PL164615B1

PL164615B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania energii elektrycznej1 . Sposób wytwarzania energii elektrycznej, w PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL164615B1
Application number: PL90285382A
Authority: PL
Inventors: Rudolf Hendriks; Hendrik Jan Ankersmit
Original assignee: Asa Bv; Turboconsult Bv
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1994-08-31
Also published as: CZ264690A3; DE69025496T2; JPH0318627A; KR900018505A; RU2027046C1; KR0175066B1; GR3019482T3; EP0400701B1; DE69025496D1; US5319925A; DD294759A5; US5083425A; PL285382A1; NO304568B1; SK264690A3; CZ282731B6; HU903068D0; ES2085882T3; DK0400701T3; HU214664B

Abstract

1 . Sposób wytwarzania energii elektrycznej, w którym wykorzystuje sie czynnik gazowy, któr y dostar cza sie w obiegu otwartym z podajnika czynnika gazo wego do zespolu co najmniej Jednej sprezarki, w której czynnik gazowy spreza sie i ogrzewa sie, potem przepro wadza sie przez chlodnice do nastepnej sprezarki, w której uzyskuje sie cisnienie robocze czynnika gazowe go, nastepnie czynnik gazowy wprowadza sie do czesci katodowej zespolu ogniw paliwowych, gdzie przeprowa dza sie reakcje elektrochemiczna przy pomocy czynnika reakcyjnego, a uzyskana mieszanine kieruje sie przez turbine gazowa do wymiennika ciepla, w którym zwie ksza sie jej temperature, znamienny tym, ze nastepnie czynnik gazowy przepuszcza sie przez jedna lub kilka turbin dolaczonych do zespolu sprezarek, czynnik ga zowy przepuszcza sie w góre lub kolejno w dól wzgledem turbiny gazowej jako c zynnik utleniajacy w obiegu, który wprowadza sie do ogniwa paliwowego wraz z paliwem jako czynnikiem redukujacym i w koncu czyn nik gazowy przeprowadza sie z nieznacznym nadcis nieniem w kierunku turbiny gazowej, przez co wytwarza sie energie elektryczna w ogniwie paliwo wym przed lub po wytworzeniu energii mechanicznej w turbinie gazowej. 5. Urzadzenie do wytwarzania energii elektrycz nej przy pomocy czynnika gazowego w obiegu otwartym, zawierajace podajnik czynnika gazowego dolaczony do zespolu co najmniej jednej sprezarki dolaczonej do chlodnicy i nastepnej sprezarki cisnienia roboczego do laczonej do czesci katodowej zespolu ogniw paliwowych, dolaczonej przez turbine gazowa do wymiennika ciepla, znamienne tym, ze zawiera jedna lub ki l k a turbin (4) dolaczonych do zespolu sprezarek (2), . . PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania energii elektrycznej.

Znane urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej stosowane w przemyśle mają dużą sprawność, lecz w znacznym stopniu zanieczyszczają środowisko. Obecnie stosuje się wiele maszyn, takich jak silniki spalinowe i turbiny gazowe, których sprawność wynosi około 35%, lecz które zanieczyszczają środowisko szkodliwymi gazami wylotowymi, zwłaszcza składnikiem NO* w tych gazach .

164 615

Znane są ogniwa paliwowe opisane w publikacjach: H.A. Liebhafsky i E.J. Cairns Ogniwa i baterie paliwowe Wiley a. Son, Nowy Jork (1968), rozdz. 12, str. 524-554, A.J. Appleby i F.R. Foulkes, Podręcznik komór paliwowych, Van Nostrand Reinholt, Nowy Jork (1989) i Supramanian Srinivasan, Journal of the Electrochemical Society, 136 (2), luty 1989, strony 41C-48C. Ogniwa paliwowe w otwartym układzie są położone pomiędzy turbiną sprężarki i turbiną mocy, ewentualnie bardziej w kierunku strumienia i nawet za turbiną gazową albo przeciwnie względem strumienia obok turbiny sprężarki a nawet w jeszcze dalszej części układu.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 678 723 zespół wysokociśnieniowych ogniw paliwowych z kwasem fosforowym, zawierający ogniwa paliwowe do wytwarzania energii elektrycznej, które wykorzystują kwas fosforowy jako elektrolit a tlen i wodór jako reagenty. Oo obiegu wchodzi powietrze o temperaturze otoczenia, które jest sprężane i ogrzewane w sprężarce, a następnie przeprowadzane przez chłodnicę do następnej sprężarki i następnej chłodnicy, a potem do sprężarki, w której powietrze uzyskuje ciśnienie robocze. Powietrze przechodzi wówczas do części katodowej zespołu ogniw paliwowych, skąd jest wyprowadzane powietrze zubożone w tlen. Powietrze opuszczające zespół ogniw paliwowych zawiera mieszaninę wytwarzaną jako produkt uboczny reakcji elektrochemicznej w zespole ogniw. Do strumienia wylotowego katody jest wprowadzana para wodna w postaci mgiełki, po czym ten strumień przepływa przez część chłodzącą zespołu ogniw. Uzyskana mieszanina powietrze - para wodna przechodzi następnie przez wymienniki ciepła, gdzie następuje jej wzrost temperatury. Część ogrzanej mieszaniny jest doprowadzana do komory spalania. Pozostała część ogrzanej mieszaniny powietrze - para wodna jest doprowadzana do układu reformowania autotermicznego, gdzie reaguje z pierwotnym paliwem w celu wytworzenia wodoru potrzebnego do wzbogacenia paliwa dla zespołu ogniw paliwowych. Pierwotnym paliwem jest na przykład metan. Gaz wzbogacony w wodór opuszcza układ reformowania, przechodzi przez wymienniki ciepła do części anodowej zespołu ogniw paliwowych, skąd wychodzi paliwo zubożone. Stąd to paliwo jest kierowane poprzez wymiennik ciepła do komory spalania i po obniżeniu temperatury w następnym wymienniku ciepła do turbiny zasilającej sprężarki powietrza i dalej do skraplacza, gdzie temperatura jest obniżana i tworzy się mgiełka pary wodnej przywracana do przewodu chłodzącego. Turbina zasila również generator, który może wytwarzać znaczną ilość energii elektrycznej, do jednej trzeciej całkowitej mocy wyjściowej urządzenia.

Znany jest z europejskiego opisu patentowego EP 267 137 B1 zespół wysokociśnieniowych ogniw paliwowych z kwasem fosforowym, zawierający ogniwa paliwowe do wytwarzania energii elektrycznej. Każde ogniwo paliwowe zawiera część katodową, część anodową i część chłodzącą. Zespół ogniw paliwowych jest wyposażony w wymiennik ciepła i turbinę dołączoną do sprężarek zapewniających podwyższone ciśnienia robocze dla tego zespołu. Turbina jest napędzana przez gazy wylotowe komory spalania. Gazy wylotowe są odbierane z- turbiny przez skraplacz przystosowany do skraplania czynnika chłodzącego w postaci mgiełki pary wodnej. Sprężone powietrze ze sprężarek jest doprowadzane do części katodowej, skąd wychodzi powietrze zubożone w tlen i woda reakcyjna, doprowadzana dalej do części chłodzącej. Czynnik chłodzący w postaci mgiełki pary wodnej ze skraplacza jest wykorzystywany do tworzenia dwufazowego czynnika chłodzącego składającego się z powietrza i porywanych kropli wody, przy czym chłodzenie następuje przez odparowanie kropel wody. Drugi wymiennik ciepła ogrzewa mieszaninę gazów wylotowych i dostarcza ogrzaną mieszaninę gazów wylotowych o temperaturze reakcji reformowania do układu reformowania autotermicznego w zespole ogniw paliwowych, dzięki czemu uzyskuje się wzbogacone w wodór paliwo dostarczane do części anodowej .

Znane są z opisu- patentowego RFN nr DE 3 523 487 sposób i urządzenie do wytwarzania energii elektrycznej z paliwa otrzymywanego przez gazyfikację węgla i/lub węglowodorów w obecności środka do gazyfikacji zawierającego tlen, w którym gaz doprowadza się do zespołu prądotwórczego, zwłaszcza do zespołu wysokotemperaturowych ogniw paliwowych i/lub turbiny z przyłączonym generatorem, przy czym gaz spala się i zamienia się w energię elektryczną i gaz wylotowy o mniejszej zawartości zanieczyszczeń. Urządzenie do wytwarzania energii elektrycznej zawiera gazoszczelny reaktor, który jest połączony przewodami z co najmniej jednym zespołem prądotwórczym, korzystnie z zespołem wysokotemperaturowych ogniw paliwowych i/lub turbiną gazową połączoną z generatorem.

Sposób według wynalazku polega na tym, że czynnik gazowy przepuszcza się przez jedną lub kilka turbin dołączonych do zespołu sprężarek, czynnik- gazowy przepuszcza się w górę lub kolejno

164 615 w dół względem turbiny gazowej jako czynnik utleniający w obiegu, który wprowadza się do ogniwa paliwowego wraz z paliwem jako czynnikiem redukującym i w końcu czynnik gazowy przeprowadza się z nieznacznym nadciśnieniem w kierunku turbiny gazowej, przez co wytwarza się energię elektryczną w ogniwie paliwowym przed lub po wytworzeniu energii mechanicznej w turbinie gazowej.

Gaz w obiegu przeprowadza się przez jeden lub kilka dodatkowych wymienników ciepła, którymi reguluje się temperaturę gazu dla optymalizacji sprawności.

Korzystnie jako gaz stosuje się powietrze, a jako paliwo stosuje się gaz wzbogacony w wodór, który korzystnie dostarcza się z parowego układu reformowania zasilanego gazem ziemnym.

Prą^d stały wytwarzany w ogniwie paliwowym dostarcza się do generatora elektrycznego połączonego z turbiną gazową.

Urządzenie według wynalazku zawiera jedną lub kilka turbin dołączonych do zespołu sprężarek. Wlot turbiny jest dołączony do wymiennika ciepła dołączonego do zespołu sprężarek i do turbiny gazowej. Natomiast wylot-turbiny jest dołączony do części katodowej ogniwa paliwowego.

Turbina gazowa jest korzystnie typu jednostrumieniowego dośrodkowego. Ogniwo paliwowe jest korzystnie ogniwem paliwowym ze stopionym węglanem. Anoda ogniwa paliwowego jest dołączona do podajnika paliwa. Ogniwo paliwowe jest korzystnie ogniwem paliwowym z kwasem fosforowym.

Komora spalania lub dodatkowa komora spalania jest połączona z przewodem wylotowym anody ogniwa paliwowego dla odbierania paliwa spalonego.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że turbina sprężarki nie jest zasilana, jak zwykle dotychczas, gazami wylotowymi z turbiny gazowej lub gazami uzyskanymi w procesie spalania, lecz głównie tym samym sprężonym powietrzem, które jest stosowane w tym celu po osiągnięciu dodatkowego wzrostu temperatury w wymienniku ciepła gazów spalinowych. Czynnik gazowy, który wychodzi ze sprężarki o względnie niskim ciśnieniu i temperaturze, jest stosowany teraz jako gaz spalania czyli czynnik utleniający w ogniwie paliwowym, łącznie z czynnikiem redukującym, na przykład gazem ziemnym. Ciśnienie czynnika utleniającego jest niskie na wlocie ogniwa paliwowego, podobnie jak ciśnienie czynnika redukującego, dzięki czemu układ jest bardziej elastyczny.

Wynalazek umożliwia działanie, zapewniające większą sprawność elektryczną i bardziej zbliżone do teoretycznego cyklu Carnota. Możliwa jest sprawność przynajmniej 55-70%, przy regulowanych temperaturach rzędu 1000*C. Mieszanina gaz-powietrze, która wchodzi do turbiny gazowej po przejściu przez komorę spalania, nie jest szkodliwa dla środowiska naturalnego. W gazach spalinowych może pojawiać się tylko bardzo mała ilość szkodliwego składnika NO* gazu wylotowego. Proces przemiany katalitycznej w ogniwie paliwowym nie powoduje wytwarzania produktów szkodliwych i nie zanieczyszcza środowiska. Oalszą przyczyną zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska jest wzrost sprawności np. z 35% dla elektrowni do około 55% - 70%, gdyż w przybliżeniu połowa paliwa jest konieczna do wytworzenia tej samej ilości energii elektrycznej, dzięki czemu zmniejsza się ilość wytwarzanego CO.

Zastosowanie ogniwa paliwowego może dawać dodatkowy wzrost sprawności przy tym samym strumieniu gazu i nieco mniejsze zużycie paliwa w komorze spalania, co jest powodowane ciepłem traconym przez ogniwo i zwiększa ilość ciepła w komorze spalania.

Urządzenie według wynalazku składa się ze znanych elementów turbiny, dzięki czemu można stosować używane podzespoły. W wyniku wysokiej sprawności zmniejsza się zanieczyszczenie środowiska przez COj o rząd wielkości w porównaniu ze znanymi urządzeniami, jak silniki spalinowe, turbiny parowe i turbiny gazowe. Można uzyskać zmniejszenie szkodliwego składnika NO* o więcej niż 50%.

Owa rodzaje ogniwa paliwowego są szczególnie odpowiednie do zastosowania w sposobie i urządzeniu według wynalazku. Pierwsze to ogniwo paliwowe typu MCFC ze stopionym węglanem o temperaturze roboczej około 650'C, a drugie to ogniwo paliwowe typu PAFC z kwasem fosforowym o temperaturze roboczej około 200'C. Ogniwo paliwowe ze stałym utleniaczem może być również stosowane przy temperaturze roboczej około 1000'C.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1-6 przedstawiają różne przykłady wykonania urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej według wynalazku.

Figury 1-5 przedstawiają podajnik 1 czynnika gazowego, np. powietrza. Czynnik gazowy przepływa w obiegu otwartym,.zaczynając od zespołu sprężarek 2, który w tym przypadku zawiera niskociśnieniową sprężarkę C^ i wysokociśnieniową sprężarkę C2, połączone ze sobą przewodem 3.

164 615

Przewód 3 zawiera wymiennik ciepła III, np. zwykłą chłodnicę międzystopniową. Zespół sprężarek 2 jest napędzany przez turbinę 4 sprężarki, która jest wykonana w tym przypadku jako pojedyncza turbina CT dla obu sprężarek. Jest także możliwe napędzanie każdej sprężarki i przez oddzielną turbinę.

W układzie otwartym jest umieszczony wymiennik ciepła I gazów wylotowych, który jest połączony przewodem 5 z turbiną gazową 6 wykonaną jako turbina mocy PT, celem wytwarzania energii elektrycznej. Wysokociśnieniowa sprężarka C₂ jest połączona przewodem 7 z wymiennikiem ciepła I gazów wylotowych, a nagrzewany w nim czynnik gazowy przepływa przewodem 8 do turbiny 4 sprężarki (fig. 1, 2 i 4). Po przejściu przez turbinę 4 sprężarki czynnik gazowy o obniżonej temperaturze przepływa przewodem 9 do ogniwa paliwowego 10 i zasila katodę tego ogniwa. Czynnik gazowy o nieco podwyższonej temperaturze przepływa następnie przewodem 11 do komory spalania 12 zasilanej przewodem 13 paliwem spalonym, co będzie wyjaśnione poniżej. Turbina gazowa 6 napędza generator elektryczny 14.

Na fig. 1, 2, 3 i 5 jest oznaczone przerywaną linią odmienne położenie ogniwa paliwowego 10 poniżej turbiny gazowej 6. Przewody łączące powinny być przystosowane w odpowiedni sposób. Dalszy opis wynalazku odnosi się także do tego wykonania. Zaletą tego położenia ogniwa paliwowego jest to, że sterowanie ciśnieniem jest łatwiejsze i jest możliwa eliminacja wymiennika ciepła

II. 10 przykładach wykonania na fig. 1-4, ogniwo paliwowe 10 jest typu MCFC, czyli jest ogniwem paliwowym ze stopionym węglanem. Ogniwo paliwowe 10 posiada sprawność elektryczną około 55% a anoda tego ogniwa jest zaopatrzona w podajnik paliwa 15, to znaczy czynnika redukującego, na przykład gazu o dużej zawartości wodoru. Przy zastosowaniu tak zwanego reformowania wewnętrznego jest również możliwe bezpośrednie użycie gazu ziemnego jako paliwa. Jako produkt końcowy w ogniwie paliwowym i0 oytwtrarna yest na kescónkakh 16 kacd s6ałr.

Drugi wymiennik ciepła II jest umieszczony na ostatniej części przewodu wylotowego 10 wymiennika ciepła I gazów spkWOnymych i wykorzystuje w ten sposób następną część ciepła występującą w przewodzie końcowym 18 układu otwartego. Trzeci wymiennik ciepła IV (fig. 1) jest załączany i wyłączany za pomocą zaworu odcinającego 19. W jednym położeniu zaworu odcinającego 19 strumień gazu jest przeprowadzany bezpośrednio do ogniwa paliwowego 10 z turbiny 4 sprężarki przewodem 9. W innym położeniu zaworu odcinającego 19 strumień gazu lub jego część jest przeprowadzana przez wymiennik ciepła IV w celu nagrzewania lub chłodzenia tego strumienia gazu. Czwarty wymiennik ciepła V służy do nagrzewania palima podawanego przewodem 15.

W przypadku stosowania oonina płiwomyrgo zz s^o^ony węglanem, katoda powinna być zzsilana powietrzem z dostateczną ilością CO₂ , na przykład przy wykorzystaniu obiegu wtórnego w układzie. Jedną z technik jest technika selektywnej separacji, na przykład przez włączenie przepon 30 w przewodach 5, 17 lub 18, obieg wtórny pary w przewodzie 18, ewentualnie po oddzieleniu wody po wymienniku ciepła II celem zwiększenia proporcji gazu obojętnego. Na fig. 1, 2, 3 i 4 jest pokazany przewód odgałęziony 18' zawierający zawór sterujący 23.i wymiennik ciepła VI, wykorzystywane w procesie obiegu wtórnego. Przy zastosowaniu innego pal0ma, jak na fig. 5 i 6, dodatkowy przewód nie jest stosowany. Do rozpylenia paliwa jest stosowana sprężarka odśrodkowa 24.

Figura 2 pokazuje dodatkową komorę spalania 20 w odgałęzieniu 11' przewodu 11 do turbiny gazowej 6, służący do nagrzewania czynnika gazowego za pomocą pilimα spalonego pochodzącego z przewodu 13 odchodzącego od anody ogniwa paliwowego 10. Gazowe paliwo spalone składa się na przykład z 15% oraz CO2, ^O i N2, mogących dostarczyć znaczną energię cieplną. Paliwo spalane posiada temperaturę odpowiednią do stosowania u komorze spalania 12 lub dodatkowej komorze spalania 20 pokazanej na fig. 2, 3 i 4 lub może być podawane zwrotnie do części przygotowującej paliwo. W przewodzie 13 jest umieszczone dodatkowo urządzenie oczyszczające 21. Dodatkowa powietrze może być podawane z pierwszej sprężarki przewodem 22 celem uzyskania całkowitego spalania. Alternatywnie część paliwa, między innymi paliwo spalone, może być stosowana do poprawy stanu paliwa wchodzącego przewodem 15, na przykład przez reforming pary. Gdy pyrlka CO₂ jest bezpośrednio kierowana do anody, strumień cieczy płynącej przewodem 18' jest znacznie zmniejszony.

Figura 3 przedstawia urządzenie ulepszone pod względem termodynamicznym dzięki dodatkowe', komorze spalania 20 przestawionej na wyższy poziom ciśnienia, na przykład 885 kPa w przewoził' 8, kttór znitcytyrno do nnarzzwania ppwietrza, na ppzykład dó 855°C pp^y^e^^ t^biny 4 ssrężarkó.

164 615

W wyniku tego temperatura poniżej turbiny 4 wynosi na przykład 620*C zgodnie z wymaganiem stawianym przez ogniwo paliwowe. Ciśnienie spada wówczas na przykład do 290 kPa. Do przeniesienia części paliwa spalonego na wyższy poziom ciśnienia zastosowana jest sprężarka 24, przed którą jest umieszczona dodatkowa chłodnica 28 do obniżenia temperatury gazu od 677°C do 30*C.

Figura 4 przedstawia urządzenie, w którym ogniwo paliwowe zostało włączone w część wysokociśnieniową około 900 kPa układu. Część paliwa spalonego jest odprowadzana z anody ogniwa paliwowego 10 przewodem 13 do dodatkowej komory spalania 20 w przewodzie 8 czynnika gazowego wychodzącego z katody ogniwa paliwowego 10.

Figura 5 przedstawia urządzenie z ogniwem paliwowym 10 stanowiącym ogniwo paliwowe z kwasem fosforowym o temperaturze roboczej 200°C. Ogniwo paliwowe 10 jest umieszczone w niskociśnieniowej części układu, w przewodzie 9 prowadzącym od turbiny 4 sprężarki. Temperatura wyjściowa, na przykład 470°C w turbinie, musi być obniżona do 200*C za pomocą chłodnicy VII. W praktyce oba wymienniki ciepła V i VII będą połączone w jedno urządzenie. Ponieważ ogniwo paliwowe z kwasem fosforowym nie umożliwia reformingu wewnętrznego, paliwo podawane na wejściu przewodem 15 musi być gazem wzbogaconym w wodór.

Figura 6 przedstawia ogniwo paliwowe 10 włączone do układu poniżej niskociśnieniowej sprężarki C^ i poniżej dodatkowej komory spalania 29 dla podniesienia temperatury od 137*C do 200*C.

Zamiast opisanego ogniwa paliwowego typu MCFC lub typu PAFC można zastosować także ogniwo typu SOFC czyli ogniwo paliwowe ze stałym utleniaczem. Niskotemperaturowe ogniwa paliwowe, na przykład alkaliczne ogniwa paliwowe typu AFC i polimerowe ogniwa paliwowe typu SPFC lub SPEFC mogą być .stosowane kie względnie chłodnych przewodach w pobliżu sprężarek i chłodnic międzystopniowych, jak również we względnie chłodnym przewodzie wylotowym 17 i przewodzie końcowym 18 poniżej rekuperatora I.

Układ zawiera jedną lub kilka sprężarek 24 służących do zwiększania ciśnienia w niektórych częściach układu lub do wtryskiwania paliwa do komory spalania 12. Sprężarka 24 może być sprężarką odśrodkową i nie jest wymagana we wszystkich opisanych przykładach wykonania urządzenia.

Urządzenie jest uruchamiane silnikiem 25, który jest połączony sprzęgłem 26 z zespołem sprężarek 2. Sprężarki są ustawione na około 20% prędkości roboczej. Następnie dysza palnika (nie pokazana) jest zapalana za pomocą świecy iskrowej (także nie pokazanej) wewnątrz komory spalania 12. Przewód 27 dostarcza do podajnika paliwo. Generator G jest synchronizowany z siecią, po czym temperatura turbiny gazowej 6 jest zwiększana.

Urządzenie może stanowić część elektrociepłowni w systemie energii całkowitej, a gazy z przewodu 18 mogą być podawane do szklarni celem poprawy procesu asymilacji CO?.

Podana dalej tablica przedstawia szereg parametrów teoretycznego urządzenia przedstawionego na fig. 1 dla różnych elementów, mianowicie temperatury elementu w °C, ciśnienia w kPa na wlocie i wylocie sprężarek, wymienników ciepła, turbiny 4 sprężarki, ogniwa paliwowego 10 i turbiny mocy 6, szybkości przepływu gazu w kg/godz. oraz dostarczanej mocy.

Tablica

Element	Temperatura °C	Ciśnienie kPa	Szybkość przepływu
1	2	3	4
Czynnik (powietrze)	15	100	20 kg/godz.
1 sprężarka	15 135	100 300
Wymiennik ciepła III	135 25	300
2 sprężarka	25 155	300 900
Wymiennik ciepła I	155 700	900

164 615

1	2	3	4
Turbina	700	900	Dostarczana
sprężarki	470	250	moc
Wymiennik ciepła IV	470-620	250
Ogniwo paliwowe	620	250	3750 kW
ze stopionym węglanem	670
Komora spalania 12	670-950	250
Turbina mocy	950	250	1250 kW
750	100
Wymiennik	750
ciepła I	200	100	Razem 5000 kW

Typowa sprawność systemu wynosi 57%.

Powietrze

Π

I js Paliwo <3=3

164 615

I

164 615

Fbwietrze Paliwo

164 615

Paliwo

O

-:2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania energii elektrycznej, w którym wykorzystuje się czynnik gazowy, który dostarcza się w obiegu otwartym z podajnika czynnika gazowego do zespołu co najmniej jednej sprężarki, w której czynnik gazowy spręża się i ogrzewa się, potem przeprowadza się przez chłodnicę do następnej sprężarki, w której uzyskuje się ciśnienie robocze czynnika gazowego, następnie czynnik gazowy wprowadza się do części katodowej zespołu ogniw paliwowych, gdzie przeprowadza się reakcję elektrochemiczną przy pomocy czynnika reakcyjnego, a uzyskaną mieszaninę kieruje się. przez turbinę gazową do wymiennika ciepła, w którym zwiększa się jej temperaturę, znamienny tym, że następnie czynnik gazowy przepuszcza się przez jedną lub kilka turbin dołączonych do zespołu sprężarek, czynnik gazowy przepuszcza się w górę lub kolejno w dół względem turbiny gazowej jako czynnik utleniający w obiegu, który wprowadza się do ogniwa paliwowego wraz z paliwem jako czynnikiem redukującym i w końcu czynnik gazowy przeprowadza się z nieznacznym nadciśnieniem w kierunku turbiny gazowej, przez co wytwarza się energię elektryczną w ogniwie paliwowym przed lub po wytworzeniu energii mechanicznej w turbinie gazowej.
2. Sposób według zastrz. i, znamienny tym, że gaz w obiegu przeprowadza się przez jeden lub kilka dodatkowych wymienników ciepła, którymi reguluje się temperaturę gazu dla optymalizacji sprawności.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako gaz stosuje się powietrze, a jako paliwo stosuje się gaz wzbogacony w wodór, który korzystnie dostarcza się z parowego układu reformowania zasilanego gazem ziemnym.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że prąd stały wytwarzany w ogniwie paliwowym dostarcza się do generatora elektrycznego połączonego z turbiną gazową.
5. Urządzenie do wytwarzania energii elektrycznej przy pomocy czynnika gazowego w obiegu otwartym, zawierające podajnik czynnika gazowego dołączony do zespołu co najmniej jednej sprężarki dołączonej do chłodnicy i następnej sprężarki ciśnienia roboczego dołączonej do części katodowej zespołu ogniw paliwowych, dołączonej przez turbinę gazową do wyminnnika ciepła, znamienne tym, że zawiera jedną lub kilka turbin (4) dołączonych do zespołu sprężarek (2), wlot turbiny G) jest dołączony do wymiennika ieppła ( I) dołcconeeoo oo zespołu sprężarek (2) i do turbiny gazowej (6), natomiast wylot turbiny (4) jest dołączony do części katodowej ogniwa paliwowego (10).
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym , że turbina gazowa (6) jest typu jidndstruyienidwego dośrodkowego.
7. Urządzenie według zastrz, 5 alba 6, znamienne tym, że ogniwo paliwowe GD jest ogniwem paliwowym ze stopionym węglanem.

B. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne t m m , że anoda ogniwa paliwowego (10) jest dołączona do podajnika (15) paliwa.
9. Urządzenie według zastrz, 5 ^^t^o 6, znamienne tym, że ogniwo paliwowe GO) jest ogniwem paliwowym z kwasem fosforowym.
10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że komora spalania (12) lub dodatkowa komora spalania (20) jest połączona z przewodem wylotowym (13) anody ogniwa paliwowego (10) dla odbierania paliwa spalonego.