RU2013153197A - Топливный элемент и гибридная система газопоршневого/дизельного двигателя - Google Patents

Топливный элемент и гибридная система газопоршневого/дизельного двигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2013153197A
RU2013153197A RU2013153197/07A RU2013153197A RU2013153197A RU 2013153197 A RU2013153197 A RU 2013153197A RU 2013153197/07 A RU2013153197/07 A RU 2013153197/07A RU 2013153197 A RU2013153197 A RU 2013153197A RU 2013153197 A RU2013153197 A RU 2013153197A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel cell
stream
fuel
hot exhaust
combustion engine
Prior art date
Application number
RU2013153197/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Минминь ВАН
Дэвид Джеймс УОЛКЕР
Вэньхуа ЛИ
Рой Джеймс ПРАЙМАС
Мэттью Александер ЛЕХАР
Брюс Филип БАЙДЕРМАН
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
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 Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2013153197A publication Critical patent/RU2013153197A/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/405—Cogeneration of heat or hot water
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/407—Combination of fuel cells with mechanical energy generators
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

1. Энергосиловая установка на гибридных топливных элементах, содержащая:топливный элемент, содержащий анод и катод,реактор реформинга топлива, выполненный с возможностью смешивания вместе углеводородного топлива и водяного пара вверх по потоку от топливного элемента, а также с возможностью частичного или полного преобразования углеводородного топлива и водяного пара в поток реформированного топлива, содержащего водород (Н), оксид углерода (СО) и диоксид углерода (СО), причем топливный элемент выполнен с возможностью получения потока реформированного топлива с давлением на уровне рабочего атмосферного давления или выше него и дополнительного получения воздушного потока с давлением на уровне рабочего атмосферного давления или выше него, при этом поток воздуха содержит кислород (O) и азот (N), причем топливный элемент выполнен с возможностью выработки потока горячих отработанных газов, содержащего обедненный воздух, неокисленный СО и остаточный Нв ответ на получение потока реформированного топлива и воздушного потока, при этом обедненный воздух содержит О, мольная доля которого меньше, чем мольная доля воздуха на входе топливного элемента,двигатель внутреннего или внешнего сгорания, выполненный с возможностью выработки электроэнергии в ответ на получение потока сжатых горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью топливного элемента, ицикл Ранкина, приводимый в действие теплом, рекуперированным как из потока горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью топливного элемента, так и из горячего отработанного газа, вырабатываемого с помощью двигателя сгорания.2. Энергосиловая установка по

Claims (25)

1. Энергосиловая установка на гибридных топливных элементах, содержащая:
топливный элемент, содержащий анод и катод,
реактор реформинга топлива, выполненный с возможностью смешивания вместе углеводородного топлива и водяного пара вверх по потоку от топливного элемента, а также с возможностью частичного или полного преобразования углеводородного топлива и водяного пара в поток реформированного топлива, содержащего водород (Н2), оксид углерода (СО) и диоксид углерода (СО2), причем топливный элемент выполнен с возможностью получения потока реформированного топлива с давлением на уровне рабочего атмосферного давления или выше него и дополнительного получения воздушного потока с давлением на уровне рабочего атмосферного давления или выше него, при этом поток воздуха содержит кислород (O2) и азот (N2), причем топливный элемент выполнен с возможностью выработки потока горячих отработанных газов, содержащего обедненный воздух, неокисленный СО и остаточный Н2 в ответ на получение потока реформированного топлива и воздушного потока, при этом обедненный воздух содержит О2, мольная доля которого меньше, чем мольная доля воздуха на входе топливного элемента,
двигатель внутреннего или внешнего сгорания, выполненный с возможностью выработки электроэнергии в ответ на получение потока сжатых горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью топливного элемента, и
цикл Ранкина, приводимый в действие теплом, рекуперированным как из потока горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью топливного элемента, так и из горячего отработанного газа, вырабатываемого с помощью двигателя сгорания.
2. Энергосиловая установка по п.1, в которой топливный элемент содержит твердооксидный топливный элемент.
3. Энергосиловая установка по п.1, в которой топливный элемент содержит топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом.
4. Энергосиловая установка по п.1, в которой топливный элемент содержит как твердооксидный топливный элемент, так и топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом.
5. Энергосиловая установка по п.1, в которой цикл Ранкина содержит цикл Ранкина типа DReSCO на углекислом газе (СО2).
6. Энергосиловая установка по п.1, в которой цикл Ранкина содержит органический цикл Ранкина.
7. Энергосиловая установка по п.1, дополнительно содержащая турбонагнетатель или компрессорно-турбинную систему для выработки сжатого воздуха, приводимые в действие горячим отработанным газом, вырабатываемым с помощью двигателя сгорания.
8. Энергосиловая установка по п.7, дополнительно содержащая рекуператор, выполненный с возможностью рекуперации тепла по меньшей мере из одного из следующего: потока горячих отработанных газов топливного элемента и горячего отработанного газа, вырабатываемого с помощью двигателя сгорания, для дальнейшего нагрева сжатого воздуха, поступающего в катод топливного элемента.
9. Энергосиловая установка по п.1, дополнительно содержащая компрессор, выполненный с возможностью дальнейшего сжатия потока сжатых отработанных газов, вырабатываемого с помощью топливного элемента, до его использования двигателем сгорания.
10. Энергосиловая установка по п.1, дополнительно содержащая конденсатор, выполненный с возможностью охлаждения потока сжатых отработанных газов, вырабатываемого с помощью топливного элемента, а также удаления воды из потока сжатых отработанных газов, вырабатываемого с помощью топливного элемента, до использования двигателя сгорания.
11. Энергосиловая установка по п.1, в котором двигатель сгорания представляет собой газопоршневой двигатель.
12. Энергосиловая установка по п.1, в котором двигатель сгорания представляет собой газовую турбину.
13. Энергосиловая установка по п.1, в которой реактор реформинга, топливный элемент, двигатель сгорания и цикл Ранкина вместе выполнены с возможностью создания энергосиловой установки на топливных элементах, которая работает с КПД более чем приблизительно 60%.
14. Энергосиловая установка по п.1, в которой реактор реформинга, топливный элемент, двигатель сгорания и цикл Ранкина вместе выполнены с возможностью создания энергосиловой установки на топливных элементах, которая работает с КПД более чем приблизительно 65%.
15. Энергосиловая установка по п.1, в которой реактор реформинга, топливный элемент, двигатель сгорания и цикл Ранкина вместе выполнены с возможностью создания энергосиловой установки на топливных элементах, которая работает с КПД более чем приблизительно 70%.
16. Энергосиловая установка по п.1, в которой реактор реформинга, топливный элемент, двигатель сгорания и цикл Ранкина вместе выполнены с возможностью создания энергосиловой установки на топливных элементах, которая работает с КПД между приблизительно 50% и приблизительно 75%.
17. Способ выработки электроэнергии посредством энергосиловой установки на гибридных топливных элементах, включающий:
осуществление реформинга углеводородного топлива вместе с потоком водяного пара вверх по потоку от топливного элемента посредством внешнего реактора реформинга, и выработку потока по существу чистого водородного топлива с давлением на уровне рабочего атмосферного давления или выше;
выработку потока воздуха с давлением на уровне рабочего атмосферного давления или выше;
выработку потока горячих отработанных газов, содержащего моноксид углерода и остаточный водород, и дополнительно содержащего поток обедненного воздуха, проходящего через топливный элемент в ответ на получение реформированного топлива и потока воздуха, так что поток обедненного воздуха содержит О2, мольная доля которого меньше, чем мольная доля воздуха на входе топливного элемента, причем поток горячих отработанных газов вырабатывают при давлении выше атмосферного давления, когда реформированное топливо и поток воздуха входят в топливный элемент при давлении выше атмосферного давления;
приведение в действие двигателя сгорания для выработки электроэнергии в ответ на получение потока горячих отработанных газов топливного элемента; и
выработку электроэнергии с помощью цикла Ранкина в ответ на получение отработанного тепла, рекуперированного по меньшей мере из одного из следующего: потока горячих отработанных газов топливного элемента и горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью двигателя сгорания, для создания энергосиловой установки на топливных элементах с КПД между 50% и 75%.
18. Способ по п.17, в котором при приведении в действие двигателя внутреннего сгорания приводят в действие газопоршневой двигатель.
19. Способ по п.17, в котором дополнительно сжимают воздух до давления выше атмосферного давления с помощью турбонагнетателя или компрессорно-турбинной системы, приводимой в действие горячим отработанным газом, вырабатываемым с помощью двигателя сгорания.
20. Способ по п.19, в котором дополнительно извлекают тепло по меньшей мере из одного из следующего: потока горячих отработанных газов топливного элемента и горячего отработанного газа, вырабатываемого с помощью двигателя внутреннего сгорания, посредством рекуператора, для дальнейшего нагрева сжатого воздуха, вырабатываемого с помощью турбонагнетателя или компрессорно-турбинной системы.
21. Способ по п.17, в котором до использования двигателя сгорания дополнительно конденсируют поток горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью топливного элемента, для охлаждения и удаления воды из потока горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью топливного элемента.
22. Способ по п.21, в котором до использования двигателя сгорания дополнительно сжимают поток конденсированного горячего отработанного газа, вырабатываемый с помощью топливного элемента.
23. Способ по п.17, в котором при выработке потока горячих отработанных газов также вырабатывают поток горячих отработанных газов с помощью твердооксидного топливного элемента или топливного элемента на основе расплавленного карбоната.
24. Способ по п.17, в котором при выработке электроэнергии с помощью цикла Ранкина в ответ на получение отработанного тепла, рекуперируемого по меньшей мере из одного из следующего: потока горячих отработанных газов топливного элемента и горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью двигателя сгорания, также вырабатывают электроэнергию с помощью Органического цикла Ранкина.
25. Способ по п.17, в котором при выработке электроэнергии с помощью цикла Ранкина в ответ на получение отработанного тепла, рекуперируемого по меньшей мере из одного из следующего: потока горячих отработанных газов топливного элемента и горячих отработанных газов, вырабатываемых с помощью двигателя сгорания, также вырабатывают электроэнергию с помощью цикла Ранкина типа DReSCO на углекислом газе (СО2).
RU2013153197/07A 2011-06-09 2012-06-05 Топливный элемент и гибридная система газопоршневого/дизельного двигателя RU2013153197A (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110153436.0 2011-06-09
CN2011101534360A CN102820480A (zh) 2011-06-09 2011-06-09 燃料电池-燃机混合发电系统及通过其发电方法
PCT/US2012/040830 WO2012170375A1 (en) 2011-06-09 2012-06-05 Fuel cell and reciprocating gas/diesel engine hybrid system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2013153197A true RU2013153197A (ru) 2015-07-20

Family

ID=46298681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013153197/07A RU2013153197A (ru) 2011-06-09 2012-06-05 Топливный элемент и гибридная система газопоршневого/дизельного двигателя

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2719008A1 (ru)
JP (1) JP2014519177A (ru)
CN (1) CN102820480A (ru)
RU (1) RU2013153197A (ru)
WO (1) WO2012170375A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5861867B2 (ja) * 2011-10-18 2016-02-16 マツダ株式会社 燃料電池システム
WO2015099417A1 (ko) * 2013-12-23 2015-07-02 김영선 전기자동차 발전시스템
US10361444B2 (en) 2013-12-31 2019-07-23 General Electric Company Solid-oxide fuel cell systems
EP2963717A1 (en) 2014-06-30 2016-01-06 Haldor Topsoe A/S Process for increasing the steam content at the inlet of a fuel steam reformer for a solid oxide fuel cell system with anode recycle
CN108306027A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 华北电力大学（保定） 一种富氧燃烧与固体氧化物燃料电池混合发电系统
CN107117061A (zh) * 2017-06-22 2017-09-01 重庆桂伦水氢动力科技有限公司 节能系统及节能车
CN107791879A (zh) * 2017-11-28 2018-03-13 厦门大学嘉庚学院 一种高效率甲醇燃料混合动力汽车
CN109273745B (zh) * 2018-10-29 2024-04-12 浙江氢谷新能源汽车有限公司 用于纯电动汽车的一体化燃料电池装置
CN110356216A (zh) * 2019-07-04 2019-10-22 广东索特能源科技有限公司 一种燃料电池与汽缸发动机的混合动力系统及方法
JP2021026896A (ja) * 2019-08-06 2021-02-22 株式会社東芝 燃料電池発電システム及び燃料電池発電システムの制御方法
CN111525154B (zh) * 2020-04-28 2022-03-29 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种燃料电池与热机混合发电系统及其工作方法
CN113036178A (zh) * 2021-03-03 2021-06-25 江苏大学 一种发动机和固体氧化物燃料电池联合动力系统
CN115172798B (zh) * 2022-06-24 2024-07-09 天津大学 一种sofc-pdc联合循环系统及其控制方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003278598A (ja) * 2002-03-20 2003-10-02 Toyota Motor Corp ランキンサイクルによる車輌の排熱回収方法及び装置
US6834831B2 (en) * 2002-12-31 2004-12-28 The Boeing Company Hybrid solid oxide fuel cell aircraft auxiliary power unit
US7150143B2 (en) * 2003-07-21 2006-12-19 General Electric Company Hybrid fuel cell-pulse detonation power system
JP2005056775A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 燃料電池発電システム
US7428816B2 (en) * 2004-07-16 2008-09-30 Honeywell International Inc. Working fluids for thermal energy conversion of waste heat from fuel cells using Rankine cycle systems
JP2006143566A (ja) * 2004-11-15 2006-06-08 Kazuyuki Omachi 常温型燃料電池と連続燃焼エンジンの併用法
JP2008180131A (ja) * 2007-01-24 2008-08-07 Yanmar Co Ltd 複合発電設備
US7862938B2 (en) * 2007-02-05 2011-01-04 Fuelcell Energy, Inc. Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation
JP4939362B2 (ja) * 2007-10-15 2012-05-23 三菱重工業株式会社 燃料電池−ガスタービン発電設備及び複合発電設備
JP2011032954A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Chiyoda Kako Kensetsu Kk 液化ガスの冷熱を利用した複合発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014519177A (ja) 2014-08-07
EP2719008A1 (en) 2014-04-16
CN102820480A (zh) 2012-12-12
WO2012170375A1 (en) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2013153197A (ru) Топливный элемент и гибридная система газопоршневого/дизельного двигателя
RU2013143397A (ru) Высокоэффективная система преобразования и рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента
RU2013143732A (ru) Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2
MX2013002143A (es) Sistema de generacion de energia y metodo del mismo.
CN106025313A (zh) 可实现燃烧前co2捕集的整体煤气化燃料电池发电系统
Dijkstra et al. Novel concepts for CO2 capture
Campanari et al. Application of MCFCs for active CO2 capture within natural gas combined cycles
CN107829826A (zh) 一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统和方法
CN103972559A (zh) 一种生物质联合循环发电并分离二氧化碳的方法和装置
CN212685887U (zh) 一种绿色船舶综合供能系统
CN104157891A (zh) 回收co2的煤气化加压熔融碳酸盐燃料电池复合动力系统
US9825319B2 (en) Fossil fuel power plant with integrated carbon separation facility
JP3000118B2 (ja) 固体酸化物燃料電池を用い電力発生と同時に二酸化炭素を分離回収する方法
AU2022204009B2 (en) Hybrid power plant with CO2 capture
JP2005337060A (ja) 地熱発電・水素製造システム
CN207728443U (zh) 一种三循环型煤气化熔融碳酸盐燃料电池发电系统
Carapellucci et al. MCFC-Based System for Active CO2 Capture From Flue Gases
CN218325037U (zh) 一种基于soec共电解的igcc发电系统
KR101115333B1 (ko) 연료전지 시스템
KR101279729B1 (ko) 합성천연가스 생성 공정과 연료전지 공정의 연계 방법
JP2012159031A (ja) ガス化炉ガス利用発電システム
RU82472U1 (ru) Топливоиспользующая энергетическая система на газообразном углерод- и водородсодержащем топливе с выведением из цикла диоксида углерода
CN116161620A (zh) 一种天然气制氢的碳减排装置
CN115750088A (zh) 一种基于soec共电解的igcc发电系统及方法
Bian et al. Comparison Between the Coal-Fired Power Plant With CO2 Capture by Integrating MCFCs System and the Integrated Gasification Combined Cycle System Integrated MCFCs

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20170404