PT2692007E - Complexo de recirculação para aumentar o rendimento da pilha de combustível com a captura de co2 - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "COMPLEXO DE RECIRCULAÇÃO PARA AUMENTAR O RENDIMENTO DAPILHA DE COMBUSTÍVEL COM A CAPTURA DE C02"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Esta invenção diz genericamente respeito a pilhasde combustível de óxido sólido (SOFCs), e maisparticularmente, a sistemas e métodos para impulsionar odesempenho global de uma pilha de combustível de óxidosólido (SOFC), enquanto simultaneamente separa um fluxopraticamente puro de CO2 para isolamento ou para utilizaçãona geração de energia eléctrica para aumentar ainda mais aeficiência global do processo.

As pilhas de combustível são dispositivos deconversão de energia electroquímica que demonstraram umpotencial de relativamente alta eficiência e baixa poluiçãona geração de energia. Genericamente, uma pilha de combustível, proporciona uma corrente contínua (dc), a qualpode ser convertida em corrente alterna (ac) através de,por exemplo, um inversor. A tensão de dc ou de ac pode serutilizada para alimentar motores, luzes e qualquer númerode dispositivos e sistemas eléctricos. As pilhas decombustível podem funcionar em aplicações estacionárias,semi-estacionárias ou portáteis. Certas pilhas de combustível, tais como pilhas de combustível de óxidosólido (SOFCs), podem funcionar em sistemas de alimentaçãode larga escala que proporcionam electricidade parasatisfazer as necessidades industriais e municipais. Outraspodem ser úteis para aplicações portáteis mais pequenas,tais como por exemplo, alimentação de veículos.

Uma pilha de combustível produz eletricidadecombinando electroquimicamente um combustível e um oxidanteatravés de uma camada iónica condutora. Esta camada iónicacondutora, também qualifica o electrólito da pilha decombustível, pode ser um líquido ou sólido. Os tipos comunsde pilhas de combustível incluem as de ácido fosfórico(PAFC), de carbonato fundido (MCFC), de membrana de trocade protões (PEMFC), e de óxido sólido (SOFC), todasgenericamente nomeadas depois dos seus electrólitos. Naprática, as pilhas de combustível são tipicamenteacumuladas em série eléctrica numa montagem de pilhas decombustível para produzir energia para tensões ou correntesúteis. Portanto, poderão ser utilizadas estruturas deinterconexão para conectar ou juntar em série ou emparalelo pilhas adjacentes de combustível.

Em geral, os componentes de uma pilha decombustível incluem o electrólito e dois eléctrodos. Asreações que produzem eletricidade têm geralmente lugar noseléctrodos, onde o catalisador está tipicamente dispostopara acelerar as reacções. Os eléctrodos podem serconstruídos tal como canais, camadas porosas e outros análogos, de modo a aumentar a área de superfície para asreacções químicas que ocorrem. 0 eléctrodo queelectroquimicamente reduz o oxigénio (tipicamente a partirdo ar) é referido como o cátodo, enquanto o eléctrodo queelectroquimicamente oxida o combustível é referido como oânodo. 0 electrólito transporta electricamente, de umeléctrodo para o outro, partículas carregadas e é por outrolado essencialmente impermeável a ambos, ao combustível eao oxidante. No caso de uma Pilha de Combustível de ÓxidoSólido (SOFC), o electrólito é um óxido cerâmico sólido queconduz os iões negativos de oxigénio sob uma temperaturasuficientemente alta (tipicamente acima de 5002C). Uma vezque numa SOFC o electrólito é apenas condutor a umatemperatura elevada, o fluxo de entrada de combustível noânodo e o fluxo de entrada de oxidante no cátodo devem,tipicamente, ser pré-aquecidos a temperatura elevada(tipicamente acima de 5002C). Este pré-aquecimento érealizado normalmente através de permuta de calor derecuperação com o escape da pilha de combustível quente.

Tipicamente, a pilha de combustível converte ohidrogénio (combustível) e o oxigénio (oxidante) dentro deágua (sub-produto) para produzir electricidade. A água desub-produto pode sair da pilha de combustível na forma devapor em operações a alta temperatura. Esse vapordescarregado (e outros componentes de exaustão/escapequentes) pode ser utilizado em turbinas e outras aplicaçõespara gerar electricidade ou energia adicional,proporcionando maior eficiência na geração de energia. Se o ar for utilizado como oxidante, o azoto no ar éessencialmente inerte e tipicamente passa através da pilhade combustível. 0 combustível de hidrogénio pode serproporcionado por meio de reformação (por exemplo,reformação de vapor no local) de matérias-primas à base decarbono, tal como a reformação do gás natural maisfacilmente disponível e de outros combustíveis dehidrocarbonetos e de matérias-primas. Exemplos decombustíveis de hidrocarbonetos incluem o gás natural, ometano, o etano, o propano, o metanol, o gás de síntese, eoutros hidrocarbonetos. A reformação de combustível dehidrocarbonetos para produzir hidrogénio, com vista aalimentar a reacção electroquímica, pode ser agregada com ofuncionamento da pilha de combustível. Para além disso, talreformação pode ocorrer no interior e/ou de modo externo àpilha de combustível. Para a reformação de hidrocarbonetosna realização externa à pilha de combustível, o reformadorexterno associado pode ser posicionado em modo remoto ouadjacente à pilha de combustível.

Os sistemas de pilhas de combustível que podemfazer a reformação interna do hidrocarboneto e/ou aadjacente à pilha de combustível, podem oferecer vantagens,tal como simplicidade na concepção e no funcionamento. Porexemplo, a reacção de reformação a vapor de hidrocarbonetosé tipicamente endotérmica, e portanto, a reformação internadentro da pilha de combustível ou a reformação externa numreformador adjacente, pode utilizar o calor tipicamentegerado pelas reacções electroquímicas exotérmicas da pilha de combustível. Além disso, os catalisadores activos nareacção electroquímica de hidrogénio e oxigénio dentro dapilha de combustível para produzir electricidade podemtambém facilitar a reformação interna de combustíveis dehidrocarbonetos. Nas SOFCs, por exemplo, se o catalisadorde níquel for colocado num eléctrodo (por exemplo, o ânodo)para manter a reacção electroquímica, o catalisador deníquel activo pode também fazer a reformação de combustíveldo hidrocarboneto em hidrogénio e monóxido de carbono (CO).Para além disso ambos, o hidrogénio e o CO podem serproduzidos quando da reformação de matéria-prima dehidrocarbonetos. Assim, as pilhas de combustível, tais comoas pilhas SOFCs, que podem utilizar o CO como combustível(em adição com o hidrogénio) são geralmente candidatos maisatractivos para a utilização de hidrocarbonetos reformadose para reformação interna e/ou adjacente do combustível dehidrocarboneto.

De um modo geral, as temperaturas de operaçãoelevadas dentro da pilha de combustível e a presença dosubproduto vapor, promovem geralmente reformação interna ouadjacente de hidrocarbonetos. De um modo vantajoso, o vaporem excesso na pilha de combustível pode reduzir a deposiçãode carbono elementar dentro da pilha de combustível e nosreformadores adjacentes. No seu todo, a reformação internae/ou adjacente e a sua integração com a operação de pilhade combustível pode melhorar a eficiência e/ou a economiadas operações da pilha de combustível.

Infelizmente, é geralmente difícil de manter umaproporção suficientemente alta de vapor em relação aocarbono, em todas as regiões de uma pilha de combustível,para prevenir a formação de carbono elementar e a deposiçãoassociada de carbono, especialmente se a reformação internaé destinada para que ocorra num eléctrodo (por exemplo, oânodo) conjuntamente com, por exemplo, as reacçõeselectroquímicas. A região da pilha de combustível perto daentrada é especialmente vulnerável à formação de carbono.Isto é, o combustível que entra para ser internamentereformado em vapor é sub-carregado de vapor ou água noestado líquido (H20), devido ao gradiente típico de aumentode concentração de H20 (por exemplo, o vapor) desde aentrada até à saída da pilha de combustível. A concentraçãode H20 geralmente aumenta na direcção do fluxo decombustível para a saída e, por conseguinte, o excesso deH20 está geralmente presente na região de saída da pilha decombustível. É geralmente previsto que o carbono se formeperto da entrada da pilha, uma vez que a concentração deH20 é mais baixa na entrada. A deposição de carbono napilha de combustível pode conduzir a uma transferênciapobre de calor/massa, a danos e/ou a falhas das pilhas decombustível.

Pode ser problemático sustentar a operação delongo prazo de pilhas de combustível devido à acumulação dedepósitos de carbono dentro da pilha de combustível. Taisdepósitos de carbono normalmente são relativamente piores,se as pilhas de combustível dependerem de matérias-primas à base de carbono em vez de matérias-primas mais limpas àbase de hidrogénio. Eventualmente, a pilha de combustívelpode necessitar de ser desligada ou substituída,interrompendo por exemplo, a produção de electricidade eaumentando os custos de manutenção do sistema a pilhas decombustível. Para além disso, os reformadores ou pré-reformadores utilizados para a reformação externa e/ou areformação adjacente podem também ser sujeitos asignificativa deposição de carbono. Por conseguinte, estesreformadores são geralmente também desligados para aregeneração (por exemplo, através de vapor), fazendoaumentar os custos de operação e de manutenção, e reduzindoa eficiência de todo o sistema de pilhas de combustível.

Tipicamente a unidade de ânodo de uma SOFC, oxidaelectroquimicamente, no máximo de 80% do combustível dentrodos produtos de reacção, passando os restantes 20% nãooxidados para dentro dos gases de escape. O limite superiorna utilização é devido às elevadas concentrações deprodutos da reacção os quais perto da extremidade a jusantedo ânodo embaraçam a reacção química e podem causar danosao material da pilha de combustível.

Tendo em conta o acima exposto, existe umanecessidade de proporcionar uma técnica que aumente autilização de combustível de uma SOFC. Seria ainda maisbenéfico se a técnica fosse para se conseguir a separaçãodo C02 a partir do fluxo de combustível para isolamento oupara expansão através de uma turbina, por exemplo, para gerar energia eléctrica, aumentando desse modo a eficiênciaglobal do processo. 0 documento de patente dos US 2006/115691,descreve métodos de tratamento de gás de escape do ânodopara centrais de energia de pilhas de combustível de óxidosólido com captura de CO2, em que o combustível que nãoreage no escape do ânodo é recuperado e reciclado, enquantoo fluxo de escape resultante consiste de C02 altamenteconcentrado. O gás de combustível do ânodo e o ar do cátodosão mantidos separados ao longo de todo o empilhamento depilhas de combustível de óxido sólido. São divulgadossistemas avançados de pilhas de combustível de altatemperatura, tais como os sistemas de pilhas de combustívelde óxido sólido e os sistemas de pilhas de combustível decarbonato dissolvido. O documento de patente dos US2005/106429 descreve um sistema de geração de correnteeléctrica, que compreende uma pilha de combustível de altatemperatura que opera a uma temperatura maior do que cercade 2502C., a pilha de combustível incluindo um canal deânodo que compreende uma entrada de ânodo e uma saída deânodo, por meio de que pelo menos uma matéria-prima dehidrocarboneto é sujeita a reformação interna no canal doânodo para produzir um gás de combustível que contémhidrogénio. O sistema também inclui um meio de reciclagemde hidrogénio configurado para receber o gás de escape doânodo a partir da saída de ânodo que compreende hidrogénioe para reciclar, pelo menos, uma porção do hidrogénio apartir do gás de escape do ânodo para a alimentação da entrada do ânodo, sendo a temperatura do gás de escape doânodo, que sai da pilha de combustível de alta temperatura,menos do que cerca de 4002C., correspondendo à pilha decombustível de alta temperatura a operar num regimetermicamente essencialmente equilibrado.

BREVE DESCRIÇÃO A presente invenção está circunscrita a umcomplexo de recirculação de pilha de combustívelcompreendendo: uma pilha de combustível que compreende umânodo configurado para gerar um fluxo quente de escape doânodo, compreendendo o ânodo uma entrada e uma salda; um ciclo de recuperação de calor de desperdícioconfigurado para gerar energia a partir do arrefecimento doânodo quente; um compressor configurado para comprimir o gás deescape arrefecido através do ciclo de recuperação de calorde desperdício; um expansor configurado para expandir e arrefecero gás de escape comprimido; e um sistema permutador de calor configurado parareceber pelo menos uma porção do gás expandido e para pré-arrefecer o gás de escape do ciclo de recuperação de calorde desperdício comprimido previamente ao arrefecimento por via do expansor, e configurado ainda para remover pelamudança de estado da água (H20) e do dióxido de carbono(C02) a partir do gás de escape que passa através do ciclode recuperação de calor de desperdício, e configurado aindapara gerar um fluxo de combustível que é re-alimentado paraa entrada do ânodo da pilha de combustível com uma maiorconcentração molecular de combustível de hidrogénio (H2) ede monóxido de carbono (CO) do que aquela que estavainicialmente presente no gás de escape do ânodo da pilha decombustível antes de entrar no ciclo de recuperação decalor de desperdício.

DESENHOS 0 acima exposto e outras características,aspectos e vantagens da invenção são evidentes a partir dadescrição detalhada que se segue tomada em conjunto com osdesenhos anexos nos quais caracteres semelhantesrepresentam partes semelhantes ao longo de todos osdesenhos, em que: A Figura 1 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação de acordo com um modelo de realização; A Figura 2 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação de acordo com um outro modelo de realização; A Figura 3 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação de acordo com ainda um outro modelo derealização; A Figura 4 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação de acordo com um outro ainda modelo derealização; A Figura 5 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação de acordo com um outro ainda modelo derealização; e A Figura 6 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação de acordo com um ainda outro modelo derealização.

Apesar das figuras dos desenhos acimaidentificados nos modelos de realização alternativosapresentados, estão também contemplados outros modelos derealização da presente invenção, tal como referido nadiscussão. Em todos os casos, esta divulgação apresentamodelos de realização ilustrados da presente invenção, atítulo de representação e não como limitação. Outrasnumerosas modificações e modelos de realização podem seridealizados por aqueles especialistas com competência na tecnologia que se insiram no âmbito e no espírito dosprincípios da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Os modelos de realização aqui descritos comreferência às figuras proporcionam vantajosamenteaumentadas eficiências de SOFC com funcionalidades decaptura de carbono simultâneas. Outros modelos derealização da presente invenção estão também contemplados,tal como feito notar na discussão. Os princípios aquidescritos podem justamente como facilmente ser aplicadospor exemplo, a tecnologias comparáveis de pilhas decombustível que não sejam estritamente pilhas decombustível de óxido sólido. Uma vasta variedade de ciclosde recuperação de calor e métodos para a integração dessesciclos são também possíveis utilizando os princípios aquidescritos. A Figura 1 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação 10 de acordo com um modelo de realização. Acomplexa recirculação 10 compreende uma SOFC que inclui umânodo 11 e um cátodo 12. 0 calor a partir do escape do ânodo 11 conduz um ciclo de Rankine de calor aqui referidocomo ciclo de Rankine Orgânico (ORC) 13 para produzirenergia. 0 gás de escape de ORC é aplicado a um compressor14, que funciona para comprimir o gás de escape de ORCsubsequente à remoção de alguma água condensada quase à temperatura e pressão ambiente, e antes de uma remoçãoadicional de água condensada por arrefecimento do gás deescape à temperatura ambiente a uma pressão elevada. 0 gásde escape de ORC comprimido é subsequentemente aindaarrefecido por intermédio de um expansor 15 e de um ciclode pré-expansão que emprega, por exemplo, um permutador decalor 16. De acordo com um particular aspecto, o ciclo depré-expansão funciona por meio do arrefecimento do fluxo degás de escape de ORC comprimido pelo contacto com opermutador de calor 16. A Figura 2 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação 20, de acordo com um modelo de realização. Acomplexa recirculação 20 de SOFC é semelhante à complexarecirculação 10 de SOFC, com excepção de que a complexarecirculação 20 de SOFC emprega uma unidade dearrefecimento alimentada por energia eléctrica 22 paraaumentar ainda mais o arrefecimento do fluxo de gás deescape de ORC comprimido durante o ciclo de pré-expansão. 0 arrefecimento do sub-ambiente do fluxo de gásde escape de ORC comprimido permite que vantajosamentealgum CO2 possa ser removido do fluxo, quer como um líquido24 a uma pressão acima da ambiente, ou como um produtosólido 26 que é condensado fora do estado liquido a umapressão acima da ambiente e abaixo da temperatura de fusão.De acordo com um aspecto, a complexa recirculação 20 deSOFC emprega um aparelho para recolher o C02 sólido a partir do gás de escape arrefecido a jusante do expansor15, o qual solidifica fora do estado gasoso directamente noponto 2-la, representado na Figura 1.

Na sequência ao seu contacto com o permutador decalor 16 que eleva a sua temperatura algum trajecto nosentido da temperatura adequada de reacção, o fluxo de gásresidual arrefecido, expandido, regressa à entrada do ânodo11 através de um recuperador 19, com uma mais elevadaconcentração molecular de combustível de C02 e de H2 do queaquela que inicialmente estava presente nos gases de escapedo ânodo. De acordo com um aspecto, uma parte do fluxo deágua removida a partir do ânodo é aquecida até àtemperatura de reacção apropriada por intermédio do escapedo cátodo 12 e em seguida, aplicada quer a uma unidadeseparada do reformador a montante do ânodo 11 ou quer aoânodo 11 para ele próprio gerar o vapor necessário para areformação do combustível de hidrocarboneto.

Os modelos de realização 10, 20 representados,respect ivamente nas Figuras 1 e 2, não são desse modolimitados; e deve ser entendido que a complexa recirculaçãode SOFC 10 e a recirculação de SOFC 20 podem serimplementadas, na ausência de um processo de compressão-expansão, meramente por via de uma unidade de arrefecimentoalimentada por energia eléctrica tal como aquelarepresentada na Figura 3. A Figura 3 é um diagramasimplificado que ilustra uma pilha de combustível de óxidosólido (SOFC) de complexa recirculação 30 de acordo com um certo modelo de realização. 0 arrefecimento do sub-ambientedo fluxo de gás de escape ORC comprimido permitevantajosamente que algum C02 possa ser removido do fluxo,quer como um líquido 24, a uma pressão acima da ambiente,ou quer como um produto sólido 26 que é condensado fora doestado líquido a uma pressão acima da ambiente e abaixo datemperatura de fusão. A Figura 4 é um diagrama simplificado que ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação 40 de acordo com um certo modelo derealização. Neste modelo de realização, o combustível dehidrocarboneto (CH4) sofre a reformação para CO e H2 pormeio do aparelho de reformação 42 antes de entrar no ânodo11 da SOFC. 0 CO é subsequentemente convertido em C02, pormeio de um aparelho 44 de deslocação água-gás no ponto 3-larepresentado na Figura 4. 0 C02 resultante é, em seguidaremovido sob a forma sólida ou líquida, quer por meio de umprocesso de compressão-expansão 50 tal como representado naFigura 5, ou quer por meio de uma unidade de arrefecimento22 alimentada por energia eléctrica, como representado naFigura 4, ou quer por ambos. A fracção de H2 residualprossegue em seguida para o ânodo 11, após a recuperação decalor por via de um recuperador/permutador de calor 16 noponto de 3-lb representado na Figura 4. De acordo com umcerto aspecto, qualquer H2 remanescente no gás de escape doânodo pode ser reciclado para a entrada do ânodo em re-alimentação no ponto 3-lc representado na Figura 4, depoisde passar através de um recuperador 19 suficiente para elevar a sua temperatura para a temperatura apropriada dereacção. De acordo com um certo modelo de realização, umciclo de Rankine 13 pode ser implantado a jusante do tubode escape do ânodo no ponto 3-ld representado na Figura 4,produzindo electricidade ou potência de veio a partir docalor de escape do ânodo. A Figura 6 é um diagrama simplificado gue ilustrauma pilha de combustível de óxido sólido (SOFC) de complexarecirculação 60 de acordo com um certo modelo derealização. A complexa recirculação 60 de SOFC funciona demaneira semelhante àguela agui descrita para a SOFC 10 derecirculação complexa ou SOFC 20 de recirculação complexa,excepto naquilo em que o combustível (CH4) , depois de tersido reformado no ponto 4-la representado na Figura 6, podeser introduzido a jusante do ânodo no ponto 4-lbrepresentado na Figura 6, a fim de prevenir a carbonizaçãodentro do ânodo 11. De acordo com um modelo de realização,a reformação do combustível é alcançada utilizando umprocesso/estrutura tal como a que está representada naFigura 4 para entregar uma fracção de H2 residual ao ORC13.

Numa explicação sumária, os sistemas e métodospara impulsionar o desempenho global de uma pilha decombustível de óxido sólido (SOFC), enquantosimultaneamente separa um fluxo muito perto do puro de C02para o isolamento ou para utilização na geração de energiaeléctrica para aumentar ainda mais a eficiência global do processo que aqui tem vindo a ser descrito. Os sistemas emétodos aumentam vantajosamente a eficiência de SOFC emmais do que 50% com a captura de carbono em simultâneo.Modelos de realização particulares, utilizando aqui osprincípios resultam numa eficiência de pilha de combustívelde óxido sólido de até e superior a 60%.

Lisboa, 15 de Junho de 2016

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Um complexo de recirculação de pilha decombustível (10; 20), que compreende: uma pilha de combustível que compreende um ânodo(11) configurado para gerar gás de escape quente,compreendendo o ânodo uma entrada e uma saída; um ciclo de recuperação de calor de desperdícioconfigurado para gerar energia a partir do arrefecimento doânodo quente (11); um compressor (14) configurado para comprimir ogás de escape gerado através do ciclo de recuperação decalor de desperdício; um expansor (15) configurado para expandir earrefecer o gás de escape comprimido; um sistema permutador de calor (16) configuradopara receber pelo menos uma porção do gás expandido e parapré-arrefecer o gás de escape comprimido do ciclo derecuperação de calor de desperdício antes do arrefecimentopor meio do expansor (15), e configurado ainda, pararemover por mudança de estado da água (H20) e do dióxido decarbono (C02) , a partir do gás de escape que passa atravésdo ciclo de recuperação de calor de desperdício, e configurado ainda para gerar um fluxo de combustível que ére-alimentado para a entrada do ânodo da pilha decombustível (11) com uma concentração molecular maiselevada de monóxido de carbono (CO) e de combustível dehidrogénio (H2) do que aquela que estava inicialmentepresente no gás de escape do ânodo da pilha de combustível(11) antes de entrar no ciclo de recuperação de calor dedesperdício.

2. 0 complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com a reivindicação 1, em que a pilhade combustível compreende uma pilha de combustível de óxidosólido.

3. 0 complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com a reivindicação 1, em que o ciclode recuperação de calor de desperdício compreende um ciclode Rankine Orgânico (13).

4. 0 complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, em que o sistema permutador de calor (16) e oexpansor (15) em conjunto são configurados para remover oCO2 no estado sólido condensado a partir do gás expandidogerado através do expansor (15), no estado líquidocondensado a partir do fluxo de combustível gerado atravésdo sistema permutador de calor antes do fluxo decombustível re-alimentar a entrada da pilha de combustível,ou ambos.

5. 0 complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com a reivindicação 1, compreendendoainda uma unidade de arrefecimento alimentada, por energiaeléctrica, configurada para arrefecer ainda mais o gás deescape do ciclo de recuperação de calor de desperdício guepassa através do sistema permutador de calor (16).

6. 0 complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com a reivindicação 5, em gue aunidade de arrefecimento alimentada por energia eléctrica eo sistema permutador de calor (16) em conjunto sãoconfigurados para remover no estado sólido condensado o C02a partir do fluxo de combustível gerado através do sistemapermutador de calor (16) antes do fluxo de combustível re-alimentar a entrada da pilha de combustível, no estadolíguido condensado, a partir do fluxo de combustível geradoatravés do sistema permutador de calor antes do fluxo decombustível re-alimentar a entrada da pilha de combustível,ou ambos.

7. 0 complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com a reivindicação 1, em gue a pilhade combustível compreende ainda um cátodo (12) configuradopara gerar calor suplementar de condução do ciclo derecuperação de calor de desperdício de tal modo gue aenergia gerada por meio do circuito de recuperação de calorde desperdício é maior do gue a energia gerada através do ciclo de recuperação de calor de desperdício em respostaexclusivamente ao arrefecimento do ânodo quente (11) .

8. 0 complexo de recirculação da pilha de combustível de acordo com a reivindicação 1, em que o ciclode recuperação de calor de desperdício da pilha decombustível, o sistema compressor, o expansor e o permutador de calor, em conjunto proporcionam uma pilha decombustível que opera com uma eficiência maior do que cercade 50%.

9. O complexo de recirculação da pilha de combustível de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, compreendendo ainda: um sistema de reformação do combustível de hidrocarboneto configurado para gerar monóxido de carbono(CO) e hidrogénio (H2) ; e um reactor de deslocação de água-gás configuradopara converter o CO em dióxido de carbono (C02) .

10. O complexo de recirculação da pilha de combustível de acordo com a reivindicação 9, compreendendoainda um caminho de reciclagem de H2 configurado para umfluxo de apenas combustível de H2 a partir do escape de umciclo de recuperação de calor de desperdício re-alimentar aentrada do ânodo (11) da pilha de combustível.

11. ο complexo de recirculação da pilha decombustível de acordo com qualquer das reivindicações 1 a8, que compreende: um sistema de reformação do combustível dehidrocarboneto configurado para remover o carbono a partirdo combustível de hidrocarboneto e introduzir o combustívelobjecto de reformação para dentro do complexo derecirculação da pilha de combustível a jusante da saída doânodo (11) da pilha de combustível.