[发明专利]用于高温可逆燃料电池的碳循环装置

权利要求书

1.用于高温可逆燃料电池的碳循环装置，包括：高温可逆燃料电池、燃气轮机、发电机、碳化器、煅烧炉、锅炉、蓄热器、合成气储罐、氧气储罐及相关控制阀，其特征在于：

高温可逆燃料电池(1)阳极尾气出口连接燃气轮机(2)入口，发电机(3)与燃气轮机(2)同轴相连，燃气轮机(2)乏气出口与碳化器(4)相连，碳化器(4)气体出口连接至蓄热器(7)热端入口，碳化器(4)底部出口连接至蓄热器(7)冷端入口，蓄热器(7)热端出口经控制阀(V3)连接至阳极入口，蓄热器(7)冷端出口经控制阀(V7)连接至煅烧炉(5)入口，煅烧炉(5)气体出口经控制阀(V5)与高温可逆燃料电池(1)阴极相连，固体出口经控制阀(V6)连接至碳化器(4)，高温可逆燃料电池(1)合成气出口与合成气储罐(8)入口相连，高温可逆燃料电池(1)氧气出口经控制阀(V4)与氧气储罐(9)入口相连，氧气储罐(9)出口经控制阀(V8)与锅炉(6)相连，锅炉(6)经控制阀(V9)连接至煅烧炉(5)为煅烧提供热量，预处理后的空气经控制阀(V2)与高温可逆燃料电池(1)阴极入口相连，合成气储罐(8)出口经控制阀(V1)与高温可逆燃料电池(1)阳极燃料入口相连，合成气储罐(8)为氢气和一氧化碳的混合气；

碳化器(4)利用氧化钙的化学性质吸收高温可逆燃料电池(1)发电模式中产生的二氧化碳及水蒸气，将二氧化碳和水蒸气储存在碳酸钙及氢氧化钙之中，反应温度在500～700摄氏度；

高温可逆燃料电池(1)工作于发电模式下时，控制阀(V1)、(V2)、(V3)、(V6)打开，控制阀(V4)、(V5)、(V7)、(V8)、(V9)关闭，煅烧炉(5)及锅炉(6)不工作，高温可逆燃料电池(1)未反应完全的合成气经碳化器(4)、蓄热器(7)及控制阀(V3)重新回到高温可逆燃料电池(1)阳极入口，蓄热器(7)储存来自碳化器(4)释放的热量；高温可逆燃料电池(1)工作于电解模式下时，控制阀(V4)、(V5)、(V7)、(V8)、(V9)打开，控制阀(V1)、(V2)、(V3)、(V6)关闭，煅烧炉(5)及锅炉(6)工作，将碳化器(4)里生成的碳酸钙、氢氧化钙经蓄热器(7)和控制阀(V7)送至煅烧炉(5)，蓄热器(7)释放存储的热量，同时锅炉(6)也为煅烧炉(5)工作提供热量。

2.根据权利要求1所述的用于高温可逆燃料电池的碳循环装置，其特征在于，所述高温可逆燃料电池(1)可在发电和电解两个模式之间切换，在发电模式下，消耗燃料合成气及空气；在电解模式下，共电解水蒸气及二氧化碳产生燃料合成气及氧气，两种工作模式下的运行温度均为800～1000摄氏度。

3.根据权利要求1所述的用于高温可逆燃料电池的碳循环装置，其特征在于，所述高温可逆燃料电池(1)在电解模式下利用所述煅烧炉(5)高温煅烧所述碳化器(4)中的氢氧化钙和碳酸钙，产生高温水蒸气及二氧化碳直接经所述控制阀(V5)送至所述高温可逆燃料电池(1)阴极入口，所述煅烧炉(5)工作时温度为700～1000摄氏度。

4.根据权利要求1所述的用于高温可逆燃料电池的碳循环装置，其特征在于，所述锅炉(6)燃烧过程的氧气由氧气储罐(9)提供，为所述煅烧炉(5)提供热量。

5.根据权利要求1所述的用于高温可逆燃料电池的碳循环装置，其特征在于，所述蓄热器(7)储存所述碳化器(4)在吸收水蒸气和二氧化碳时产生的热量，在所述高温可逆燃料电池(1)电解时将所述蓄热器(7)中储存的热量提供给所述煅烧炉(5)。

6.根据权利要求1所述的用于高温可逆燃料电池的碳循环装置，其特征在于，所述碳化器(4)与所述煅烧炉(5)可以是各自独立的装置，也可以是一体化，在发电时吸收水蒸气和二氧化碳，在电解时煅烧释放水蒸气和二氧化碳。