RU2589884C2 - Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2 - Google Patents

Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2 Download PDF

Info

Publication number
RU2589884C2
RU2589884C2 RU2013143732/07A RU2013143732A RU2589884C2 RU 2589884 C2 RU2589884 C2 RU 2589884C2 RU 2013143732/07 A RU2013143732/07 A RU 2013143732/07A RU 2013143732 A RU2013143732 A RU 2013143732A RU 2589884 C2 RU2589884 C2 RU 2589884C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel cell
heat recovery
fuel
recovery cycle
waste heat
Prior art date
Application number
RU2013143732/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013143732A (ru
Inventor
Мэттью Александер ЛЕХАР
Эндрю Максуэлл ПИТЕР
Мэттью Джозеф ЭЛАЙНГЕР
Эндрю Филип ШАПИРО
Лаура Мишель ХАДИ
Брюс Филип БИДЕРМАН
Виталий Виктор ЛИССЯНСКИЙ
Роджер Аллен ШИСЛЕР
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 RU2013143732A publication Critical patent/RU2013143732A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2589884C2 publication Critical patent/RU2589884C2/ru

Links

Images

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
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H01M8/0668—Removal of carbon monoxide or carbon dioxide
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04059—Evaporative processes for the cooling of a fuel cell
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • 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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04111—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants using a compressor turbine assembly
    • 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
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • 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

  • 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)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Заявленное изобретение относится к системе и способу повышения общей производительности топливного элемента, преимущественно твердооксидного топливного элемента, при одновременном отделении почти чистого потока СО2 для изоляции или использования при выработке электроэнергии для дополнительного увеличения общей эффективности процесса. В системе и способе используют теплообменную систему, выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (СО) и водорода (Н2) в топливе, чем изначально присутствовала на выходе анода топливного элемента. Повышение эффективности системы топливных элементов в целом, а также повышение надежности их работы при снижении эксплуатационных затрат является техническим результатом изобретения.4 н. и 28 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Уровень техники
Данное изобретение в общем относится к твердооксидным топливным элементам (ТОТЭ), а более конкретно к системам и способам повышения общей производительности твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) при одновременном отделении почти чистого потока СО2 для изоляции или использования при выработке электроэнергии для дополнительного увеличения общей эффективности процесса.
Топливные элементы представляют собой устройства электрохимического преобразования энергии, которые продемонстрировали возможность обеспечения относительно высокой эффективности и низкого уровня загрязнений при выработке электроэнергии. Топливный элемент обычно обеспечивает постоянный ток, который может быть преобразован в переменный ток посредством, например, инвертора. Напряжение постоянного или переменного тока может быть использовано для питания двигателей, осветительных приборов и любого количества электрических устройств и систем. Топливные элементы могут работать в стационарных, полустационарных или передвижных применениях. Некоторые топливные элементы, такие как твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), могут работать в крупномасштабных энергетических системах, которые обеспечивают электричество для удовлетворения промышленных и коммунальных нужд. Другие топливные элементы могут быть пригодны для применения в передвижных устройствах меньших размеров, таких как, например, вагоны-электростанции.
Топливный элемент вырабатывает электричество посредством электрохимического объединения топлива и окислителя через ионопроводящий слой. Этот ионопроводящий слой, который также называют электролитом топливного элемента, может быть жидким или твердым. Распространенные типы топливных элементов включают фосфорнокислотный топливный элемент (ФКТЭ), топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом (ТЭРКЭ), топливный элемент с протонообменной мембраной (ТЭПОМ) и твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ); в основном все они названы по типам их электролитов. На практике топливные элементы обычно собирают в последовательное электрическое соединение в сборке топливных элементов для выработки энергии с пригодным для использования напряжением или силой тока. Поэтому могут быть использованы соединительные конструкции для соединения или связывания соседних топливных элементов в последовательном или параллельном соединении.
Обычно компоненты топливного элемента включают электролит и два электрода. Реакции, которые вырабатывают электричество, обычно протекают на электродах, где обычно размещен катализатор для ускорения реакций. Электроды могут быть выполнены в виде каналов, пористых слоев и т.п., чтобы увеличить площадь поверхности для протекания химических реакций. Электрод, который электрохимически восстанавливает кислород (обычно из воздуха), называют катодом, в то время как электрод, который электрохимически окисляет топливо, называют анодом. Электролит переносит электрически заряженные частицы от одного электрода к другому, а в других отношениях он является по существу непроницаемым как для топлива, так и для окислителя. В случае твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) электролит представляет собой твердооксидную керамику, которая проводит отрицательно заряженные ионы кислорода при достаточно высокой температуре (обычно выше 500°C). Поскольку электролит в ТОТЭ обладает проводимостью только при высокой температуре, поступающий на анод поток топлива и поступающий на катод поток окислителя обычно необходимо предварительно нагревать до высокой температуры (обычно выше 500°C). Это предварительное нагревание обычно выполняют посредством рекуперативного теплообмена с горячим выходящим потоком топливного элемента.
Обычно топливный элемент преобразует водород (топливо) и кислород (окислитель) в воду (побочный продукт) для выработки электричества. Образовавшаяся в качестве побочного продукта вода может выходить из топливного элемента в виде пара при высокотемпературных режимах эксплуатации. Этот выпущенный пар (и другие горячие выходящие компоненты) можно использовать в турбинах и других устройствах для выработки дополнительного количества электричества или энергии, обеспечивая повышенную эффективность выработки энергии. Если в качестве окислителя используют воздух, то азот в воздухе является по существу инертным и обычно проходит через топливный элемент. Водородное топливо можно обеспечивать посредством локального риформинга (например, парового риформинга на месте эксплуатации) сырья на основе углерода, например, риформинга более легкодоступного природного газа и других видов углеводородного топлива и сырья. Примеры углеводородного топлива включают природный газ, метан, этан, пропан, метанол, синтез-газ и другие углеводороды. Риформинг углеводородного топлива с получением водорода для питания электрохимической реакции можно объединить с работой топливного элемента. Кроме того, такой риформинг может происходить внутри и/или вне топливного элемента. Для риформинга углеводородов, выполняемого вне топливного элемента, связанная с ним внешняя установка риформинга может быть расположена на удалении от топливного элемента или рядом с топливным элементом.
Системы на основе топливных элементов, которые могут обеспечивать риформинг углеводородов внутри топливного элемента и/или рядом с топливным элементом, могут предоставить преимущества, такие как простота конструкции и эксплуатации. Например, реакция парового риформинга углеводородов обычно является эндотермической, и, следовательно, при внутреннем риформинге внутри топливного элемента или внешнем риформинге в расположенной рядом установке риформинга можно использовать теплоту, вырабатываемую электрохимическими реакциями в топливном элементе, которые обычно являются экзотермическими. Кроме того, катализаторы, являющиеся активными в электрохимической реакции водорода и кислорода внутри топливного элемента с получением электричества, также могут облегчать внутренний риформинг углеводородного топлива. Например, в ТОТЭ, если никелевый катализатор размещен на электроде (например, на аноде) для поддержания электрохимической реакции, то активный никелевый катализатор также может обеспечивать риформинг углеводородного топлива с образованием водорода и монооксида углерода (СО). Кроме того, как водород, так и СО могут быть получены при риформинге углеводородного сырья. Таким образом, топливные элементы, такие как ТОТЭ, в которых можно использовать СО в качестве топлива (помимо водорода), обычно являются более привлекательными кандидатами для использования подвергнутого риформингу углеводорода и для внутреннего и/или осуществляемого рядом риформинга углеводородного топлива.
В общем случае, высокие рабочие температуры внутри топливного элемента и присутствие пара в качестве побочного продукта обычно способствуют внутреннему или осуществляемому рядом риформингу углеводородов. Преимущественно, избыточный пар в топливном элементе может снижать осаждение элементарного углерода внутри топливного элемента и в соседних установках риформинга. В целом, внутренний и/или осуществляемый рядом риформинг и их объединение с работой топливного элемента могут повышать эффективность и/или улучшать экономические показатели работы топливного элемента.
К сожалению, обычно трудно поддерживать достаточно высокое отношение пара к углероду во всех областях топливного элемента, чтобы предотвратить образование элементарного углерода и связанное с этим осаждение углерода, особенно если предусматривают протекание внутреннего риформинга на электроде (например, на аноде) наряду, например, с электрохимическими реакциями. Область топливного элемента вблизи входа особенно чувствительна к образованию углерода. То есть, поступающее топливо, предназначенное для внутреннего парового риформинга, испытывает недостаток в паре или жидкой воде (H2O) из-за типичного градиента концентрации Н2О (например, пара), возрастающей от входа к выходу топливного элемента. Концентрация Н2O обычно возрастает в направлении протекания топлива к выходу, и поэтому избыток H2O обычно присутствует в области выхода топливного элемента. Обычно образование углерода предполагается вблизи входа топливного элемента, поскольку концентрация Н2О является самой низкой на входе. Осаждение углерода в топливном элементе может приводить к плохому тепло/массопереносу, повреждению и/или выходу из строя топливных элементов.
Поддержание длительной работы топливных элементов может быть проблематичным из-за накопления отложений углерода в топливном элементе. Такие отложения углерода обычно являются относительно более существенными, если топливные элементы основаны на использовании сырья на основе углерода, вместо более чистого сырья на основе водорода. В итоге может возникнуть необходимость в выключении или замене топливного элемента, что, например, приводит к прекращению выработки электричества и увеличению затрат на техническое обслуживание систем топливных элементов. Кроме того, установки риформинга или установки предварительного риформинга, используемые для внешнего риформинга и/или осуществляемого рядом риформинга, также могут быть подвержены значительному осаждению углерода. Поэтому эти установки риформинга также обычно выключают для регенерации (например, посредством пара), что приводит к увеличению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание и снижению эффективности системы топливных элементов в целом.
Анодный блок ТОТЭ обычно электрохимически окисляет не более 80% топлива с получением продуктов реакции, при этом оставшиеся 20% проходят, не подвергаясь окислению, в выпускаемый поток. Верхний предел коэффициента использования обусловлен высокими концентрациями продуктов реакции, которые затрудняют протекание химической реакции вблизи конца анода, расположенного ниже по потоку, и могут вызывать повреждение материала топливного элемента.
Ввиду вышеизложенного существует потребность в обеспечении способа, который повысит коэффициент использования топлива в ТОТЭ. Было бы дополнительно предпочтительным, если бы данный способ обеспечивал отделение СО2 от потока топлива для изоляции или для расширения в турбине, например, для выработки электроэнергии, тем самым повышая общую эффективность процесса.
Краткое описание изобретения
Пример воплощения настоящего изобретения включает систему рециркуляции на основе топливного элемента, включающую:
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего потока анода, причем анод включает вход и выход;
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода;
компрессор, выполненный с возможностью сжатия отходящего газа, охлажденного посредством цикла рекуперации отходящего тепла;
расширитель, выполненный с возможностью расширения и охлаждения сжатого отходящего газа, и
теплообменную систему, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части расширенного газа и предварительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла перед охлаждением посредством расширителя, а также выполненную с возможностью удаления посредством фазового перехода воды (Н2О) и диоксида углерода (СО2) из отходящего газа, проходящего через цикл рекуперации отходящего тепла, а также выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (СО) и водорода (Н2) в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем газе анода топливного элемента перед поступлением в цикл рекуперации отходящего тепла.
Согласно другому воплощению, система рециркуляции на основе топливного элемента включает:
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего газа, причем анод включает вход и выход;
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода, и
теплообменную систему, выполненную с возможностью удаления посредством фазового перехода воды (Н2О) и диоксида углерода (СО2) из отходящего газа, проходящего через цикл рекуперации отходящего тепла, а также выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (СО) и водорода (Н2) в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем газе анода топливного элемента перед поступлением в цикл рекуперации отходящего тепла.
Согласно еще одному воплощению, система рециркуляции на основе топливного элемента включает:
систему риформинга углеводородного топлива, выполненную с возможностью образования монооксида углерода (СО) и водорода (Н2);
реактор для осуществления конверсии водяного газа, выполненный с возможностью преобразования СО в диоксид углерода (СО2);
теплообменную систему, выполненную с возможностью нагревания Н2 и удаления СО2 в твердой форме, в жидкой форме, или в обеих формах;
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего газа под влиянием потока Н2 из теплообменной системы, причем анод включает вход и выход, и
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода.
Согласно еще одному воплощению, система рециркуляции на основе топливного элемента включает:
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего газа, причем анод включает вход и выход;
систему риформинга углеводородного топлива, выполненную с возможностью удаления углерода из углеводородного топлива и введения подвергнутого риформингу топлива в систему рециркуляции на основе топливного элемента ниже по потоку от выхода анода топливного элемента;
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода;
компрессор, выполненный с возможностью сжатия отходящего газа, охлажденного посредством цикла рекуперации отходящего тепла;
расширитель, выполненный с возможностью расширения и охлаждения сжатого отходящего газа, и
теплообменную систему, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части расширенного газа и предварительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла перед охлаждением посредством расширителя, а также выполненную с возможностью удаления посредством фазового перехода воды (H2O) и диоксида углерода (CO2) из отходящего газа, проходящего через цикл рекуперации отходящего тепла, а также выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (СО) и водорода (Н2) в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем газе анода топливного элемента перед поступлением в цикл рекуперации отходящего тепла.
Список чертежей
Вышеупомянутые и другие признаки, аспекты и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых одинаковыми символами обозначены одинаковые детали на всех чертежах, где:
на Фиг.1 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно одному воплощению;
на Фиг.2 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно другому воплощению;
на Фиг.3 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно еще одному воплощению;
на Фиг.4 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно еще одному воплощению;
на Фиг.5 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно еще одному воплощению, и
на Фиг.6 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно еще одному воплощению.
В то время как на вышеперечисленных чертежах показаны альтернативные воплощения, также предусмотрены другие воплощения настоящего изобретения, как отмечено в обсуждении. Во всех случаях, в данном описании представлены иллюстративные воплощения настоящего изобретения с целью создания представления, а не с целью ограничения. Специалисты в данной области техники могут разработать многочисленные другие модификации и воплощения, которые попадают в область защиты и соответствуют сущности настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Воплощения, описанные в настоящем документе со ссылками на чертежи, преимущественно обеспечивают повышенную производительность ТОТЭ с одновременным улавливанием диоксида углерода. Также предусмотрены другие воплощения настоящего изобретения, как отмечено в обсуждении. Описанные в настоящем документе принципы можно также просто применять, например, в технологиях сопоставимых топливных элементов, которые не ограничены строго твердооксидными топливными элементами. Большое разнообразие циклов рекуперации отходящего тепла и способов объединения таких циклов также возможно с использованием принципов, описанных в настоящем документе.
На Фиг.1 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему 10 рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно одному воплощению. Система 10 рециркуляции содержит ТОТЭ, который включает анод 11 и катод 12. Тепло от отходящего потока анода 11 приводит в действие тепловой цикл Ренкина, который здесь называют органическим циклом 13 Ренкина (ОЦР), для выработки энергии. Отходящий газ ОЦР подают в компрессор 14, который служит для сжатия отходящего газа ОЦР после удаления некоторого количества конденсированной воды при температуре и давлении, близких к температуре и давлению окружающей среды, и перед дополнительным удалением конденсированной воды посредством охлаждения отходящего газа до температуры окружающей среды при высоком давлении. Сжатый отходящий газ ОЦР впоследствии дополнительно охлаждают посредством расширителя 15 и цикла предварительного расширения, в котором используют, например теплообменник 16 (ТО). Согласно одному аспекту, цикл предварительного расширения работает посредством охлаждения сжатого потока отходящего газа ОЦР путем контакта с теплообменником 16.
На Фиг.2 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему 20 рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно одному воплощению. Система 20 рециркуляции на основе ТОТЭ аналогична системе 10 рециркуляции на основе ТОТЭ, за исключением того, что в системе 20 рециркуляции на основе ТОТЭ используют охлаждающее устройство 22 с электрическим приводом, чтобы дополнительно усилить охлаждение сжатого потока отходящего газа ОЦР в течение цикла предварительного расширения.
Охлаждение сжатого потока отходящего газа ОЦР ниже температуры окружающей среды преимущественно позволяет удалять некоторое количество СО2 из потока либо в виде жидкости 24 при давлении выше давления окружающей среды, либо в виде твердого продукта 26, который конденсируется из жидкой фазы при давлении выше давления окружающей среды и температуре ниже температуры плавления. Согласно одному аспекту, в системе 20 рециркуляции на основе ТОТЭ используют устройство для сбора твердого СО2 из охлажденного отходящего газа ниже по потоку от расширителя 15, который затвердевает из газовой фазы непосредственно в точке 2-1а, изображенной на Фиг.1.
После контакта с теплообменником 16, который частично повышает его температуру до температуры, подходящей для реакции, охлажденный, подвергнутый расширению остаточный газовый поток возвращают на вход анода 11 через рекуператор 19, с более высокой молярной концентрацией СО2 и Н2 в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем потоке анода. Согласно одному воплощению, часть потока воды, удаляемой из анода, подогревают до температуры, подходящей для реакции, посредством отходящего потока катода 12, а затем подают либо в отдельную установку риформинга выше по потоку от анода 11, либо в сам анод 11, для образования пара, необходимого для риформинга углеводородного топлива.
Воплощения 10, 20, изображенные на Фиг.1 и 2, соответственно, не ограничены этим, и следует понимать, что систему рециркуляции 10 на основе ТОТЭ и систему рециркуляции 20 на основе ТОТЭ можно реализовать в отсутствие процесса сжатия-расширения, только с применением охлаждающего устройства с электрическим приводом, такого как изображено на Фиг.3. На Фиг.3 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему 30 рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно одному воплощению. Охлаждение сжатого потока отходящего газа ОЦР ниже температуры окружающей среды преимущественно позволяет удалять некоторое количество CO2 из потока либо в виде жидкости 24 при давлении выше давления окружающей среды, либо в виде твердого продукта 26, который конденсируется из жидкой фазы при давлении выше давления окружающей среды и температуре ниже температуры плавления.
На Фиг.4 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему 40 рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно одному воплощению. В данном воплощении углеводородное топливо (СН4) преобразуют в СО и Н2 в устройстве 42 риформинга перед поступлением в анод 11 ТОТЭ. Впоследствии СО превращают в CO2 посредством устройства 44 для осуществления конверсии водяного газа в точке 3-1а, изображенной на Фиг.4. Полученный CO2 затем удаляют в твердой или жидкой форме либо посредством процесса 50 сжатия-расширения, такого как изображен на Фиг.5, либо посредством охлаждающего устройства 22 с электрическим приводом, такого как изображено на Фиг.4, или обоими средствами. Фракцию остаточного Н2 затем направляют на анод 11, после извлечения тепла посредством рекуператора/теплообменника 16 в точке 3-1b, изображенной на Фиг.4. Согласно одному аспекту, любое количество Н2, остающееся в отходящем потоке анода, можно направлять рециклом обратно на вход анода, в точке 3-1с, изображенной на Фиг.4, после прохождения через рекуператор 19, достаточного для повышения его температуры до температуры, подходящей для реакции. Согласно одному воплощению, цикл 13 Ренкина можно осуществлять ниже по потоку от выпуска анода, в точке 3-1d, изображенной на Фиг.4, вырабатывая электричество или мощность, передаваемую валом, из теплоты отходящего потока анода.
На Фиг.6 показана упрощенная схема, иллюстрирующая систему 60 рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) согласно одному воплощению. Система 60 рециркуляции на основе ТОТЭ функционирует аналогично системе 10 рециркуляции на основе ТОТЭ или системе 20 рециркуляции на основе ТОТЭ, описанным в настоящем документе, за исключением того, что топливо (СН4) после риформинга в точке 4-1а, изображенной на Фиг.6, можно вводить ниже по потоку от анода в точке 4-1b, изображенной на Фиг.6, чтобы предотвратить карбонизацию внутри анода 11. Согласно одному воплощению, риформинга топлива достигают с использованием такого способа / такой конструкции, как изображено на Фиг.4, чтобы доставить фракцию остаточного Н2 в ОЦР 13.
В качестве краткого пояснения, в настоящем документе описаны системы и способы повышения общей производительности твердооксидного топливного элемента (ТОТЭ) при одновременном отделении почти чистого потока СО2 для изоляции или использования при выработке электроэнергии для дополнительного повышения общей эффективности процесса. Системы и способы преимущественно повышают коэффициент полезного действия ТОТЭ до 50% и более, при одновременном улавливании диоксида углерода. Конкретные воплощения, в которых используют описанные в настоящем документе принципы, приводят к повышению коэффициента полезного действия твердооксидного топливного элемента до 60% и более.
Хотя в настоящем документе проиллюстрированы и описаны только некоторые признаки изобретения, много модификаций и изменений могут быть предложены специалистами в данной области техники. Поэтому следует понимать, что приложенная формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения, поскольку они являются частью истинной сущности изобретения.

Claims (32)

1. Система рециркуляции на основе топливного элемента, включающая:
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего потока анода, причем анод включает вход и выход;
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего отходящего потока анода;
компрессор, выполненный с возможностью сжатия отходящего газа, охлажденного посредством цикла рекуперации отходящего тепла;
расширитель, выполненный с возможностью расширения и охлаждения сжатого отходящего газа, и
теплообменную систему, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части расширенного газа и предварительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла перед охлаждением посредством расширителя, а также выполненную с возможностью удаления посредством фазового перехода воды (H2O) и диоксида углерода (CO2) из отходящего газа, проходящего через цикл рекуперации отходящего тепла, а также выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (CO) и водорода (H2) в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем газе анода топливного элемента перед поступлением в цикл рекуперации отходящего тепла.
2. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.1, в которой топливный элемент включает твердооксидный топливный элемент.
3. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.1, в которой цикл рекуперации отходящего тепла включает органический цикл Ренкина.
4. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.1, в которой теплообменная система и расширитель совместно выполнены с возможностью удаления CO2 в твердой форме, конденсированной из расширенного газа, образованного посредством расширителя, в жидкой форме, конденсированной из потока топлива, образованного посредством теплообменной системы перед возвращением потока топлива на вход топливного элемента, или в обеих формах.
5. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.1, дополнительно включающая охлаждающее устройство с электрическим приводом, выполненное с возможностью дополнительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла, проходящего через теплообменную систему.
6. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.5, в которой охлаждающее устройство с электрическим приводом и теплообменная система совместно выполнены с возможностью удаления CO2 в твердой форме, конденсированной из потока топлива, образованного посредством теплообменной системы, перед возвращением потока топлива на вход топливного элемента, в жидкой форме, конденсированной из потока топлива, образованного посредством теплообменной системы, перед возвращением потока топлива на вход топливного элемента, или в обеих формах.
7. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.1, в которой топливный элемент, цикл рекуперации отходящего тепла, компрессор, расширитель и теплообменная система совместно обеспечивают работу топливного элемента с коэффициентом полезного действия более приблизительно 50%.
8. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.1, в которой топливный элемент дополнительно включает катод, выполненный с возможностью выработки дополнительного количества тепла, приводящего в действие цикл рекуперации отходящего тепла, так что энергия, вырабатываемая посредством цикла рекуперации отходящего тепла, больше энергии, вырабатываемой посредством цикла рекуперации отходящего тепла только за счет охлаждения горячего анода.
9. Система рециркуляции на основе топливного элемента, включающая:
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего газа, причем анод включает вход и выход;
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода, и
теплообменную систему, выполненную с возможностью удаления посредством фазового перехода воды (H2O) и диоксида углерода (CO2) из отходящего газа, проходящего через цикл рекуперации отходящего тепла, а также выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (CO) и водорода (H2) в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем газе анода топливного элемента перед поступлением в цикл рекуперации отходящего тепла.
10. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.9, в которой топливный элемент включает твердооксидный топливный элемент.
11. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.9, в которой цикл рекуперации отходящего тепла включает органический цикл Ренкина.
12. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.9, дополнительно включающая охлаждающее устройство с электрическим приводом, выполненное с возможностью дополнительного охлаждения отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла, проходящего через теплообменную систему.
13. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.12, в которой охлаждающее устройство с электрическим приводом и теплообменная система совместно выполнены с возможностью удаления CO2 в твердой форме, конденсированной из потока топлива, образованного посредством теплообменной системы, перед возвращением потока топлива на вход топливного элемента, в жидкой форме, конденсированной из потока топлива, образованного посредством теплообменной системы, перед возвращением потока топлива на вход топливного элемента, или в обеих формах.
14. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.9, дополнительно включающая:
компрессор, выполненный с возможностью сжатия отходящего газа, образованного посредством цикла рекуперации отходящего тепла, и
расширитель, выполненный с возможностью расширения и охлаждения сжатого отходящего газа, где теплообменная система дополнительно выполнена с возможностью приема по меньшей мере части расширенного газа и предварительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла перед охлаждением посредством расширителя.
15. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.14, в которой теплообменная система и расширитель совместно выполнены с возможностью удаления CO2 в твердой форме, конденсированной из расширенного газа, образованного посредством расширителя.
16. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.9, в которой топливный элемент, цикл рекуперации отходящего тепла и теплообменная система совместно обеспечивают работу ТОТЭ с коэффициентом полезного действия более приблизительно 50%.
17. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.9, в которой топливный элемент дополнительно включает катод, выполненный с возможностью выработки дополнительного количества тепла, приводящего в действие цикл рекуперации отходящего тепла, так что энергия, вырабатываемая посредством цикла рекуперации отходящего тепла, больше энергии, вырабатываемой посредством цикла рекуперации отходящего тепла только за счет охлаждения горячего анода.
18. Система рециркуляции на основе топливного элемента, включающая:
систему риформинга углеводородного топлива, выполненную с возможностью образования монооксида углерода (CO) и водорода (H2);
реактор для осуществления конверсии водяного газа, выполненный с возможностью преобразования CO в диоксид углерода (CO2);
теплообменную систему, выполненную с возможностью нагревания H2 и удаления CO2 в твердой форме, в жидкой форме, или в обеих формах;
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего газа под действием потока H2 из теплообменной системы, причем анод включает вход и выход, и
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода.
19. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, в которой топливный элемент включает твердооксидный топливный элемент.
20. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, в которой цикл рекуперации отходящего тепла включает органический цикл Ренкина.
21. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, дополнительно включающая канал для рециркуляции H2, выполненный с возможностью возвращения потока только H2 топлива из выходящего потока цикла рекуперации отходящего тепла на вход анода топливного элемента.
22. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, дополнительно включающая охлаждающее устройство с электрическим приводом, выполненное с возможностью дополнительного охлаждения CO2, проходящего через теплообменную систему.
23. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, дополнительно включающая:
компрессор, выполненный с возможностью сжатия отходящего газа, образованного посредством цикла рекуперации отходящего тепла, и
расширитель, выполненный с возможностью расширения и охлаждения сжатого отходящего газа, где теплообменная система дополнительно выполнена с возможностью приема по меньшей мере части расширенного газа и предварительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла перед охлаждением посредством расширителя.
24. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.23, в которой теплообменная система и расширитель совместно выполнены с возможностью удаления CO2 в твердой форме, конденсированной из расширенного газа, образованного посредством расширителя.
25. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, в которой система риформинга углеводородного топлива, реактор для осуществления конверсии водяного газа, теплообменная система, топливный элемент и система рекуперации отходящего тепла совместно обеспечивают работу топливного элемента с коэффициентом полезного действия более приблизительно 50%.
26. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.18, в которой топливный элемент дополнительно включает катод, выполненный с возможностью выработки дополнительного количества тепла, приводящего в действие цикл рекуперации отходящего тепла, так что энергия, вырабатываемая посредством цикла рекуперации отходящего тепла, больше энергии, вырабатываемой посредством ОЦР только за счет охлаждения горячего анода.
27. Система рециркуляции на основе топливного элемента, включающая:
топливный элемент, включающий анод, выполненный с возможностью образования горячего отходящего газа, причем анод включает вход и выход;
систему риформинга углеводородного топлива, выполненную с возможностью удаления углерода из углеводородного топлива и введения подвергнутого риформингу топлива в систему рециркуляции на основе топливного элемента ниже по потоку от выхода анода топливного элемента;
цикл рекуперации отходящего тепла, выполненный с возможностью выработки энергии из охлаждения горячего анода;
компрессор, выполненный с возможностью сжатия отходящего газа, охлажденного посредством цикла рекуперации отходящего тепла;
расширитель, выполненный с возможностью расширения и охлаждения сжатого отходящего газа, и
теплообменную систему, выполненную с возможностью приема по меньшей мере части расширенного газа и предварительного охлаждения сжатого отходящего газа цикла рекуперации отходящего тепла перед охлаждением посредством расширителя, а также выполненную с возможностью удаления посредством фазового перехода воды (H2O) и диоксида углерода (CO2) из отходящего газа, проходящего через цикл рекуперации отходящего тепла, а также выполненную с возможностью образования потока топлива, который возвращают на вход анода топливного элемента, с более высокой молярной концентрацией монооксида углерода (CO) и водорода (H2) в топливе, чем изначально присутствовала в отходящем газе анода топливного элемента перед поступлением в цикл рекуперации отходящего тепла.
28. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.27, в которой топливный элемент включает твердооксидный топливный элемент.
29. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.27, в которой цикл рекуперации отходящего тепла включает органический цикл Ренкина.
30. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.27, в которой теплообменная система и расширитель совместно выполнены с возможностью удаления CO2 в твердой форме, конденсированной из расширенного газа, образованного посредством расширителя, в жидкой форме, конденсированной из потока топлива, образованного посредством теплообменной системы перед возвращением потока топлива на вход топливного элемента, или в обеих формах.
31. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.27, в которой топливный элемент, система риформинга топлива, цикл рекуперации отходящего тепла, компрессор, расширитель и теплообменная система совместно обеспечивают работу топливного элемента с коэффициентом полезного действия более приблизительно 50%.
32. Система рециркуляции на основе топливного элемента по п.27, в которой топливный элемент дополнительно включает катод, выполненный с возможностью выработки дополнительного количества тепла, приводящего в действие цикл рекуперации отходящего тепла, так что энергия, вырабатываемая посредством цикла рекуперации отходящего тепла, больше энергии, вырабатываемой посредством цикла рекуперации отходящего тепла только за счет охлаждения горячего анода.
RU2013143732/07A 2011-03-31 2012-03-29 Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2 RU2589884C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/076,664 2011-03-31
US13/076,664 US8778545B2 (en) 2011-03-31 2011-03-31 Recirculation complex for increasing yield from fuel cell with CO2 capture
PCT/US2012/031133 WO2012135447A1 (en) 2011-03-31 2012-03-29 Recirculation complex for increasing yield from fuel cell with co2 capture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013143732A RU2013143732A (ru) 2015-05-10
RU2589884C2 true RU2589884C2 (ru) 2016-07-10

Family

ID=46147011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013143732/07A RU2589884C2 (ru) 2011-03-31 2012-03-29 Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8778545B2 (ru)
EP (1) EP2692007B1 (ru)
JP (1) JP6063922B2 (ru)
CN (1) CN103443982B (ru)
DK (1) DK2692007T3 (ru)
ES (1) ES2575730T3 (ru)
PL (1) PL2692007T3 (ru)
PT (1) PT2692007E (ru)
RU (1) RU2589884C2 (ru)
WO (1) WO2012135447A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702136C1 (ru) * 2018-12-28 2019-10-04 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр "ТОПАЗ" (ООО "НИЦ "ТОПАЗ") Энергоустановка на основе твердооксидных топливных элементов с высоким коэффициентом полезного действия

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9819038B2 (en) 2011-03-31 2017-11-14 General Electric Company Fuel cell reforming system with carbon dioxide removal
US9077008B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using fuel cells
WO2014151224A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Exxonmobil Research And Engineering Company Integration of molten carbonate fuel cells in cement processing
US9556753B2 (en) 2013-09-30 2017-01-31 Exxonmobil Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture with turbines in series
US9755258B2 (en) 2013-09-30 2017-09-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated power generation and chemical production using solid oxide fuel cells
US9819042B2 (en) 2013-09-30 2017-11-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Fuel cell integration within a heat recovery steam generator
US10787891B2 (en) * 2015-10-08 2020-09-29 1304338 Alberta Ltd. Method of producing heavy oil using a fuel cell
CA2914070C (en) 2015-12-07 2023-08-01 1304338 Alberta Ltd. Upgrading oil using supercritical fluids
CA2920656C (en) 2016-02-11 2018-03-06 1304342 Alberta Ltd. Method of extracting coal bed methane using carbon dioxide
JP6698406B2 (ja) * 2016-03-31 2020-05-27 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
JP6698872B2 (ja) * 2016-04-21 2020-05-27 フュエルセル エナジー， インコーポレイテッドＦｕｅｌｃｅｌｌ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ． 冷却／凝縮による燃料電池のアノード排気からの二酸化炭素除去
NO345296B1 (en) * 2016-07-14 2020-11-30 Zeg Power As Method and power plant comprising a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) for production of electrical energy and H2 gas
BR112019000713B1 (pt) 2016-07-22 2023-04-25 Nantenergy, Inc Célula eletroquímica e método de conservar umidade dentro de uma célula eletroquímica
US10581106B2 (en) 2016-09-30 2020-03-03 Cummins Enterprise Llc Interconnect for an internally-manifolded solid oxide fuel cell stack; and related methods and power systems
WO2019070526A1 (en) 2017-10-02 2019-04-11 Battelle Energy Alliance, Llc METHODS AND SYSTEMS FOR ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF CARBON DIOXIDE USING SWITCHABLE POLARITY MATERIALS
CN108005742B (zh) * 2017-11-29 2020-05-22 山东大学 可部分回收利用的固体氧化物燃料电池驱动冷热电联供系统
CA2997634A1 (en) 2018-03-07 2019-09-07 1304342 Alberta Ltd. Production of petrochemical feedstocks and products using a fuel cell
US11695122B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 ExxonMobil Technology and Engineering Company Layered cathode for molten carbonate fuel cell
KR20210107700A (ko) 2018-11-30 2021-09-01 퓨얼 셀 에너지, 인크 심층 co2 포획을 위한 용융 탄산염 연료전지들의 재생성
US11424469B2 (en) 2018-11-30 2022-08-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Elevated pressure operation of molten carbonate fuel cells with enhanced CO2 utilization
WO2020112812A1 (en) 2018-11-30 2020-06-04 Exxonmobil Research And Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with enhanced co 2 utilization
KR102610184B1 (ko) 2018-11-30 2023-12-04 퓨얼셀 에너지, 인크 용융 탄산염 연료 전지를 위한 연료 전지 스테이징
JP7258144B2 (ja) 2018-11-30 2023-04-14 フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド Ｃｏ２利用率を向上させて動作させる燃料電池のための改質触媒パターン
CN111628190A (zh) * 2019-02-27 2020-09-04 国家能源投资集团有限责任公司 一种燃料电池系统
AU2019476338B2 (en) 2019-11-26 2024-04-04 ExxonMobil Technology and Engineering Company Fuel cell module assembly and systems using same
AU2019476660B2 (en) 2019-11-26 2023-09-14 ExxonMobil Technology and Engineering Company Operation of molten carbonate fuel cells with high electrolyte fill level
JP6826683B1 (ja) * 2020-03-09 2021-02-03 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム
CN111706431B (zh) * 2020-06-16 2021-08-24 山东晟卓信息技术有限公司 一种基于外部重整的sofc功冷联供系统
DE102020122082A1 (de) 2020-08-24 2022-02-24 Audi Aktiengesellschaft Festoxidbrennstoffzellenvorrichtung sowie Brennstoffzellenfahrzeug
US11978931B2 (en) 2021-02-11 2024-05-07 ExxonMobil Technology and Engineering Company Flow baffle for molten carbonate fuel cell
US12018594B2 (en) 2022-03-07 2024-06-25 General Electric Company Pericritical fluid systems for turbine engines
US11788474B2 (en) 2022-03-07 2023-10-17 General Electric Company Pericritical fluid systems for turbine engines
US11946378B2 (en) 2022-04-13 2024-04-02 General Electric Company Transient control of a thermal transport bus
CN114738062B (zh) * 2022-05-19 2024-04-26 西安热工研究院有限公司 耦合sofc和燃气轮机的铝燃料储能系统及工作方法
US11927142B2 (en) 2022-07-25 2024-03-12 General Electric Company Systems and methods for controlling fuel coke formation
CN115566237B (zh) * 2022-10-21 2023-09-08 大连海事大学 一种固体氧化物燃料电池与co2超-跨临界动力循环的联合发电系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002078109A1 (en) * 2001-03-21 2002-10-03 Ut-Battelle, Llc Fossil fuel combined cycle power system
US20080187789A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Hossein Ghezel-Ayagh Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation
JP2008287941A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Central Res Inst Of Electric Power Ind 発電設備
US20090305092A1 (en) * 2005-04-21 2009-12-10 The Boeing Company Combined fuel cell aircraft auxiliary power unit and environmental control system
RU2379796C1 (ru) * 2008-12-09 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт" (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Система твердооксидных топливных элементов

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05205763A (ja) * 1992-01-23 1993-08-13 Toshiba Corp 燃料電池システム
JPH08255622A (ja) * 1995-03-17 1996-10-01 Toshiba Corp 燃料電池発電システム
WO1999035455A1 (en) * 1998-01-08 1999-07-15 Satish Reddy Autorefrigeration separation of carbon dioxide
JPH11214021A (ja) * 1998-01-27 1999-08-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 固体電解質型燃料電池発電設備
JPH11233129A (ja) 1998-02-17 1999-08-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型燃料電池発電システム
JPH11312527A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Nippon Steel Corp 製鉄副生ガスを利用した溶融炭酸塩型燃料電池発電−排ガス回収複合システム
NL1014585C2 (nl) * 2000-03-08 2001-09-21 Kema Nv Brandstofcel met een verbeterd rendement voor het opwekken van elektrische energie.
JP4979138B2 (ja) * 2001-01-31 2012-07-18 株式会社前川製作所 ドライアイス製造方法とその装置
US7285350B2 (en) 2002-09-27 2007-10-23 Questair Technologies Inc. Enhanced solid oxide fuel cell systems
NO320939B1 (no) * 2002-12-10 2006-02-13 Aker Kvaerner Engineering & Te Fremgangsmate for eksosgassbehandling i brenselcellesystem basert pa oksider i fast form
US6924053B2 (en) 2003-03-24 2005-08-02 Ion America Corporation Solid oxide regenerative fuel cell with selective anode tail gas circulation
US7553568B2 (en) 2003-11-19 2009-06-30 Bowie Keefer High efficiency load-following solid oxide fuel cell systems
US7803473B2 (en) * 2004-06-30 2010-09-28 General Electric Company Integrated power plant and system and method incorporating the same
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
CA2569006C (en) 2006-11-20 2013-12-24 Jose Lourenco Method to condense and recover carbon dioxide from fuel cells
JP2010071091A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Fuji Electric Holdings Co Ltd 複合発電システム
JP5496494B2 (ja) * 2008-11-26 2014-05-21 中国電力株式会社 発電システム
JP5416513B2 (ja) * 2009-09-09 2014-02-12 川崎重工業株式会社 水素製造方法及び水素製造装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002078109A1 (en) * 2001-03-21 2002-10-03 Ut-Battelle, Llc Fossil fuel combined cycle power system
US20090305092A1 (en) * 2005-04-21 2009-12-10 The Boeing Company Combined fuel cell aircraft auxiliary power unit and environmental control system
US20080187789A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Hossein Ghezel-Ayagh Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation
JP2008287941A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Central Res Inst Of Electric Power Ind 発電設備
RU2379796C1 (ru) * 2008-12-09 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт" (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Система твердооксидных топливных элементов

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702136C1 (ru) * 2018-12-28 2019-10-04 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр "ТОПАЗ" (ООО "НИЦ "ТОПАЗ") Энергоустановка на основе твердооксидных топливных элементов с высоким коэффициентом полезного действия

Also Published As

Publication number Publication date
ES2575730T3 (es) 2016-06-30
US20120251898A1 (en) 2012-10-04
JP2014511012A (ja) 2014-05-01
WO2012135447A1 (en) 2012-10-04
CN103443982B (zh) 2016-01-27
EP2692007A1 (en) 2014-02-05
PT2692007E (pt) 2016-06-23
DK2692007T3 (en) 2016-06-27
US8778545B2 (en) 2014-07-15
CN103443982A (zh) 2013-12-11
PL2692007T3 (pl) 2016-09-30
JP6063922B2 (ja) 2017-01-18
EP2692007B1 (en) 2016-03-23
RU2013143732A (ru) 2015-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2589884C2 (ru) Система рециркуляции для повышения производительности топливного элемента с улавливанием со2
RU2601873C2 (ru) Высокоэффективная система преобразования и рециркуляции на основе твердооксидного топливного элемента
US9819038B2 (en) Fuel cell reforming system with carbon dioxide removal
JP6397502B2 (ja) 水素製造のための改質装置・電解装置・精製装置（ｒｅｐ）組立体、同組立体を組み込むシステムおよび水素製造方法
US20200014046A1 (en) Solid-oxide fuel cell systems
US9373856B2 (en) Method of recycling and tapping off hydrogen for power generation apparatus
US20160260991A1 (en) Power generation system utilizing a fuel cell integrated with a combustion engine
EP2719008A1 (en) Fuel cell and reciprocating gas/diesel engine hybrid system
US20140060461A1 (en) Power generation system utilizing a fuel cell integrated with a combustion engine
JP6677458B2 (ja) 直列燃料電池を利用した発電のシステムおよび方法
JP2009176659A (ja) 燃料電池発電システムおよびその制御方法
Ghezel-Ayagh et al. Carbonate fuel cell: principles and applications
Safarzadegan et al. Integrated membrane-assisted reforming in fuel processors for cogeneration applications