[发明专利]燃料电池系统以及提高燃料电池系统燃料效率的方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统，包括燃料电池单元、燃料回收单元以及第一回流管道。该燃料电池单元包括一个含有阳极和阴极的燃料电池。该燃料电池的阳极用于产生含有酸性气体和未反应燃料气体的阳极输出流。该燃料回收单元包括含有非水性吸收液的酸性气体吸收器，用于从阳极输出流中吸收酸性气体，以产生含酸性气体的吸收液和含有未反应燃料气体的产出气流。该第一回流管道用于将产出气流输送回燃料电池单元。本发明还公开了一种提高燃料电池系统燃料效率的方法。

技术领域

本发明大体上涉及一种燃料电池系统，以及一种提高燃料电池系统燃料效率的方法。

背景技术

燃料电池潜在地能够清洁、安静和高效地产生电力。不同于基于热能的发动机，燃料电池能够利用电化学过程将燃料中的化学能转化为电能。在各种各样类型的燃料电池中，固体氧化物燃料电池(SOFC)使用金属氧化物(如氧化钙、氧化锆)的硬质陶瓷化合物来形成其组成部分，例如，电极、电解液和连接体。通常，在SOFC中，在阴极，氧气被还原成氧离子，在阳极，燃料气体，如甲烷，通过氧离子被氧化成水和二氧化碳(CO₂)。当使用碳氢化合物作为燃料气体时，会产生CO₂，并成为SOFC的阳极输出流的一部分。该阳极输出流通常包括大约15％到30％的未反应燃料气体，包括氢气、一氧化碳，或甲烷。

虽然燃料电池系统拥有清洁、安静发电等诸多优点，其燃料效率通常较低。为提高燃料效率，可以将未反应燃料气体再次利用。一种方法是将阳极输出流通入一气体发动机，如汽轮机、往复式发动机、斯特林发动机等，回收阳极输出流中的能量。然而，这种燃料电池和气体发动机的混合系统一般需要很大的空间。另一种方法是从阳极输出流中去除CO₂，将CO₂含量降低的阳极输出流再循环回到燃料电池系统中。用于去除CO₂的其中一种材料是胺的水溶液。然而，通过热法蒸发方法来再生该胺的水溶液的能耗非常高，这样，虽然阳极输出流中的燃料气体被回收后再利用，但燃料电池系统的整体能耗通常还是非常高。

因此，需要开发一种燃料效率有所改进的燃料电池系统，以及提高燃料电池系统燃料效率的方法。

发明内容

一方面，本发明提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括燃料电池单元、燃料回收单元以及第一回流管道。该燃料电池单元包括一个含有阳极和阴极的燃料电池，其中，阳极用于产生含有酸性气体和未反应燃料气体的阳极输出流。该燃料回收单元包括含有非水性吸收液的酸性气体吸收器，该酸性气体吸收器用于从阳极输出流中吸收酸性气体，以产生含酸性气体的吸收液和含有未反应燃料气体的产出气流。该第一回流管道用于将该产出气流输送回燃料电池单元。

另一方面，本发明提高了一种提高燃料电池系统燃料效率的方法。该方法包括：从燃料电池系统的燃料电池单元的一个燃料电池的阳极产生阳极输出流，该阳极输出流包括酸性气体和未反应燃料气体；使用非水性吸收液吸收阳极输出流中的酸性气体，以产生含酸性气体的吸收液和含有未反应燃料气体的产出气流；以及将该产出气流输送回燃料电池单元。

附图说明

结合以下附图，通过接下来的详细描述，能够使本发明的以上的以及其它的方面、特征和优点更加清晰。

图1为依据本发明燃料电池系统的一个实施例的示意图；以及

图2为依据本发明提高燃料电池系统燃料效率的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式