja että kunkin ryhmän anodiosan poisto (5') on yhteydessä näille yhteiseen anodiosan poistokokoojaan (11') ja siten, että kunkin ryhmän katodiosan tulo (6) on yhteydessä näille yhteiseen katodiosan kokoojaan (12) ja että kunkin ryhmän katodiosan poisto (6') on yhteydessä näille yhteiseen 25 katodiosan kokoojaan (12), ja että mainitut polttokennopinoryhmät on anodipuolen virtauksiltaan kytketty rinnan ja katodipuolen virtauksiltaan kytketty sarjaan, ja että järjestely käsittää ohisyöttökanaviston (4.3), jonka kautta ainakin yhden polttokennopinoryhmän jälkeinen katodiosan (2.2) kokooja (12) on virtausyhteydessä katodivirtauskanaviston ensimmäiseen osaan (4.1), paikkaan kaasun virtaussuunnassa 30 ennen ensimmäistä lämmönvaihdinta (9). 9
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttokennopinojen virtausjärjestely, tunnettu siitä, että anodivirtauskanavisto (3) käsittää polttoaineen esireformerin (7) ja että kunkin polttokennopinoryhmän anodiosan (2.1) poistokokooja (11') on yhteydessä anodivirtauskanaviston toiseen osaan (3.2) ja että anodivirtauskanaviston toinen 5 osa on virtausyhtydessä (3.3) anodivirtauskanaviston ensimmäiseen osaan (3.1) ennen polttoaineen esireformeria (7).
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttokennopinojen virtausjärjestely, tunnettu siitä, että se käsittää ohisyöttökanaviston (4.3), joka on virtausyhteydessä kaikkiin ensimmäisen polttokennopinoryhmän jälkeisiin polttokennopinoryhmien kokoojiin 10 (12).
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttokennopinojen virtausjärjestely, tunnettu siitä, että katodiosan (2.2) kokooja (12) muodostaa sekoitustilan, jossa tulevat ja lähtevät virtaukset voivat vapaasti sekoittua keskenään.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen polttokennopinojen virtaus-15 järjestely, tunnettu siitä, että polttokennopinot muodostuvat kiinteäoksidi poltto- kennoyksiköistä. 10
FI20045407A 2004-10-28 2004-10-28 Polttokennopinojen virtausjärjestely FI120476B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045407A FI120476B (fi) 2004-10-28 2004-10-28 Polttokennopinojen virtausjärjestely
EP05795244A EP1805842A1 (en) 2004-10-28 2005-10-04 Flow arrangement for fuel cell stacks
US11/718,221 US20080299425A1 (en) 2004-10-28 2005-10-04 Flow Arrangement for Fuel Cell Stacks
PCT/FI2005/050345 WO2006045893A1 (en) 2004-10-28 2005-10-04 Flow arrangement for fuel cell stacks
CNB2005800365508A CN100550499C (zh) 2004-10-28 2005-10-04 燃料电池堆栈的流路配置
JP2007538457A JP4914366B2 (ja) 2004-10-28 2005-10-04 燃料電池スタックのためのフロー配置
US13/316,422 US20120129063A1 (en) 2004-10-28 2011-12-09 Flow arrangement for fuel cell stacks

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045407 2004-10-28
FI20045407A FI120476B (fi) 2004-10-28 2004-10-28 Polttokennopinojen virtausjärjestely

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20045407A0 FI20045407A0 (fi) 2004-10-28
FI20045407A FI20045407A (fi) 2006-04-29
FI120476B true FI120476B (fi) 2009-10-30

Family

ID=33306125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20045407A FI120476B (fi) 2004-10-28 2004-10-28 Polttokennopinojen virtausjärjestely

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20080299425A1 (fi)
EP (1) EP1805842A1 (fi)
JP (1) JP4914366B2 (fi)
CN (1) CN100550499C (fi)
FI (1) FI120476B (fi)
WO (1) WO2006045893A1 (fi)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927150A2 (en) * 2005-09-21 2008-06-04 Hydrogenics Corporation Air independent power production
WO2008116249A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Redflow Pty Ltd Flowing electrolyte battery cell stack having an improved flow distribution zone
DE102008005503A1 (de) 2008-01-22 2009-07-30 Daimler Ag Brennstoffkreislauf eines Brennstoffzellensystems
ITMI20092260A1 (it) * 2009-12-21 2011-06-22 Ansaldo Fuel Cells Spa Apparato e metodo per produrre energia elettrica tramite sistemi mcfc con autocattura di co2
US9276274B2 (en) * 2012-05-10 2016-03-01 Imergy Power Systems, Inc. Vanadium flow cell
FR2993411B1 (fr) * 2012-07-10 2015-03-27 Helion Dispositif d'alimentation d'au moins une pile a combustible
US9502728B1 (en) * 2015-06-05 2016-11-22 Fuelcell Energy, Inc. High-efficiency molten carbonate fuel cell system with carbon dioxide capture assembly and method
CA3021637C (en) 2016-04-21 2021-07-06 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide capture
CA3022534C (en) 2016-04-29 2021-01-26 Fuelcell Energy, Inc. Methanation of anode exhaust gas to enhance carbon dioxide capture.
CN109193014A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 模块化被动式直接醇类燃料电池组
US11742508B2 (en) 2018-11-30 2023-08-29 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
CN110867604A (zh) * 2019-12-04 2020-03-06 浙江中合天空科技股份有限公司 一种大型质子交换膜燃料电池发电站工艺系统
KR20230011914A (ko) 2020-03-11 2023-01-25 퓨얼셀 에너지, 인크 탄소 포집을 위한 증기 메탄 개질 유닛

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62274560A (ja) * 1986-05-23 1987-11-28 Mitsubishi Electric Corp 複合型燃料電池発電装置
JP2942999B2 (ja) * 1990-05-01 1999-08-30 石川島播磨重工業株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
US5221586A (en) * 1990-09-19 1993-06-22 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Power generation system using fuel cells
JPH04190567A (ja) * 1990-11-22 1992-07-08 Toshiba Corp 燃料電池発電プラント
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
JP3640990B2 (ja) * 1994-10-31 2005-04-20 株式会社東芝 燃料電池発電プラント
NL1004513C2 (nl) * 1996-11-13 1998-05-29 Stichting Energie Serie geschakeld brandstofcelstelsel.
US5935726A (en) * 1997-12-01 1999-08-10 Ballard Power Systems Inc. Method and apparatus for distributing water to an ion-exchange membrane in a fuel cell
EP1299920B1 (en) * 2000-07-10 2010-12-08 Versa Power Systems, Ltd. Integrated module for solid oxide fuel cell systems
JP2002289227A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池コージェネレーションシステム
JP4064135B2 (ja) * 2002-03-26 2008-03-19 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
US20040023085A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Lightner Gene E. Prodoction of electricity from fuel cells depending on gasification of carbonatious compounds

Also Published As

Publication number Publication date
JP4914366B2 (ja) 2012-04-11
FI20045407A (fi) 2006-04-29
CN100550499C (zh) 2009-10-14
US20120129063A1 (en) 2012-05-24
US20080299425A1 (en) 2008-12-04
CN101048910A (zh) 2007-10-03
FI20045407A0 (fi) 2004-10-28
JP2008518415A (ja) 2008-05-29
WO2006045893A1 (en) 2006-05-04
EP1805842A1 (en) 2007-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4914366B2 (ja) 燃料電池スタックのためのフロー配置
CA2971427C (en) High efficiency fuel cell system
CN107690722B (zh) 具有二氧化碳捕集组件的高效燃料电池系统及其方法
KR100496223B1 (ko) 두 개 이상의 연료 전지 스택을 포함하는 시스템
US8409758B2 (en) Fuel cell system with partial external reforming and direct internal reforming
JP2004207241A (ja) 空気及び燃料の流れを再循環させる燃料電池一体型ハイブリッド発電装置
US10714783B2 (en) Integrated fuel cell systems
KR102511826B1 (ko) 캐스케이드형 연료 전지를 사용하는 발전 시스템 및 그 연계된 방법
CN113540539B (zh) 一种结合部分氧化重整装置和蒸汽重整装置的sofc系统
US11335924B2 (en) Integrated fuel cell systems
JP6064782B2 (ja) 燃料電池装置
US11309563B2 (en) High efficiency fuel cell system with hydrogen and syngas export
CN218632139U (zh) 燃料电池系统
US20140322619A1 (en) Fuel cell system
KR102176558B1 (ko) 연료전지용 열캐스캐이드 시스템 및 그 운영방법
KR20140081123A (ko) 고효율 연료전지 모듈
NL1024571C2 (nl) Brandstofcel, hulpinrichting en energieopwekkingsinstallatie.
CN116544444A (zh) 燃料单池设备
CN115692812A (zh) 燃料单池设备
JP2023103838A (ja) 燃料電池装置
JP2003151609A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 120476

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed