JP2021101427A - 二酸化炭素回収のための溶融炭酸塩型燃料電池アノード排気の後処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2016年4月21日に出願された米国仮特許出願第62/325,711号の優先権を主張するものであり、これにより、この特許の内容全体を参照によって本願明細書に引用したものとする。
Claims (22)
- 第1のアノードと第1のカソードとを備える第1の燃料電池であって、前記第1のアノードは第1のアノード排ガスを放出するように構成される、第1の燃料電池と、
前記第1のアノード排ガスと第1の空気源からの空気とを受け取り、前記第1のアノード排ガスと前記空気とを選択的酸化反応で反応させて、酸化ガスを放出するように構成された第1の酸化装置と、
電気化学水素分離装置として機能するように構成された第2の燃料電池であって、
前記第1の酸化装置から前記酸化ガスを受け取り、第2のアノード排ガスを放出するように構成された第2のアノード、および
水素流を放出するように構成された第2のカソード
を備える第2の燃料電池と、
前記第2のアノード排ガスを受け取り、水とCO2とを分離するように構成された凝縮器と
を備える、燃料電池システム。 - 前記凝縮器はCO2を放出し、前記凝縮器から放出された前記CO2を受け取って液化するように構成された圧縮機をさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記第2のカソードからの前記水素流の第1の部分と第2の空気源からの空気とを受け取り、酸化水素流を放出するように構成された第2の酸化装置をさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記酸化水素流から熱を受け取り、前記第1のカソードによって受け取られるカソード入口流に伝達するように構成された熱交換器をさらに備える、請求項3に記載の燃料電池システム。
- 前記第1のアノードは、前記第2のカソードからの前記水素流の第2の部分を受け取るように構成される、請求項3に記載の燃料電池システム。
- 前記第1のアノード排ガスを受け取って冷却して、第1の部分冷却ガスを放出するように構成された第1の熱交換器と、
前記第1の部分冷却ガスを受け取り、前記第1の部分冷却ガスに対して第1の温度で第1のCOシフト反応を実行し、第1のシフトガスを放出するように構成された第1のCOシフト反応器と、
前記第1のシフトガスを受け取って冷却して、第2の部分冷却ガスを放出するように構成された第2の熱交換器と、
前記第2の部分冷却ガスを受け取り、前記第2の部分冷却ガスに対して第2の温度で第2のCOシフト反応を実行し、第2のシフトガスを放出するように構成された第2のCOシフト反応器と、
前記第2のシフトガスを受け取って冷却して、冷却ガスを放出するように構成された第3の熱交換器と
をさらに備える、請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記第1の酸化装置で受け取られる前記第1のアノード排ガスは、前記第3の熱交換器から放出された冷却ガスであり、
前記第1の温度は、前記第2の温度より高い、燃料電池システム。 - 燃料電池排気を処理する方法であって、
第1の酸化装置において、第1の燃料電池の第1のアノードからの第1のアノード排ガスと第1の空気源からの空気とを受け取るステップと、
前記第1の酸化装置から酸化ガスを放出するステップと、
第2のアノードと第2のカソードとを有する第2の燃料電池において、前記第2のアノードで前記酸化ガスを受け取り、前記酸化ガス中の水素を電気化学的に分離し、前記第2のカソードから水素流を放出し、前記第2のアノードから第2のアノード排ガスを放出するステップと
を含む、前記方法。 - 凝縮器において、前記第2のアノード排ガスを受け取り、前記第2のアノード排ガス中の水とCO2とを分離するステップと、
圧縮機において、前記凝縮器から前記CO2を受け取り、液化CO2を放出するステップと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 第1の熱交換器において、前記第1のアノード排ガスを冷却して、第1の部分冷却ガスを放出するステップと、
第1のCOシフト反応器において、前記第1の部分冷却ガスに対して第1の温度で第1のCOシフト反応を実行し、第1のシフトガスを放出するステップと、
第2の熱交換器において、前記第1のシフトガスを冷却して、第2の部分冷却ガスを放出するステップと、
第2のCOシフト反応器において、前記第2の部分冷却ガスに対して第2の温度で第2のCOシフト反応を実行し、第2のシフトガスを放出するステップと、
第3の熱交換器において、前記第2のシフトガスを冷却して、冷却ガスを放出するステップと
をさらに含む、請求項7に記載の方法であって、
前記第1の酸化装置で受け取られる前記第1のアノード排ガスは、前記第3の熱交換器から放出された冷却ガスであり、
前記第1の温度は、前記第2の温度より高い、前記方法。 - 前記第2のアノードに前記酸化ガスを供給する前に、熱交換器内で前記酸化ガスを冷却するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 第2の酸化装置において、水素流の第1の部分と第2の空気源からの空気とを受け取り、酸化水素流を放出するステップと、
前記酸化水素流からの熱を前記第1のカソードによって受け取られるカソード入口流に伝達するステップと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - アノードとカソードとを備える燃料電池であって、前記アノードはアノード排ガスを放出するように構成された燃料電池と、
前記アノード排ガスを受け取って凝縮し、前記アノード排ガスから水を分離して乾燥アノード排ガスを生成し、前記水と前記乾燥アノード排ガスとを別々に放出するように構成された凝縮器と、
前記乾燥アノード排ガスを受け取り、水素流および分離したCO2流を放出するように構成された圧力スウィング吸着ユニットと
を備える、燃料電池システム。 - 前記凝縮器から前記CO2流を受け取って液化するように構成された圧縮機をさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システム。
- 前記圧力スウィング吸着ユニットからの前記水素流の第1の部分と空気源からの空気とを受け取り、酸化水素流を放出するように構成された酸化装置をさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システム。
- 前記酸化水素流から熱を受け取り、前記カソードによって受け取られるカソード入口流に伝達するように構成された熱交換器をさらに備える、請求項14に記載の燃料電池システム。
- 前記アノードは、前記水素流の第2の部分を受け取るように構成される、請求項14に記載の燃料電池システム。
- 前記アノード排ガスを受け取って冷却して、第1の部分冷却ガスを放出するように構成された第1の熱交換器と、
前記第1の部分冷却ガスを受け取り、前記第1の部分冷却ガスに対して第1の温度で第1のCOシフト反応を実行し、第1のシフトガスを放出するように構成された第1のCOシフト反応器と、
前記第1のシフトガスを受け取って冷却して、第2の部分冷却ガスを放出するように構成された第2の熱交換器と、
前記第2の部分冷却ガスを受け取り、前記第2の部分冷却ガスに対して第2の温度で第2のCOシフト反応を実行し、第2のシフトガスを放出するように構成された第2のCOシフト反応器と
をさらに備える、請求項12に記載の燃料電池システムであって、
前記凝縮器で受け取られる前記アノード排ガスは、前記第2のCOシフト反応器から放出された前記第2のシフトガスであり、
前記第1の温度は、前記第2の温度より高い、燃料電池システム。 - 燃料電池排気を処理する方法であって、
凝縮器において、燃料電池のアノードからアノード排ガスを受け取り、乾燥アノード排ガス流を放出し、それとは別に水流を放出するステップと、
第1の圧縮機において、前記乾燥アノード排ガス流を圧縮して、圧縮アノード排ガス流を放出するステップと、
圧力スウィング吸着(「PSA」)ユニットにおいて、前記圧縮アノード排ガス流を受け取り、水素流を放出し、それとは別にCO2流を放出するステップと
を含む、前記方法。 - 圧縮機において、前記PSAユニットから前記CO2流を受け取り、液化CO2を放出するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 第1の熱交換器において、前記アノード排ガスを冷却して、第1の部分冷却ガスを放出するステップと、
第1のCOシフト反応器において、前記第1の部分冷却ガスに対して第1の温度で第1のCOシフト反応を実行し、第1のシフトガスを放出するステップと、
第2の熱交換器において、前記第1のシフトガスを冷却して、第2の部分冷却ガスを放出するステップと、
第2のCOシフト反応器において、前記第2の部分冷却ガスに対して第2の温度で第2のCOシフト反応を実行し、第2のシフトガスを放出するステップと
をさらに含む、請求項18に記載の方法であって、
前記凝縮器で受け取られる前記アノード排ガスは、前記第2のCOシフト反応器から放出された前記第2のシフトガスであり、
前記第1の温度は、前記第2の温度より高い、前記方法。 - 熱交換器内で前記乾燥アノード排ガスまたは前記圧縮アノード排ガスの少なくとも一方を冷却するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 酸化装置において、前記水素流の第1の部分と空気源からの空気とを受け取り、酸化水素流を放出するステップと、
前記酸化水素流からの熱を前記カソード内で受け取られるカソード入口流に伝達するステップと
をさらに含む、請求項18に記載の方法。
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