[发明专利]一种直接氨燃料的SOFC与PEMFC联合系统

权利要求书

1.一种直接氨燃料的SOFC与PEMFC联合系统，其特征在于：所述系统包括液氨罐、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、燃烧器、冷凝器、除氨装置、换热器、汽化器、换热器Ⅰ、换热器Ⅱ和换热器Ⅲ；

所述液氨罐与汽化器的进口Ⅰ相连；

所述换热器Ⅰ的进口Ⅰ与汽化器的出口Ⅰ相连，换热器的出口Ⅰ与固体氧化物燃料电池的阳极进口相连，换热器Ⅰ的出口Ⅱ与汽化器的进口Ⅱ相连，换热器的进口Ⅱ与固体氧化物燃料电池的阳极出口相连；

所述换热器Ⅱ的进口Ⅰ与燃烧器的出口相连，换热器Ⅱ的进口Ⅱ通入空气，换热器Ⅱ的出口Ⅰ与固体氧化物燃料电池的阴极进口相连，换热器Ⅱ的出口Ⅱ用于排放废气；

所述燃烧器的进口分别与质子交换膜燃料电池的阳极出口和固体氧化物燃料电池的阴极出口相连；

所述换热器Ⅲ的进口与汽化器的出口Ⅱ相连，换热器Ⅲ的出口与冷凝器相连；

所述冷凝器依次与除氨装置、质子交换膜燃料电池的阳极进口相连；

所述质子交换膜燃料电池的阴极进口通入空气，质子交换膜燃料电池的阴极出口用于排放空气。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括压力阀；所述液氨罐经压力阀与汽化器的进口Ⅰ相连。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ；所述换热器的出口Ⅰ经控制阀Ⅰ与固体氧化物燃料电池的阳极进口相连，所述除氨装置经控制阀Ⅱ与质子交换膜燃料电池的阳极进口相连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括压力泵Ⅰ和压力泵Ⅱ，所述压力泵Ⅰ与换热器Ⅱ的进口Ⅱ相连，所述压力泵Ⅱ与质子交换膜燃料电池的阴极进口相连。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述固体氧化物燃料电池阳极材料采用镍基，支撑体包括为氧化钇稳定的氧化锆YSZ或掺杂的氧化铈。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述固体氧化物燃料电池工作温度为600-800℃。

7.一种直接氨燃料的SOFC与PEMFC联合系统的工作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)液氨罐中的液氨进入汽化器汽化为氨气，氨气通过换热器Ⅰ预热至预设温度Ⅰ，预热后的氨气作为燃料通过固体氧化物燃料电池的阳极进口进入固体氧化物燃料电池内部；

(2)空气通过换热器Ⅱ预热至预设温度Ⅱ，预热后的空气通过固体氧化物燃料电池的阴极进口进入固体氧化物燃料电池内部；

(3)从固体氧化物燃料电池的阳极出口排出的高温尾气包括氢气、氮气、水蒸气和氨气，高温尾气首先依次通过换热器Ⅰ、汽化器和换热器Ⅲ，使尾气温度降温至预设温度Ⅲ；

(4)通过冷凝器将部分水蒸气液化为水，其余的包含水蒸气在内的混合气体进入除氨装置，去除氨气；

(5)处理后的包含氢气、氮气和水蒸气的混合气体通过质子交换膜燃料电池的阳极进口进入质子交换膜燃料电池内部；

(6)空气通过质子交换膜燃料电池的阴极进口进入质子交换膜燃料电池内部；

(7)质子交换膜燃料电池的阳极出口排出的尾气和固体氧化物燃料电池的阴极出口排出的空气进入燃烧器内进行燃烧，产生的热量用于固体氧化物燃料电池的阴极进口处空气的预热。

8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：未利用的空气和电化学反应生成的水通过质子交换膜燃料电池的阴极出口排放至外部。

9.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：预设温度Ⅰ为700-750℃，预设温度Ⅱ为400-600℃，预设温度Ⅲ为100-150℃。